工业控制网络(从现场总线工业以太网无线网到工业互联网)/计算机科学与技术丛书

本书秉承“新工科”理念 ，从科研、教学和工程实际 应用出发，理论联系实际， 全面系统地讲述了现场总线 、工业以太网、无线网络（ 包括工业无线以太网、物联 网、无线传感器网络、5G 网络）和工业互联网及其应 用系统设计，同时讲述了 Modbus控制网络。在数字 化和智能化日渐成为工业发 展主流的今天，工业控制网 络技术显得尤为关键。 全书共分12章，主要内 容包括绪论、CAN现场总线 、Modbus控制网络、 LonWorks嵌入式智能控制 网络、PROFIBUS-DP现场 总线、DeviceNet现场总线 、FF现场总线、PROFINET 与工业无线以太网、 EtherCAT工业以太网、物 联网与无线传感器网络、 5G网络和工业互联网。全 书内容丰富，体系先进，结 构合理，理论与实践相结合 ，尤其注重工程应用技术。 无论是从业人员、学者 还是学生，都可以通过本书 学习到如何在实际工程中应 用这些技术，提高生产效率 、降低成本、增强系统灵活 性和实现远程监控等。通过 对CAN现场总线、Modbus 控制网络、Lonworks网络 技术、EthercAT以太网控制 自动化技术、PROFIBus现 场总线技术、PROFINET工 业以太网等关键技术的深入 讲解，读者将能够全面掌握 工业控制网络的关键技术和 应用实践。 此外，本书还讲述了无 线通信技术在工业控制中的 应用，包括Wi-Fi、蓝牙、 ZigBee以及新兴的LPWAN 技术，为读者揭示了物联网 技术的前沿发展和应用趋势 。通过丰富的技术细节和应 用案例，本书展示了如何在 实践中有效地实现和管理工 业控制网络，为读者在工业 4.0时代的探索和实践提供 了宝贵的知识和经验。 本书可作为高等院校各 类自动化、机器人、自动检 测、机电一体化、人工智能 、智能制造工程、电子与电 气工程、计算机应用、信息 工程等专业的专科生、本科 生教材，也可作为相关专业 的研究生教材，还适用于从 事工业控制网络系统设计的 丁程技术人员参考。

李正军，山东大学教授，硕士研究生导师。1984年毕业于山东大学数学系，同年留山东大学数学系任教；先后担任“211工程”重点建设项目“现场总线技术实验室”负责人、控制科学与工程学院“微机原理”课程负责人，并获山东大学优秀教师荣誉称号。担任中国电气工业协会设备网现场总线分会理事、中华人民共和国机械行业标准《低压电气通信规约》审稿人，全国电器设备网络通信接口标准化委员会委员。发表科研与教学论文50余篇，出版著作15部。承担省部级与企业科研课题30余项，主要研究方向包括嵌入式系统、计算机控制技术、现场总线应用技术、电力电子技术等，

第1章 绪论 1.1 工业控制网络 1.1.1 工业控制网络概述 1.1.2 现场总线 1.1.3 工业以太网 1.1.4 工业无线网络 1.1.5 工业控制网络的应用 1.1.6 工业控制网络的发展趋势 1.2 现场总线概述 1.2.1 现场总线的产生 1.2.2 现场总线的本质 1.2.3 现场总线的特点和优点 1.2.4 现场总线标准的制定 1.2.5 现场总线的现状 1.2.6 现场总线网络的实现 1.3 工业以太网概述 1.3.1 工业以太网技术 1.3.2 工业以太网通信模型 1.3.3 工业以太网的优势 1.3.4 实时以太网 1.3.5 实时工业以太网模型分析 1.3.6 几种实时工业以太网的比较 1.4 现场总线简介 1.4.1 FF 1.4.2 CAN和CAN FD 1.4.3 LonWorks 1.4.4 PROFIBUS 1.4.5 DeviceNet 1.5 工业以太网简介 1.5.1 EtherCAT 1.5.2 Ethernet POWERLINK 1.5.3 PROFINET 1.5.4 EPA 习题 第2章 CAN现场总线 2.1 CAN的技术规范 2.1.1 CAN的基本概念 2.1.2 CAN的分层结构 2.1.3 报文传送和帧结构 2.1.4 位定时与同步的基本概念 2.1.5 CAN总线的位数值表示与通信距离 2.2 CAN独立通信控制器SJA1000 2.2.1 SJA1000内部结构 2.2.2 SJA1000引脚功能 2.2.3 SJA1000的工作模式 2.2.4 BasicCAN功能介绍 2.2.5 PeliCAN功能介绍 2.2.6 BasicCAN和PeliCAN的公用寄存器 2.3 CAN总线收发器 2.3.1 PCA82C250/251CAN总线收发器 2.3.2 TJA1051 CAN总线收发器 2.4 cAN总线节点设计实例 2.4.1 CAN总线硬件设计 2.4.2 CAN总线软件设计 习题 第3章 Modbus控制网络 3.1 概述 3.1.1 Modbus的特点 3.1.2 Modbus的通信模型 3.1.3 通用Modbus帧 3.1.4 Modbus通信原理 …… 第4章 LonWorks嵌入式智能控制网络 第5章 PROFIBUS-DP现场总线 第6章 DeviceNet现场总线 第7章 FF现场总线 第8章 PROFINET与工业无线以太网 第9章 EtherCAT工业以太网 第10章 物联网与无线传感器网络 第11章 5G网络 第12章 工业互联网 参考文献