現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用

第1章概述1
1.1現(xiàn)場總線技術(shù)
1.1.1現(xiàn)場總線技術(shù)的概述1
1.1.2典型現(xiàn)場總線簡介5
1.1.3現(xiàn)場總線的技術(shù)特點(diǎn)8
1.1.4現(xiàn)場總線技術(shù)展望與發(fā)展趨勢9
1.2以太網(wǎng)技術(shù)
1.2.1以太網(wǎng)技術(shù)簡介11
1.2.2以太網(wǎng)技術(shù)展望與發(fā)展趨勢16
1.3工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)
1.3.1工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀18
1.3.2工業(yè)以太網(wǎng)的要求22
1.4實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)

第2章控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)26
2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)
2.1.1數(shù)據(jù)通信的基本概念26
2.1.2數(shù)據(jù)通信的發(fā)送與接收設(shè)備28
2.1.3數(shù)據(jù)通信的傳輸介質(zhì)29
2.1.4數(shù)據(jù)編碼技術(shù)29
2.1.5數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)30
2.1.6數(shù)據(jù)交換技術(shù)33
2.1.7差錯(cuò)控制33
2.2網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)
2.2.1網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念40
2.2.2網(wǎng)絡(luò)互連規(guī)范40
2.2.3網(wǎng)絡(luò)互連的通信參考模型41
2.2.4網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備44

第3章工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)54
3.1以太網(wǎng)(Ethernet)
3.1.1以太網(wǎng)的發(fā)展54
3.1.2CSMA/CD載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測55
3.1.3TCP/IP協(xié)議56
3.1.4以太網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)方法57
3.1.5以太網(wǎng)的物理地址58
3.2以太網(wǎng)到工業(yè)以太網(wǎng)
3.3工業(yè)以太網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
3.3.1全雙工交換式以太網(wǎng)技術(shù)63
3.3.2虛擬局域網(wǎng)技術(shù)65
3.3.3服務(wù)質(zhì)量66
3.3.4網(wǎng)絡(luò)可用性68
3.3.5網(wǎng)絡(luò)安全性68
3.3.6工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和可靠性70
3.3.7工業(yè)以太網(wǎng)的供電技術(shù)71
3.4基于工業(yè)以太網(wǎng)的控制網(wǎng)絡(luò)
3.4.1工業(yè)以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)模型72
3.4.2工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)74
3.4.3工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用分析74
3.4.4工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用76

第4章CANopen協(xié)議78
4.1CANopen的發(fā)展
4.2CAL協(xié)議
4.3CANopen基本結(jié)構(gòu)與通信子協(xié)議
4.4CANopen預(yù)定義連接集
4.5CANopen標(biāo)識(shí)符分配
4.6CANopen Bootup過程
4.7CANopen消息語法細(xì)節(jié)
4.7.1NMT模塊控制(NMT Module Control)84
4.7.2NMT節(jié)點(diǎn)保護(hù)(NMT Node Guarding)84
4.7.3NMT Bootup86
4.7.4過程數(shù)據(jù)對(duì)象(PDO)86
4.7.5服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象(SDO)86
4.7.6應(yīng)急指示對(duì)象(Emergency Object)89

第5章POWERLINK基本原理91
5.1POWERLINK概述
5.1.1POWERLINK物理層91
5.1.2POWERLINK數(shù)據(jù)鏈路層92
5.1.3POWERLINK應(yīng)用層99
5.2POWERLINK數(shù)據(jù)幀
5.2.1SoC數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)113
5.2.2Preq數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)113
5.2.3Pres數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)114
5.2.4SoA數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)115
5.2.5ASnd數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)116
5.3POWERLINK網(wǎng)絡(luò)性能
5.3.1網(wǎng)絡(luò)連接117
5.3.2多路復(fù)用117
5.3.3通信性能118
5.3.4網(wǎng)絡(luò)配置118
5.3.5診斷故障118
5.3.6性能參數(shù)118
5.4POWERLINK網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?
5.4.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓攀?19
5.4.2尋址方式119
5.5POWERLINK冗余
5.5.1雙網(wǎng)冗余119
5.5.2環(huán)形冗余122
5.5.3多主冗余127
5.5.4冗余系統(tǒng)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)134

第6章POWERLINK網(wǎng)絡(luò)的組建與配置136
6.1POWERLINK網(wǎng)絡(luò)的組建
6.2從站發(fā)送配置之網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置(0x18xx)
6.3從站發(fā)送配置之映射參數(shù)配置(0x1A00)
6.4從站接收配置之網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置(0x14xx)
6.5從站接收配置之映射參數(shù)配置(0x1600)
6.6主站發(fā)送參數(shù)的配置過程
6.7手工組建POWERLINK網(wǎng)絡(luò)
6.7.1配置主站和每一個(gè)從站的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和映射參數(shù)140
6.7.2用戶自己定義一些變量141
6.7.3調(diào)用Ep1ApiLinkObject()將用戶自定義的變量和object連接141
6.7.4在AppCbSync(void)函數(shù)里編寫自己的程序142
6.8使用openCONFIGURATOR組建POWERLINK網(wǎng)絡(luò)
6.8.1openCONFIGURATOR的安裝143
6.8.2openCONFIGURATOR的使用143

第7章POWERLINK的實(shí)現(xiàn)150
7.1基于Windows的實(shí)現(xiàn)
7.1.1手動(dòng)配置Windows主站和從站150
7.1.2設(shè)置從站的參數(shù)153
7 1.3用openCONFIGURATOR配置Windows主站和從站155
7.2基于Linux的POWERLINK的實(shí)現(xiàn)
7.2.1Linux的內(nèi)核版本和實(shí)時(shí)補(bǔ)丁156
7.2.2Linux的POWERLINK主從站程序應(yīng)用156
7.2.3以太網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)程序157
7.2.4Linux的demo157
7.2.5Linux的編譯選項(xiàng)157
7.2.6cmake編譯157
7.3基于FPGA的POWERLINK的實(shí)現(xiàn)
7.3.1基于FPGA的POWERLINK的硬件架構(gòu)160
7.3.2POWERLINK和用戶的應(yīng)用在同一個(gè)FPGA上161
7.3.3基于FPGA的系統(tǒng)架構(gòu)161
7.4基于ALTERA的FPGA的實(shí)現(xiàn)
7.4.1軟件和硬件162
7.4.2FPGA程序的編譯和下載163
7.4.3編譯Quartus工程163
7.4.4編譯NiosⅡ工程163
7.4.5在Eclipse中運(yùn)行Nios程序164
7.4.6PC主站程序的編譯165

第8章POWERLINK通信診斷167
8.1所需軟件Wireshark簡介
8.2Wireshark使用方法
8.2.1下載及安裝167
8.2.2網(wǎng)絡(luò)連接167
8.2.3運(yùn)行Wireshark167
8.2.4Wireshark數(shù)據(jù)分析167
8.3POWERLINK通信錯(cuò)誤處理
8.3.1錯(cuò)誤處理機(jī)制169
8.3.2POWERLINK可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤169
8.3.3各種錯(cuò)誤對(duì)應(yīng)的對(duì)象字典中的對(duì)象170

第9章POWERLINK技術(shù)應(yīng)用實(shí)例171
9.1POWERLINK 貝加萊主站配置過程
9.1.1硬件架構(gòu)171
9.1.2軟件條件171
9.1.3配置過程171
9.2Ethernet POWERLINK在機(jī)器控制領(lǐng)域的應(yīng)用
9.2.1Ethernet POWERLINK的起源188
9.2.2Ethernet POWERLINK在CNC與機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用188
9.2.3Ethernet POWERLINK在高動(dòng)態(tài)同步運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用190
9.3Linux操作系統(tǒng)下的POWERLINK主站和從站通信
9.3.1環(huán)境搭建192
9.3.2通信過程192
9.3.3主站發(fā)送參數(shù)的配置過程193
9.3.4從站接收配置之通信參數(shù)配置193
9.3.5操作過程193
9.4Ethernet POWERLINK在舞臺(tái)機(jī)械控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
9.4.1Ethernet POWERLINK的實(shí)現(xiàn)方式206
9.4.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及配置207
9.4.3硬件設(shè)計(jì)組成208

參考文獻(xiàn)210