工业网络技术（微课版）

本书全面介绍工业网络技术的基本原理、关键技术及其在现代工业自动化中的应用。全书共7 个项目，分为工业网络概述、串口通信、Modbus 报文解析与数据采集、CANopen 总线应用、PROFINET 网络构建与数据采集、OPC UA 通信与数据采集、ThingsBoard 平台应用等，内容涵盖了从基础概念到高级应用的各个方面，旨在为读者提供一本实用的工业网络技术指南。 本书可作为职业院校工程技术类、信息类、工业互联网类专业的教材，也适用于工业自动化领域的工程师和技术人员作为参考书籍。

万旭成，宁波城市职业技术学院的副院长，他参与了多项横向课题的研究，并在学院的专业建设中发挥了重要作用。他与华为云合作，推动了产教融合创新论坛的举办，展示了他在教育创新方面的领导力和执行力，他还在省职业院校技能大赛中指导团队获得二等奖，体现了他在实践教学方面的卓越成就。

项目1　工业网络概述 1 【项目描述】 1 【职业能力目标】 1 【学习目标】 1 【素质目标】 2 【知识链接】 2 1.1　工业网络的概念 2 1.1.1　工业网络的基本概念 2 1.1.2　工业网络的层级 3 1.2　工业控制网络 4 1.2.1　现场总线 4 1.2.2　工业以太网 8 1.2.3　工业无线网络 9 1.3　工业网络与信息技术 11 1.3.1　工业网络集成 12 1.3.2　云边端协同 12 1.3.3　工业网络的信息安全 14 1.4　工业控制网络的发展及应用 14 1.4.1　工业控制网络的发展 历程 14 1.4.2　工业控制网络的应用 16 1.4.3　工业控制网络的发展 趋势 19 【项目实施】 20 【项目小结】 20 【思考与练习】 21 项目2　串口通信 22 【项目描述】 22 【职业能力目标】 22 【学习目标】 22 【素质目标】 23 【知识链接】 23 2.1　Python开发基础 23 2.1.1　Python介绍 23 2.1.2　Python基础语法 23 2.1.3　Python库应用 26 2.2　串口通信基本概念 33 2.2.1　接口标准 34 2.2.2　通信方式 36 2.2.3　数据帧 37 【项目实施】 38 2.3　串口通信应用开发 38 2.3.1　串口调试助手开发 38 2.3.2　点对点通信系统 44 【项目小结】 54 【思考与练习】 54 项目3　Modbus报文解析与数据 采集 55 【项目描述】 55 【职业能力目标】 55 【学习目标】 55 【素质目标】 56 【知识链接】 56 3.1　Modbus基本概念 56 3.1.1　主从通信 56 3.1.2　Modbus传输模式 57 3.1.3　Modbus功能码 58 3.1.4　CRC校验 59 3.1.5　数据帧格式 60 【项目实施】 62 3.2　Modbus-RTU报文解析 62 3.2.1　Modbus-RTU报文解析工具开发 62 3.2.2　公共功能码实例 67 3.2.3　Modbus-RTU报文解析工具测试 70 3.3　Modbus-RTU数据采集 75 3.3.1　Modbus-RTU数据采集工具开发 76 3.3.2　Modbus-RTU数据采集工具测试 80 【项目小结】 81 【思考与练习】 81 项目4　CANopen总线应用 82 【项目描述】 82 【职业能力目标】 82 【学习目标】 82 【素质目标】 83 【知识链接】 83 4.1　CAN总线 83 4.1.1　CAN总线工作原理 83 4.1.2　CAN协议数据帧 84 4.1.3　CAN与CANopen的关系 85 4.2　CANopen基本概念 85 4.2.1　通信模型 86 4.2.2　CANopen主要内容 86 【项目实施】 95 4.3　CANopen在运动控制中的 应用 95 4.3.1　CANopen通信配置 95 4.3.2　CANopen应用实例 106 【项目小结】 116 【思考与练习】 116 项目5　PROFINET网络构建与数据 采集 117 【项目描述】 117 【职业能力目标】 117 【学习目标】 117 【素质目标】 118 【知识链接】 118 5.1　PROFINET基本概念 118 5.1.1　PROFINET的组成和 特点 119 5.1.2　PROFINET的优势 120 5.1.3　PROFINET的主要功能 121 5.1.4　PROFINET集成现场 总线 126 【项目实施】 127 5.2　PROFINET IO通信配置 127 5.2.1　案例背景 127 5.2.2　软硬件搭建 128 5.3　GSD模型配置文件 137 5.3.1　GSD文件介绍 137 5.3.2　GSD文件格式 138 5.3.3　GSD文件配置 140 5.4　I-Device通信 144 5.4.1　I-Device通信基本概念 144 5.4.2　I-Device主从站通信 146 5.4.3　I-Device远程IO通信 152 【项目小结】 157 【思考与练习】 157 项目6　OPC UA通信与数据采集 158 【项目描述】 158 【职业能力目标】 158 【学习目标】 158 【素质目标】 159 【知识链接】 159 6.1　OPC UA基本概念 159 6.1.1　OPC技术背景 159 6.1.2　OPC UA原理 161 【项目实施】 165 6.2　OPC UA在智能控制中的 应用 165 6.2.1　PLC中OPC UA接口 配置 165 6.2.2　OPC UA数据读取 170 6.3　OPC UA在边缘计算中的 应用 174 6.3.1　智能网关OPC UA接口 服务 174 6.3.2　OPC UA边缘数据采集 179 6.4　OPC UA在网络安全中的 应用 182 6.4.1　安全证书介绍 182 6.4.2　OPC UA服务端安全 配置 184 6.4.3　OPC UA客户端安全 配置 194 【项目小结】 199 【思考与练习】 199 项目7　ThingsBoard平台应用 200 【项目描述】 200 【职业能力目标】 200 【学习目标】 200 【素质目标】 201 【知识链接】 201 7.1　平台简介 201 7.2　平台架构 201 【项目实施】 202 7.3　数据上云 202 7.3.1　添加规则链 202 7.3.2　添加设备配置 203 7.3.3　添加设备 204 7.3.4　智能网关配置 205 7.4　数据可视化 214 7.4.1　添加仪表板 214 7.4.2　配置部件 216 【项目小结】 236 【思考与练习】 236