工业控制网络与通信(应用型本科计算机类专业系列教材十三五江苏省高等学校重点教材)

本书全面介绍了工业控 制网络的相关技术及其应 用。全书由8章组成。首先 介绍了计算机网络所涉及 的相关概念和体系结构， 并选取了TCP/IP协议簇的 主要协议进行阐述；在此 基础上从协议架构相对简 单的Modbus现场总线入手 ，介绍了其通信过程并给 出了报文传输和应用实例 ；再以西门子系列的 PROFIBUS现场总线和 PROFINET工业以太网为原 型，全面介绍和分析了它 们的体系框架和应用实例 ；然后介绍了智能制造技 术的核心支撑要素和系统 构成及其典型应用；最后 探讨了新型工业控制网络 核心技术，如工业互联网 平台、时间敏感网络、软 件定义网络、MQTT协议、 工业无线通信技术及工业 控制网络的安全问题等。 本书可作为大专院校电 气自动化、计算机控制技 术、仪器仪表等专业的教 材，还可作为工业控制网 络领域相关人员的参考书 。 为方便教学，本书配有 免费电子课件，凡选用本 书作为授课教材的学校， 均可发送邮件至 1323454@qq.com索取。

第1章 导论 1.1 计算机网络的发展概况 1.1.1 面向终端的计算机网络 1.1.2 多台主机互联的计算机网络 1.1.3 面向标准化的计算机网络 1.1.4 面向全球互联的计算机网络 1.2 工业控制网络的发展概况 1.2.1 计算机集中控制系统 1.2.2 集散控制系统 1.2.3 现场总线控制系统 1.2.4 工业以太网 1.3 主流现场总线概述 1.3.1 现场总线标准 1.3.2 FF现场总线 1.3.3 CAN总线 1.3.4 LonWorks现场总线 1.3.5 CIP网络 1.3.6 HART现场总线 1.4 主流工业以太网概述 1.4.1 工业以太网标准 1.4.2 FF高速以太网 1.4.3 实时以太网 1.5 工业控制网络的特点和发展趋势 1.5.1 工业控制网络的特点 1.5.2 工业控制网络的发展趋势 课后习题 第2章 计算机网络基础 2.1 计算机网络概述 2.1.1 网络中的网络——互联网 2.1.2 互联网的组成 2.1.3 网络边缘部分通信方式 2.1.4 网络核心部分通信方式 2.2 计算机网络的分类 2.2.1 按网络作用范围分类 2.2.2 按网络使用者分类 2.2.3 按网络拓扑结构分类 2.2.4 按网络通信介质分类 2.3 计算机网络的性能指标 2.3.1 速率 2.3.2 带宽 2.3.3 时延 2.3.4 吞吐量 2.3.5 往返时间 2.3.6 利用率 2.4 计算机网络的体系结构 2.4.1 协议与层次划分 2.4.2 OSI参考模型 2.4.3 TCP/IP参考模型 2.4.4 五层协议体系结构 2.5 数据传输过程 课后习题 第3章 TCP/IP协议簇 3.1 物理层 3.1.1 概述 3.1.2 数据通信模型 3.1.3 数据编码技术 3.1.4 数据传输技术 3.1.5 数据传输介质 3.2 数据链路层 3.2.1 概述 3.2.2 使用点对点信道的数据链路层 3.2.3 使用广播信道的数据链路层 3.2.4 以太网的MAC层 3.2.5 虚拟局域网 3.3 网络层 3.3.1 虚拟网络互联 3.3.2 网络层协议 3.3.3 IP地址 3.3.4 IP地址与硬件地址 3.3.5 地址解析协议 3.3.6 网际控制报文协议 3.3.7 虚拟专用网 3.3.8 网络地址转换 3.3.9 IPv6协议 3.4 传输层 3.4.1 进程间通信 3.4.2 端口地址 3.4.3 用户数据报协议 3.4.4 传输控制协议 3.4.5 套接字 3.5 应用层 3.5.1 域名系统 3.5.2 超文本传输协议 3.5.3 动态主机配置协议 3.6 网络协议分析工具 3.6.1 协议分析器 3.6.2 Wireshark 课后习题 第4章 Modbus工业现场总线及应用 4.1 Modbus概述 4.2 Modbus通信协议 4.2.1 Modbus通信模型 4.2.2 Modbus的工作模式 4.2.3 Modbus的数据传输模式 4.2.4 Modbus的帧格式 4.2.5 Modbus的寄存器 4.2.6 Modbus的功能码 4.2.7 Modbus报文传输实例 4.3 Modbus调试工具 4.3.1 VSPD虚拟串口软件 4.3.2 Modbus Poll 4.3.3 Modbus Slave 4.3.4 Modbus Poll与Modbus Slave的互联 4.4 Modbus在西门子系列PLC中的应用 4.4.1 博途软件 4.4.2 S7-1200 PLC中的Modbus通信 课后习题 第5章 PROFIBUS现场总线及应用 5.1 PROFIBUS概述 5.2 PROFIBUS通信协议 5.2.1 PROFIBUS分类 5.2.2 PROFIBUS系统的典型网络结构 5.2.3 PROFIBUS网络拓扑规则 5.2.4 PROFIBUS协议框架 5.2.5 PROFIBUS-DP报文格式 5.3 PROFIBUS现场总线在西门子系列PLC中的应用 5.3.1 PROFIBUS-DP通过CPU集成DP口连接S7-300智能从站 5.3.2 PROFIBUS-DP通过CP 342-作为主站DP口连接 5.3.3 PROFIBUS-DP通过CP 342-作为从站DP口连接 5.3.4 PROFIBUS-DP通过GSD文件与第三方设备通信 5.3.5 PROFIBUS-DP在FDL自由第2层方式下的通信 课后习题 第6章 PROFINET工业以太网及应用 6.1 PROFINET概述 6.1.1 PROFINET 6.1.2 PROFINET的技术特点 6.1.3 PROFINET网络拓扑 6.1.4 PROFINET连接器 6.2 PROFINET通信 6.2.1 PROFINET通信体系结构 6.2.2 PROFINET IO与PROFINETCBA 6.2.3 PROFINET与OPC的集成 6.2.4 PROFINET与其他现场总线系统的集成 6.3 PROFINET IO在西门子系列PLC中的应用 6.3.1 PROFINET IO设备类型 6.3.2 PROFINET IO与PROFIBUS-DP的比较 6.3.3 S7-300 PN CPU与ET200SPROFINET IO通信 6.3.4 S7-300 PN CPU作为PROFINET智能I/O设备使用 课后习题 第7章 智能制造 7.1 智能制造概述 7.1.1 定义 7.1.3 美国的工业互联网 7.1.4 《中国制造2025》和“智能+” 7.2 智能制造的核