现场总线技术与工业控制网络系统

本书系统地介绍了现场总线系统和结构、数据通信技术原理、总线拓扑结构、访问控制方式、数据传输介质、差错控制等内容，重点介绍了FF 总线、PROFIBUS 总线、CAN 总线、DeviceNet 总线、ControlNet 总线、Modbus 总线、工业以太网总线技术及其应用示例，突出协议的通信模型、物理层、数据报文协议、对象模型、设备选型、工程应用等，所举的例子具有一定的代表性和广泛性，对典型现场总线应用系统的剖析深入浅出。
本书主要面向智能制造、机器人以及自动控制领域从事科学研究、产品开发与工程应用的科研人员和工程技术人员，也可作为自动化、机电一体化、计算机、通信、测控、电气等专业高年级本科生及研究生的教材。

前言
第1章现场总线绪论1
1.1现场总线概述1
1.1.1现场总线产生背景1
1.1.2现场总线发展现状1
1.1.3现场总线未来趋势2
1.2现场总线简介3
1.2.1现场总线的概念3
1.2.2现场总线的通信协议4
1.2.3现场总线的结构5
1.2.4现场总线的技术特征5
1.3典型现场总线6
1.4现场总线控制系统9
1.4.1现场总线控制系统的定义9
1.4.2现场总线控制系统的结构10
1.4.3现场总线控制系统的特点11
1.5现场总线控制系统的分类12
1.5.1具有2层结构的现场总线控制系统12
1.5.2具有3层结构的现场总线控制系统13
1.5.3DCS扩充而成的现场总线控制系统13
思考题14
第2章现场总线通信技术基础15
2.1数据通信系统15
2.2数据通信模型16
2.2.1OSI参考模型16
2.2.2OSI参考模型的各层功能16
2.3通信数据编码18
2.3.1数字编码波形18
2.3.2模拟编码波形19
2.4总线拓扑结构20
2.4.1总线型拓扑结构20
2.4.2树形拓扑结构21
2.4.3星形拓扑结构21
2.4.4环形拓扑结构21
2.5访问控制方式22
2.5.1主从方式22
2.5.2冲突检测和逐位仲裁方式22
2.5.3令牌环方式24
2.5.4令牌总线方式24
2.6数据传输方式分类25
2.6.1按数据传输顺序分类25
2.6.2按字符同步方式分类26
2.6.3按数据流向和时间关系分类27
2.6.4按传输信号频带分类27
2.7数据传输介质28
2.7.1有线传输介质28
2.7.2无线传输介质30
2.8传输差错控制31
2.8.1传输差错检测31
2.8.2传输差错校正33
2.9通信系统性能指标35
2.9.1有效性指标35
2.9.2可靠性指标36
2.9.3通信信道的频率特性37
2.9.4信号带宽与介质带宽37
2.9.5信噪比对信道容量的影响38
思考题39
第3章FF总线技术与应用40
3.1FF总线概述40
3.2FF总线通信协议40
3.2.1FF总线参考模型40
3.2.2FF总线通信数据42
3.3FF总线的主要形式43
3.3.1FF-H1总线43
3.3.2FF-H2总线44
3.3.3HSE总线45
3.4FF-H1总线通信模型45
3.4.1OSI通信模型45
3.4.2VCR虚拟通信关系45
3.5FF-H1总线物理层47
3.5.131.25kbit/s现场总线47
3.5.231.25kbit/s现场总线信号47
3.5.331.25kbit/s现场总线布线48
3.5.4本质安全现场总线布线49
3.6FF-H1总线数据链路层49
3.6.1通信设备类型49
3.6.2受调度通信50
3.6.3非调度通信50
3.6.4链路活动调度51
3.6.5数据链路维护51
3.6.6数据链路协议数据单元52
3.6.7数据传输方式52
3.7FF-H1总线应用层54
3.7.1现场总线访问子层54
3.7.2现场总线报文规范59
3.8FF总线应用设计63
3.8.1FF总线应用需求63
3.8.2FF总线的设计和组态65
3.8.3FF总线的安装和测试66
3.8.4FF总线的设备调试66
3.8.5FF总线使用问题分析67
3.9FF总线在石化领域的应用67
3.9.1FF总线乙烯工程项目67
3.9.2FF总线项目的优点70
思考题70
第4章PROFIBUS总线技术与应用71
4.1PROFIBUS总线概述71
4.1.1PROFIBUS总线背景71
4.1.2PROFIBUS总线分类72
4.2PROFIBUS总线通信模型72
4.2.1PROFIBUS总线结构72
4.2.2PROFIBUS协议结构73
4.3PROFIBUS总线物理层76
4.4PROFIBUS总线数据链路层76
4.4.1PROFIBUS总线存取协议76
4.4.2PROFIBUS总线存取协议特点77
4.4.3PROFIBUS传输服务和报文格式78
4.5PROFIBUS-DP总线79
4.5.1PROFIBUS-DP的基本功能79
VI现场总线技术与工业控制网络系统
4.5.2PROFIBUS-DP的扩展功能82
4.5.3PROFIBUS-DP的系统结构84
4.6PROFIBUS-PA总线85
4.6.1PROFIBUS-PA的基本功能85
4.6.2PROFIBUS-PA的设备行规85
4.6.3PROFIBUS-PA总线的特性85
4.7PROFIBUS-FMS总线86
4.7.1PROFIBUS-FMS的基本功能86
4.7.2PROFIBUS-FMS应用层86
4.7.3PROFIBUS-FMS通信模型86
4.7.4通信对象和通信字典87
4.7.5PROFIBUS-FMS服务87
4.7.6PROFIBUS-FMS与PROFIBUS-DP的连接87
4.8PROFIBUS行规和GSD文件87
4.8.1通用应用行规87
4.8.2专用应用行规90
4.8.3GSD文件91
4.9PROFIBUS配置及设备选型92
4.9.1PROFIBUS系统的规划92
4.9.2PROFIBUS系统的组成92
4.9.3PROFIBUS系统的配置93
4.9.4全厂自动化系统的集成94
4.9.5PROFIBUS系统的设备选型94
4.9.6PROFIBUS系统软件97
4.9.7PROFIBUS应考虑的问题98
4.10PROFIBUS总线在监控系统应用98
4.10.1系统结构99
4.10.2系统特点102
思考题102
第5章CAN总线技术与应用103
5.1CAN总线概述103
5.2CAN总线通信模型104
5.2.1CAN协议结构104
5.2.2报文传送与帧结构105
5.2.3错误类型与界定109
5.2.4位定时与同步要求111
5.2.5电气连接与通信距离112
5.3典型CAN控制器113
5.3.1SJA1000特点113
5.3.2SJA1000引脚114
5.3.3SJA1000结构115
5.4典型CAN收发器116
5.4.1PCA82C收发器116
5.4.2TJA1050收发器118
5.4.3CAN总线通信节点120
5.5嵌入CAN控制器P8xC591122
5.5.1P8xC591特点122
5.5.2P8xC591引脚123
5.5.3P8xC591结构125
5.5.4P8xC591扩展126
5.6CAN总线系统选型128
5.6.1通信距离与节点数量128
5.6.2网络结构及总线终端130
5.7CAN总线在测控系统应用133
5.7.1基于MCU的CAN总线应用133
5.7.2基于USB的CAN总线应用136
思考题141
第6章DeviceNet总线技术与应用142
6.1DeviceNet总线概述142
……