工业控制网络技术及应用

本书将现场总线控制技术与工程应用相结合，先简单介绍了工业数据通信的基础知识；再从工程应用角度出发，以项目案例的形式介绍了CAN、PROFIBUS-DP/PA、工业以太网、PROFINET IO、AS-I等总线的规范、技术特点、组态方法，以及经典WinCC V7.3及TIA Portal WinCC V13组态软件的特点、组态与应用，并分析与讲解了工业自动化控制网络的设计与实现；*后，本书以SIEMENS S7-300 PLC为对象，介绍了总线软冗余技术基础知识、冗余组件以及实现方法。 本书可作为高等学校和职业院校电气自动化、自动化、机电一体化、化工自动化等专业的教学用书，亦可作为从事自动化测控网络系统设计与应用的工程技术人员的参考书。 本书配有电子课件和习题答案，欢迎选用本书作教材的教师登录www.cmpedu.com注册下载，或发邮件至jinacmp@163.com索取。

前言 第1章绪论 1.1工业控制系统与网络 1.1.1工业控制网络 1.1.2工业数据通信 1.2工业控制网络的结构与特点 1.2.1工业控制网络的结构 1.2.2工业控制网络的特点 1.3常见工业控制网络 1.3.1现场总线 1.3.2工业以太网 1.3.3工业无线通信 习题 第2章数据通信基础 2.1数据通信系统的基本组成 2.1.1信源与信宿 2.1.2发送与接收设备 2.1.3传输介质 2.1.4通信协议 2.2通信系统的性能指标 2.2.1有效性指标 2.2.2可靠性指标 2.2.3信道的频率特性 2.2.4介质带宽 2.2.5信道容量与信噪比 2.3数据编码 2.3.1数字数据编码 2.3.2模拟数据编码 2.4数据传输方式 2.4.1串行传输与并行传输 2.4.2异步传输与同步传输 2.4.3位同步、字符同步与帧同步 2.5通信系统的传输方式 2.5.1单工通信 2.5.2半双工通信 2.5.3全双工通信 2.5.4全/全双工通信 2.6信号传输模式 2.6.1基带传输 2.6.2载波传输 2.6.3宽带传输 2.6.4异步传输模式 2.7差错控制 2.7.1差错检测 2.7.2差错纠正 2.7.3CRC检错码的工作原理 习题 第3章计算机网络基础 3.1计算机网络 3.2网络拓扑 3.2.1环形拓扑 3.2.2星形拓扑 3.2.3总线拓扑 3.2.4树形拓扑 3.3网络传输介质 3.3.1双绞线 3.3.2同轴电缆 3.3.3光缆 3.3.4无线传输介质 3.4介质访问控制方式 3.4.1载波侦听多路访问/冲突检测 3.4.2介质访问控制的令牌方式 3.4.3时分多路复用 3.5网络互联 3.5.1网络互联的基本概念 3.5.2网络互联规范 3.5.3开放系统互连参考模型 3.6网络互联设备 3.6.1中继器 3.6.2网桥 3.6.3路由器 3.6.4网关 习题 第4章CAN总线 4.1CAN总线基础 4.1.1CAN总线特点 4.1.2通信参考模型 4.1.3CAN帧类型与结构 4.1.4错误类型与错误界定 4.1.5位定时与同步 4.2SJA1000　CAN通信控制器 4.2.1概述 4.2.2寄存器 4.2.3微控制器接口 4.3CAN控制器接口 4.3.1PCA82C250/251特性 4.3.2工作模式 4.3.3应用电路 4.4CAN总线应用案例 4.4.1设计要求 4.4.2网络组态 4.4.3CAN从节点单片机程序 4.4.4CAN主节点单片机程序 习题 第5章PROFIBUS总线 5.1PROFIBUS基础 5.1.1PROFIBUS的组成 5.1.2PROFIBUS协议结构 5.1.3网络组件 5.1.4PROFIBUS网络拓扑规则 5.1.5其他通信服务 5.2PROFIBUS-DP 5.2.1概述 5.2.2集成DP接口的CPU 5.2.3DP通信模块 5.2.4分布式I/O 5.3PROFIBUS-DP通信常用函数 5.3.1集成DP接口数据交互函数 5.3.2CP342-5模块数据交互函数 5.4PROFIBUS-DP应用案例 5.4.1CPU314C-2DP模块DP应用 5.4.2CP342-5模块DP应用 5.4.3CM1243-5模块DP应用 5.4.4CM1242-5模块DP应用 5.5PROFIBUS-PA 5.5.1概述 5.5.2网络组件 5.5.3网络拓扑结构 5.5.4供电电源 5.6PROFIBUS-PA应用案例 5.6.1设计要求 5.6.2网络组态 5.6.3软件组态 习题 第6章工业以太网 6.1工业以太网基础 6.1.1概述 6.1.2工业以太网系统组成 6.2工业以太网协议接口 6.2.1工业以太网层次结构 6.2.2S7通信 6.2.3SEND/RECEIVE协议 6.2.4SNMP 6.2.5PROFINET 6.3以太网通信模块CP343-1 6.3.1概述 6.3.2数据交互 6.3.3指令说明 6.4物品装箱生产线控制案例 6.4.1设计要求 6.4.2网络组态 6.4.3软件组态 习题 第7章PROFINET IO总线 7.1PROFINET基础 7.1.1概述 7.1.2PROFINET接口技术规范 7.1.3PROFINET拓扑结构与组件 7.2PROFINET IO和CBA 7.2.1PROFINET IO 7.2.2PROFINET CBA 7.3通信原理 7.3.1通信等级 7.3.2通信通道模型 7.3.3等时同步实时通信 7.4CP模块与IE/PB LINK PN IO 7.4.1CP343-1模块 7.4.2IE/PB LINK PN IO模块 7.5PROFINET IO应用案例 7.5.1CP343-1模块应用 7.5.2S7-1200 PLC应用 7.6多总线混合编程案例 7.6.1设计要求 7.6.2网络组态 7.6.3指令说明 7.6.4软件组态 习题 第8章AS-I总线 8.1概述 8.1.1AS-I基础 8.1.2AS-I主要技术指标与特点 8.1.3AS-I的应用领域 8.2AS-I系统组成 8.2.1主站 8.2.2从站 8.2.3电缆 8.2.4电源模块 8.2.5数据解耦电路 8.3AS-I通信原理 8.3.1信号传输 8.3.2AS-I报文 8.3.3AS-I通信协议 8.4AS-I主站模块CP343-2P 8.4.1概述 8.4.2CP343-2P模块从站数据访问 8.5网关DP/AS-I LINK Advanced 8.5.1概述 8.5.2DP/AS-I LINK Advanced从站 数据访问 8.6传送带控制案例 8.6.1设计要求 8.6.2DP网络组态 8.6.3软件组态 习题 第9章WinCC组态软件 9.1WinCC概述 9.1.1WinCC版本 9.1.2WinCC性能特点 9.1.3WinCC基本功能 9.1.4通信通道 9.2WinCC编程基础 9.2.1WinCC项目管理器 9.2.2WinCC Configuration Studio 9.2.3图形编辑器 9.2.4TIA WinCC图形编辑器 9.3变量组态 9.3.1变量基本概念 9.3.2通信连接 9.3.3变量组态 9.4消息系统与报警组态 9.4.1消息系统基础 9.4.2报警组态 9.4.3报警控件组态 9.5变量归档与趋势组态 9.5.1变量归档基础 9.5.2归档组态 9.5.3趋势控件组态 9.6用户管理 9.6.1用户管理基本概念 9.6.2用户管理组态 9.6.3用户控件组态 9.7画面组态 9.7.1过程画面组态 9.7.2面板组态 9.8报表组态 9.8.1报表编辑器基础 9.8.2布局组态 9.8.3打印作业组态 9.8.4预览打印作业 9.9WinCC应用案例 9.9.1WinCC与S7-1200以太网通信 9.9.2TIA WinCC与S7-1200通信 9.9.3WinCC与TP OPC UA通信 习题 第10章SIEMENS软冗余控制 10.1概述 10.1.1软冗余概念 10.1.2数据同步 10.2软冗余系统组成 10.2.1软冗余硬件组件 10.2.2软冗余软件组件 10.3软冗余功能块 10.3.1FC 100“SWR_START” 10.3.2FB 101“SWR_ZYK” 10.3.3FC 102“SWR_DIAG” 10.4隧道冗余控制案例 10.4.1设计要求 10.4.2网络组态 10.4.3软件组态 习题 参考文献