現場總線技術及其應用（第2版）

第1章　現場總線技術概述
　1.1　現場總線簡介
　　1.1.1　什么是現場總線
　　1.1.2　基于現場總線的數據通信系統(tǒng)
　　1.1.3　現場總線控制網絡與網絡化控制系統(tǒng)
　　1.1.4　現場總線系統(tǒng)適應了綜合自動化的發(fā)展需要
　　1.1.5　早期的現場總線
　1.2　現場總線系統(tǒng)的特點
　　1.2.1　現場總線系統(tǒng)的結構特點
　　1.2.2　現場總線系統(tǒng)的技術特點
　　1.2.3　現場總線系統(tǒng)的優(yōu)勢與劣勢
　1.3　以現場總線為基礎的企業(yè)網絡系統(tǒng)
　　1.3.1　企業(yè)網絡系統(tǒng)的基本組成
　　1.3.2　現場總線系統(tǒng)在企業(yè)網絡中的地位與作用
　　1.3.3　現場總線系統(tǒng)與上層網絡的連接
　1.4　現場總線技術的標準化
第2章　數據通信基礎
　2.1　基本術語
　　2.1.1　總線
　　2.1.2　數據通信系統(tǒng)
　　2.1.3　數據通信的發(fā)送與接收設備
　　2.1.4　傳輸介質
　　2.1.5　通信軟件
　2.2　通信系統(tǒng)的性能指標
　　2.2.1　有效性指標
　　2.2.2　可靠性指標
　　2.2.3　通信信道的頻率特性
　　2.2.4　信號帶寬與介質帶寬
　　2.2.5　信噪比對信道容量的影響
　2.3　數據編碼
　　2.3.1　數據編碼波形　
　　2.3.2　模擬數據編碼
　2.4　數據傳輸方式
　　2.4.1　串行傳輸和并行傳輸
　　2.4.2　同步傳輸與異步傳輸
　　2.4.3　位同步、字符同步與幀同步
　2.5　通信線路的工作方式
　　2.5.1　單工通信
　　2.5.2　半雙工通信
　　2.5.3　全雙工通信
　2.6　信號的傳輸模式
　　2.6.1　基帶傳輸
　　2.6.2　載波傳輸
　　2.6.3　寬帶傳輸
　2.7　傳輸差錯及其檢測
　　2.7.1　傳輸差錯的類型
　　2.7.2　傳輸差錯的檢測
　　2.7.3　循環(huán)冗余校驗的工作原理
　2.8　傳輸差錯的校正
　　2.8.1　自動重傳
　　2.8.2　前向差錯糾正
　　2.8.3　海明碼的編碼
　　2.8.4　海明碼的錯誤檢測與糾正
　　2.8.5　多比特錯誤的糾正
第3章　控制網絡基礎
　3.1　控制網絡與計算機網絡
　3.2　控制網絡的特點
　　3.2.1　控制網絡的節(jié)點
　　3.2.2　控制網絡的任務與工作環(huán)境
　　3.2.3　控制網絡的實時性要求
　3.3　網絡拓撲
　　3.3.1　環(huán)形拓撲
　　3.3.2　星形拓撲
　　3.3.3　總線拓撲
　　3.3.4　樹形拓撲
　3.4　網絡的傳輸介質
　　3.4.1　雙絞線
　　3.4.2　同軸電纜
　　3.4.3　光纜
　　3.4.4　無線傳輸
　3.5　網絡傳輸介質的訪問控制方式
　　3.5.1　載波監(jiān)聽多路訪問／沖突檢測
　　3.5.2　令牌
　　3.5.3　時分復用
　3.6　網絡互連
　　3.6.1　網絡互連的基本概念
　　3.6.2　網絡互連規(guī)范
　3.7　網絡互連的通信參考模型
　　3.7.1　開放系統(tǒng)互連參考模型
　　3.7.2　OSI參考模型的功能劃分
　　3.7.3　幾種典型控制網絡的通信模型
　3.8　網絡互連設備
　　3.8.1　中繼器
　　3.8.2　網橋
　　3.8.3　路由器
　　3.8.4　網關
第4章　CAN 總線與基于CAN的控制網絡
　4.1　CAN通信技術簡介
　　4.1.1　CAN通信的特點
　　4.1.2　CAN的通信參考模型
　　4.1.3　CAN信號的位電平
　　4.1.4　CAN總線與節(jié)點的電氣連接
　　4.1.5　CAN節(jié)點的電氣參數
　4.2　CAN報文幀的類型與結構
　　4.2.1　CAN報文幀的類型
　　4.2.2　數據幀
　　4.2.3　遠程幀
　　4.2.4　出錯幀
　　4.2.5　超載幀
　　4.2.6　幀間空間
　4.3　CAN通信中的幾個問題
　　4.3.1　發(fā)送器與接收器
　　4.3.2　錯誤類型與出錯界定　
　　4.3.3　位定時與同步
　4.4　CAN通信控制器
　　4.4.1　CAN通信控制器82C200
　　4.4.2　SJA1000CAN通信控制器
　　4.4.3　Intel 82527 CAN通信控制器
　　4.4.4　帶有CAN通信控制器的CPU
　4.5　CAN應用節(jié)點的相關器件
　　4.5.1　CAN總線收發(fā)器82C250
　　4.5.2　CAN總線I/O器件82C150
　4.6　基于CAN通信的時間觸發(fā)協(xié)議
　　4.6.1　時間觸發(fā)與通信確定性
　　4.6.2　TTCAN
　　4.6.3　FTTCAN
　　4.6.4　TTP/C
　　4.6.5　ByteFlight
　　4.6.6　FlexRay
　　4.6.7　幾種時間觸發(fā)協(xié)議的性能比較
　4.7　CAN的下層網段——LIN
　　4.7.1　LIN的主要技術特點
　　4.7.2　LIN的通信任務與報文幀類型
　　4.7.3　LIN的報文通信
　　4.7.4　LIN的應用
　4.8　基于CAN的汽車控制網絡——SAE J1939
　　4.8.1　SAE J1939規(guī)范
　　4.8.2　SAE J1939的物理連接與網絡拓撲
　　4.8.3　SAE J1939報文幀的格式與定義
　　4.8.4　ECU的設計說明
　　4.8.5　SAE J1939的多網段與網絡管理
　4.9　汽車電子網絡的體系結構
　　4.9.1　網絡化是汽車電子系統(tǒng)發(fā)展的趨勢
　　4.9.2　汽車電子網絡的分類
　　4.9.3　汽車電子混合網絡
第5章　基金會現場總線FF
　5.1　FF的主要技術特點
　　5.1.1　FF是一項完整控制網絡技術
　　5.1.2　通信系統(tǒng)的主要組成部分及其相互關系
　　5.1.3　H1協(xié)議數據的構成與層次
　　5.1.4　FF通信中的虛擬通信關系
　5.2　H1網段的物理連接
　　5.2.1　H1的物理信號波形
　　5.2.2　H1的信號編碼
　　5.2.3　H1網段的傳輸介質與拓撲結構
　5.3　H1網段的鏈路活動調度
　　5.3.1　鏈路活動調度器LAS 及其功能
　　5.3.2　通信設備類型
　　5.3.3　鏈路活動調度器的工作過程
　　5.3.4　鏈路時間
　5.4　H1網段的網絡管理
　　5.4.1　網絡管理者與網絡管理代理
　　5.4.2　網絡管理代理的虛擬現場設備
　　5.4.3　通信實體
　5.5　H1網段的系統(tǒng)管理
　　5.5.1　系統(tǒng)管理概述
　　5.5.2　系統(tǒng)管理的作用
　　5.5.3　系統(tǒng)管理信息庫SMIB及其訪問
　　5.5.4　SMK狀態(tài)
　　5.5.5　系統(tǒng)管理服務和作用過程
　　5.5.6　地址與地址分配
　5.6　FF的功能塊
　　5.6.1　功能塊的內部結構與功能塊連接
　　5.6.2　功能塊中的用戶應用塊
　　5.6.3　功能塊的塊參數
　　5.6.4　功能塊服務
　　5.6.5　功能塊對象字典
　　5.6.6　功能塊應用
　5.7　設備描述與設備描述語言
　　5.7.1　設備描述
　　5.7.2　設備描述的參數分層
　　5.7.3　設備描述語言
　　5.7.4　DD的開發(fā)
　　5.7.5　CFF文件
　5.8　FF通信控制器與網卡
　　5.8.1　FF的通信控制器FB3050
　　5.8.2　基于FB3050的網卡設計
　5.9　H1的網段配置
　　5.9.1　H1網段的構成
　　5.9.2　網段長度
　　5.9.3　H1網段的接地、屏蔽與極性
第6章　PROFIBUS
　6.1　PROFIBUS概述
　　6.1.1　PROFIBUS簡介
　　6.1.2　PROFIBUS的組成
　　6.1.3　PROFIBUS的通信參考模型
　　6.1.4　PROFIBUS的主站與從站
　　6.1.5　PROFIBUS總線訪問控制的特點
　6.2　PROFIBUS的通信協(xié)議
　　6.2.1　PROFIBUS的物理層及其網絡連接
　　6.2.2　PROFIBUS的數據鏈路層
　　6.2.3　PROFIBUS的MAC協(xié)議
　6.3　PROFIBUSDP
　　6.3.1　PROFIBUSDP V0
　　6.3.2　PROFIBUSDP的GSD文件
　　6.3.3　PROFIBUSDP V1
　　6.3.4　PROFIBUSDP V2
　6.4　PROFIBUS站點的開發(fā)與實現
　　6.4.1　PROFIBUS的站點實現
　　6.4.2　PROFIBUS的從站實現方案
　　6.4.3　PROFIBUS的主站實現方案
　　6.4.4　PROFIBUS系統(tǒng)的初始化過程
　　6.4.5　PROFIBUS系統(tǒng)實現中的常見錯誤
　　6.4.6　PROFIBUS的網絡監(jiān)聽器
　6.5　PROFIBUSPA
　　6.5.1　PROFIBUSPA的基本特點
　　6.5.2　PROFIBUS的DP/PA連接接口
　　6.5.3　PROFIBUSPA總線的安裝
第7章　工業(yè)以太網
　7.1　工業(yè)以太網簡介
　　7.1.1　工業(yè)以太網與以太網
　　7.1.2　工業(yè)以太網的特色技術
　　7.1.3　通信非確定性的緩解措施
　7.2　以太網的物理連接與幀結構
　　7.2.1　以太網的物理連接
　　7.2.2　以太網的幀結構
　　7.2.3　以太網的通信幀結構與工業(yè)數據封裝
　7.3　TCP/IP協(xié)議組
　　7.3.1　TCP/IP協(xié)議組的構成
　　7.3.2　IP協(xié)議
　　7.3.3　用戶數據報協(xié)議
　　7.3.4　傳輸控制協(xié)議TCP
　　7.3.5　簡單網絡管理協(xié)議SNMP
　7.4　實時以太網
　　7.4.1　幾種實時以太網的通信參考模型
　　7.4.2　實時以太網的媒體訪問控制
　　7.4.3　IEEE 1588精確時間同步協(xié)議
　7.5　PROFINET
　　7.5.1　PROFINET的網絡連接
　　7.5.2　IO設備模型及其數據交換
　　7.5.3　組件模型及其數據交換
　　7.5.4　PROFINET通信的實時性
　　7.5.5　PROFINET與其他現場總線系統(tǒng)的集成
　　7.5.6　PROFINET的IP地址管理與數據集成
　7.6　EtherNet/IP
　　7.6.1　EtherNet/IP的通信參考模型
　　7.6.2　CIP的對象與標識
　　7.6.3　EtherNet/IP的報文種類
　　7.6.4　EtherNet/IP的技術特點
　7.7　高速以太網HSE
　　7.7.1　HSE的系統(tǒng)結構
　　7.7.2　HSE與現場設備間的通信
　　7.7.3　HSE的柔性功能塊
　　7.7.4　HSE的鏈接設備
　7.8　嵌入式以太網節(jié)點與基于Web的遠程監(jiān)控
　　7.8.1　嵌入式以太網節(jié)點
　　7.8.2　基于Web技術的遠程監(jiān)控
第8章　LonWorks 控制網絡
　8.1　LonWorks 技術概述及應用系統(tǒng)結構
　　8.1.1　LonWorks控制網絡的基本組成
　　8.1.2　LonWorks節(jié)點
　　8.1.3　路由器
　　8.1.4　LonWorks Internet連接設備
　　8.1.5　網絡管理
　　8.1.6　LonWorks技術的性能特點
　8.2　LonWorks網絡中分散式通信控制處理器——神經元芯片
　　8.2.1　處理單元
　　8.2.2　存儲器
　　8.2.3　輸入輸出
　　8.2.4　通信端口
　　8.2.5　時鐘系統(tǒng)
　　8.2.6　睡眠喚醒機制
　　8.2.7　Service Pin
　　8.2.8　Watchdog定時器
　8.3　通信
　　8.3.1　雙絞線收發(fā)器
　　8.3.2　電力線收發(fā)器
　　8.3.3　其他類型介質
　　8.3.4　路由器
　8.4　LonWorks通信協(xié)議——LonTalk
　　8.4.1　LonTalk協(xié)議概述
　　8.4.2　LonTalk的物理層通信協(xié)議
　　8.4.3　LonTalk協(xié)議的網絡地址結構及對大網絡的支持
　　8.4.4　LonTalk MAC 子層
　　8.4.5　LonTalk協(xié)議的鏈路層
　　8.4.6　LonTalk協(xié)議的網絡層
　　8.4.7　LonTalk協(xié)議的傳輸層和會話層
　　8.4.8　LonTalk協(xié)議的表示層和應用層
　　8.4.9　LonTalk協(xié)議的網絡管理和網絡診斷
　　8.4.10　LonTalk協(xié)議的報文服務
　　8.4.11　LonTalk網絡認證
　8.5　面向對象的編程語言——Neuron C
　　8.5.1　定時器
　　8.5.2　網絡變量
　　8.5.3　顯式報文
　　8.5.4　調度程序
　　8.5.5　附加功能
　8.6　LonWorks的互操作性
　　8.6.1　LonMark協(xié)會
　　8.6.2　收發(fā)器和物理信道準則
　　8.6.3　應用程序準則
　8.7　LonWorks節(jié)點開發(fā)工具
　　8.7.1　LonBuilder多節(jié)點開發(fā)工具
　　8.7.2　NodeBuilder 節(jié)點開發(fā)工具
　8.8　LNS網絡操作系統(tǒng)
　　8.8.1　概述
　　8.8.2　LNS網絡工具
　8.9　應用系統(tǒng)
　　8.9.1　LonWorks技術在樓宇自動化抄表系統(tǒng)中的應用
　　8.9.2　LonWorks技術在煉油廠原油罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中的應用
　　8.9.3　LonWorks在某鋁電解廠槽控機中的應用
第9章　幾種控制網絡的特色技術
　9.1　ControlNet
　　9.1.1　并行時間域多路存取
　　9.1.2　ControlNet的幀結構
　　9.1.3　通信調度的時間分片方法
　　9.1.4　ControlNet的虛擬令牌
　　9.1.5　ControlNet的顯性報文與隱性報文
　9.2　WorldFIP
　　9.2.1　WorldFIP技術簡介
　　9.2.2　WorldFIP通信
　　9.2.3　WorldFIP的通信控制器
　　9.2.4　新一代FIP
　9.3　Interbus的通信特色
　　9.3.1　Interbus簡介
　　9.3.2　識別周期與數據傳輸周期
　　9.3.3　Interbus的數據環(huán)單總幀協(xié)議
　　9.3.4　Interbus的總線適配控制板
　9.4　ASI控制網絡
　　9.4.1　ASI的網絡構成
　　9.4.2　ＡＳＩ的主從通信
　　9.4.3　ASI的報文格式
　　9.4.4　主節(jié)點的通信功能
　　9.4.5　從節(jié)點的通信接口
　9.5　DeviceNet
　　9.5.1　DeviceNet技術簡介
　　9.5.2　DeviceNet的通信參考模型
　　9.5.3　DeviceNet的物理層和物理媒體
　　9.5.4　DeviceNet的對象模型
　　9.5.5　DeviceNet的連接與連接標識
　　9.5.6　DeviceNet的通信方式
　　9.5.7　DeviceNet的設備描述
　9.6　幾種總線技術簡介
　　9.6.1　SwiftNet
　　9.6.2　HART
　　9.6.3　智能分布式系統(tǒng)SDS
　　9.6.4　Seriplex與 CEBUS
　　9.6.5　光總線
第10章　短程無線數據通信
　10.1　無線數據通信的標準及其相關技術
　　10.1.1　關于短程無線數據通信
　　10.1.2　無線通信的一組術語
　　10.1.3　無線局域網標準
　10.2　藍牙無線微微網
　　10.2.1　藍牙技術簡介
　　10.2.2　藍牙微微網與主從設備
　　10.2.3　藍牙協(xié)議和應用行規(guī)
　　10.2.4　藍牙設備的通信連接
　　10.2.5　藍牙設備的狀態(tài)與狀態(tài)轉移
　　10.2.6　藍牙的安全管理
　　10.2.7　藍牙基帶控制器芯片MT1020A
　　10.2.8　藍牙應用系統(tǒng)
　10.3　ZigBee低速短程網
　　10.3.1　ZigBee的技術特點
　　10.3.2　ZigBee的通信參考模型
　　10.3.3　ZigBee的設備類型
　　10.3.4　ZigBee的網絡拓撲
　　10.3.5　ZigBee的設備地址、尋址與路由
　　10.3.6　ZigBee的節(jié)能與安全
　　10.3.7　ZigBee通信節(jié)點芯片CC2430
　　10.3.8　ZigBee的應用系統(tǒng)
結束語　控制網絡技術的比較與選擇
主要參考文獻