现场总线工业控制网络技术pdf

1. 现场总线及工业控制网络技术的目录

第1章 现场总线概述
1.1 现场总线与现场总线控制系统
1.1.1 现场总线的概念
1.1.2 现场总线控制系统基本结构
1.2 现场总线的现状与发展
1.2.1 现场总线的标准现状
1.2.2 实时工业以太网的国际标准
1.2.3 现场总线与现场总线控制系统的发展趋势
1.3 现场总线与现场总线控制系统的特点
1.3.1 结构特点
1.3.2 技术特点
1.3.3 与局域网的区别
第2章 现场总线与工业控制网络技术基础
2.1 网络与通信技术基础
2.1.1 数据通信概念
2.1.2 数据传输
2.1.3 数据交换技术
2.1.4 差错检测及控制
2.1.5 传输介质
2.2 局域网技术
2.2.1 局域网概述
2.2.2 局域网的关键技术
2.2.3 局域网的参考模型
2.2.4 以太网技术
2.3 局域网的互连
2.3.1 网络互连设备
2.3.2 交换式控制网络
第3章 串行通信技术及其应用
3.1 串行通信概述
3.1.1 串行通信与并行通信
3.1.2 串行通信原理
3.1.3 串行通信的数据传输
3.2 RS-232串行通信及其应用
3.2.1 RS-232串行通信
3.2.2 RS-232串行通信应用
3.3 RS-485串行通信及其应用
3.3.1 RS-485串行通信
3.3.2 RS-485串行通信应用
3.4 RS-232与RS-485串行通信接口转换及应用
3.4.1 RS-232串行接口
3.4.2 RS-485串行接口
3.4.3 RS-232与RS-422/RS-485的接口转换
3.5 MODBUS协议串行通信及其应用
3.5.1 MODBUS通信协议
3.5.2 两种传输方式
3.5.3 MODBUS消息帧
3.5.4 错误检测方法
3.5.5 MODBUS应用实例
第4章 PROFIBUS现场总线与应用
4.1 PROFIBUS现场总线技术概述
4.1.1 PROFIBUS的发展历程
4.1.2 PROFIBUS的分类
4.1.3 PROFIBUS在工厂自动化系统中的位置
4.1.4 PROFIBUS的协议结构
4.2 PROFIBUS的物理层
4.2.1 采用RS-485的传输技术
4.2.2 光纤传输技术
4.2.3 MBP传输技术
4.3 PROFIBUS数据链路层
4.3.1 PROFIBUS总线存取协议概述
4.3.2 PROFIBUS总线访问协议的特点
4.3.3 数据链路层服务类型和报文格式
4.4 PROFIBUS通信原理
4.4.1 PROFIBUS—DP的基本功能
4.4.2 扩展的DP功能
4.5 S7—300/400网络通信
4.5.1 概述
4.5.2 MPI通信
4.5.3 PROFIBUS总线设置和属性
4.6 PROFIBUS行规和GSD文件
4.6.1 通用应用行规
4.6.2 专用行规
4.6.3 GSD文件
4.7 PROFIBUS系统配置及设备选型
4.7.1 应用PROFIBUS构建自动化控制系统应考虑的问题
4.7.2 系统结构规划
4.7.3 与车间或全厂自动化系统连接
4.7.4 PROFIBUS主站的选择
4.7.5 PROFIBUS从站的选择
4.7.6 以PC为主机的编程终端及监控操作站的选型
4.7.7 PROFIBUS系统配置
4.8 基于WinAC的PROFIBUS现场总线系统硬件组态
4.8.1 WinAC简介
4.8.2 现场总线系统组态步骤与过程
4.9 基于PROFIBUS现场总线的远程监控系统
4.9.1 体系结构
4.9.2 底层控制层
第5章 CAN总线技术与应用
5.1 CAN总线概述
5.1.1 CAN总线技术特点
5.1.2 基本术语与概念
5.2 CAN总线技术协议规范
5.2.1 CAN协议的分层结构
5.2.2 报文传送与帧结构
5.2.3 错误类型与界定
5.2.4 位定时与同步要求
5.2.5 CAN总线系统位数值表示与通信距离
5.3 典型CAN控制器
5.3.1 CAN通信控制器SJAl000
5.3.2 具有SPI接口的CAN控制器MCP2515
5.4 嵌入CAN控制器的单片机P8xC591
5.4.1 概述
5.4.2 引脚功能
5.4.3 P8xC591的PeliCAN特性和结构
5.4.4 PeliCAN与CPU之间的接口
5.5 CAN总线收发器
5.5.1 PCA82C250/251
5.5.2 TJA1050
5.6 CAN总线应用
5.6.1 CAN总线系统通信距离与节点数量的确定
5.6.2 总线终端及网络拓扑结构
5.6.3 CAN总线在检测系统中的应用
5.6.4 基于CAN总线的环境控制系统设计
5.6.5 基于CAN总线的井下风机监控系统设计
第6章 DeviceNet、CorllrolNet现场总线与应用
6.1 DeviceNet现场总线技术
6.1.1 DeviceNet概述
6.1.2 DeviceNet的传输介质
6.1.3 DeviceNet的网络参考模型
6.1.4 控制与信息协议（CIP）
6.1.5 DeviceNet的报文协议
6.1.6 预定义主从连接组
6.1.7 DeviceNet的对象模型
6.1.8 DeviceNet的设备描述
6.1.9 DeviceNet的设备简介
6.1.10 DeviceNet的节点开发
6.2 ControlNet现场总线技术
6.2.1 ControlNet概述
6.2.2 ControlNet的传输介质
6.2.3 ControlNet网络参考模型
6.2.4 数据链路层
6.2.5 网络层与传输层
6.2.6 对象模型
6.2.7 设备描述
6.2.8 ContrOlNet设备简介
6.2.9 ControlNet的设备开发
6.3 现场总线控制系统的组态与冗余技术
6.3.1 现场总线控制系统的组态技术
6.3.2 现场总线控制系统的冗余技术
6.4 DeviceNet与ControlNet现场总线的应用实例
6.4.1 铜冶炼电解工艺中的总线控制系统设计
6.4.2 卷烟厂生产线的总线控制系统设计
第7章 工业以太网技术与应用
7.1 概述
7.2 原理及体系结构
7.2.1 通信模型
7.2.2 以太网体系结构
7.2.3 工业以太网网络拓扑结构
7.2.4 传输介质
7.2.5 工业以太网通信的实时性
7.2.6 工业以太网的网络生存性与可用性
7.2.7 工业以太网的网络安全
7.2.8 工业以太网传输距离
7.2.9 互可操作性与应用层协议
7.3 工业以太网通信设备及组网技术
7.3.1 工业以太网产品
7.3.2 工业以太网组网技术
7.4 应用实例
第8章 工业网络集成技术
8.1 控制网络与信息网络集成的网络互连技术
8.1.1 控制网络和信息网络之间加入转换接口
8.1.2 基于DDE技术的控制网络和信息网络的集成
8.1.3 采用统一的协议标准实现控制网络和信息网络的集成
8.1.4 采用数据库访问技术集成控制网络和信息网络
8.1.5 采用OPC技术集成控制网络和信息网络
8.1.6 控制网络与信息网络互连集成的若干关键问题
8.2 现场总线控制系统网络之间的集成
8.2.1 基于OPC的集成方法（系统级集成）
8.2.2 设备级集成
8.3 OPC技术及基于OPC技术的现场总线系统集成
8.3.1 COM基础
8.3.2 OPC技术规范
8.3.3 OPC数据访问（DA）服务器的开发及测试
8.3.4 OPC客户端的开发及测试
8.3.5 OPC技术在异构现场总线系统中的应用
参考文献

2. 什么是现场总线为什么要采用现场总线技术现场总线有哪些优点

1.现场总线的概念
现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的层控制网络。
现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自具有了数字计算和数字通讯能力，采用可进行简单连接的双绞线等为总线，把多个测量控制仪表连接成网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。
现场总线是20世纪80年代中期在国际上发展起来的。随着微处理器与计算机功能的不断增强和价格的降低，计算机与计算机网络系统得到迅速发展。现场总线可实现整个企业的信息集成，实施综合自动化，形成工厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。
2.现场总线的特点及优点
(1) 全数字化通信
(2) 开放型的互联网络
(3) 互可操作性与互用性
(4) 现场设备的智能化
(5) 系统结构的高度分散性
(6) 对现场环境的适应性
3.现场总线的特点
现场控制设备具有通信功能，便于构成工厂底层控制网络。
通信标准的公开、一致，使系统具备开放性，设备间具有互可操作性。
功能块与结构的规范化使相同功能的设备间具有互换性。
控制功能下放到现场，使控制系统结构具备高度的分散性。
4.现场总线的优点
现场总线使自控设备与系统步入了信息网络的行列，为其应用开拓了更为广阔的领域；
一对双绞线上可挂接多个控制设备， 便于节省安装费用；
节省维护开销；
提高了系统的可靠性；
为用户提供了更为灵活的系统集成主动权。
5.为什么要用现场总线？我们通过对现场总线在不同情况下不同机构和不同的人公认的对现场总线的本质体现中了解；
1)中现场通信网络
用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络。
现场设备互联
依据实际需要使用不同的传输介质把不同的现场设备或者现场仪表相互关联。
互操作性
用户可以根据自身的需求选择不同厂家或不同型号的产品构成所需的控制回路，从而可以自由地集成FCS。
2)分散功能块
FCS 废弃了DCS 的输入/输出单元和控制站, 把DCS 控制站的功能块分散地分配给现场仪表, 从而构成虚拟控制站，彻底地实现了分散控制。
3)通信线供电
通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量, 这种方式提供用于本质安全环境的低功耗现场仪表, 与其配套的还有安全栅。
4)开放式互联网络
现场总线为开放式互联网络，既可以与同层网络互联，也可与不同层网络互联，还可以实现网络数据库的共享。
从以上内容我们可以看到，现场总线体现了分布、开放、互联、高可靠性的特点，而这些正是DCS系统的缺点。DCS通常是一对一单独传送信号，其所采用的模拟信号精度低，易受干扰，位于操作室的操作员对模拟仪表往往难以调整参数和预测故障，处于“失控”状态，很多的仪表厂商自定标准，互换性差，仪表的功能也较单一，难以满足现代的要求，而且几乎所有的控制功能都位于控制站中。FCS则采取一对多双向传输信号，采用的数字信号精度高、可靠性强，设备也始终处于操作员的远程监控和可控状态，用户可以自由按需选择不同品牌种类的设备互联，智能仪表具有通信、控制和运算等丰富的功能，而且控制功能分散到各个智能仪表中去。由此我们可以看到FCS相对于DCS的巨大进步。
也正是由于FCS的以上特点使得其在设计、安装、投运到正常生产都具有很大的优越性：首先由于分散在前端的智能设备能执行较为复杂的任务，不再需要单独的控制器、计算单元等，节省了硬件投资和使用面积；FCS的接线较为简单，而且一条传输线可以挂接多了设备，大大节约了安装费用；由于现场控制设备往往具有自诊断功能，并能将故障信息发送至控制室，减轻了维护工作；同时，由于用户拥有高度的系统集成自主权，可以通过比较灵活选择合适的厂家产品；整体系统的可靠性和准确性也大为提高。这一切都帮助用户实现了减低安装、使用、维护的成本，最终达到增加利润的目的。

3. CAN总线参考文献 15篇以上

[1] 王学士.基于CAN总线的汽车车身电器控制系统的研究[J].中国新技术新产品,2012,12（07）：154-155.
[2] 何进进,肖金生,胡卫谊,等.基于CAN总线的汽车电子标识系统[J].武汉理工大学学报(信息和管理工程版),2014,14(01):364-365.
[3] 安连华,管德永,程鹏.CAN总线在智能公交系统中的应用[J].城市公共交通,2016（01）：36-39.
[4] 刘遵勇,党瑞宁.车辆道路试验数据实时采集系统研究[J].汽车实用技术,2014（10）：52-54.
[5] 柴郁,李斌. 现场总线技术的发展及应用展望[J].仪表技术,2001,(2).
[6] 王慧锋,何衍庆. 现场总线控制系统原理及应用[J].化学工业出版社,2006
[7] 龙志强,李迅,李晓龙. 现场总线控制网络技术[J].机械工业出版社,2011
[1]马洪连，丁男，李屹璐，嵌入式系统设计教程，电子工业出版社，2006.
[2]饶云涛，邹继军，王进宏，郑勇芸，现场总线CAN原理与应用技术(第二版)，北京航空航天大学出版社，2007.
[3]杜尚丰，曹晓钟，徐津，CAN总线测控技术及其应用，电子工业出版社，2007.
[4]管秀君.汽车单片机及局域网技术.北京:人民交通出版社，2005.
[5]南金瑞.汽车单片机及车载总线技术.北京:理工大学出版社, 2005.
[6]甘永梅,李庆丰等.现场总线技术及其应用[M].北京:机械工业出版社, 2005.
[7]蔡月明，刘浩.基CAN总线的工业控制系统[J]中国仪器仪表2001(5): 130- 135.
[8]张喆. CAN总线MAC层协议分析[J].青岛建筑工程学院学报，2003(3): 141-143.
[9]董珂，李克强，冯能莲等. CAN总线技术及其在混合动力电动车上的应用[J].清华大学学报:自然科学版，2003 (8) :100-102.
[10]徐进，刘德营，张红军.基于CAN总线的开放式数控系统的研究和实现[J]. 机床与液压，2004(2):120- 123.