定 价:39.8 元
丛书名:普通高等教育电气工程与自动化类“十三五”规划教材
- 作者:汤旻安 著
- 出版时间:2018/6/1
- ISBN:9787111592594
- 出 版 社:机械工业出版社
- 中图法分类:TP336
- 页码:247
- 纸张:胶版纸
- 版次:1
- 开本:16开
本书以现场总线及控制网络技术为基线,阐述现场总线、计算机网络与控制网络的基本知识,突出控制网络技术的特点与优势。在追踪国内外该领域理论与技术发展的基础上,阐述几种典型现场总线的相关理论知识,深入描述各自的技术特点、通信控制芯片、接口电路以及控制网络的设计与应用等方面的内容。重点介绍了串行通信、LonWorks、FF、PROFIBUS、CAN、AS-i以及工业以太网控制网络与现场总线系统技术,并介绍了控制网络系统的集成技术以及工业数据交换中的OPC技术。
现场总线及控制网络技术是计算机控制系统和现代控制工程应用系统的一个重要硬件组成部分和软件技术实现的基础平台. 经过近30 年的迅速发展. 在国际标准化组织和诸多世界知名公司的共同推动下. 现场总线及控制网络技术已经形成了明晰的理论技术体系和相对成熟的应用与设计方法. 随着计算机技术和网络技术的发展. 现场总线及控制网络技术在实践中被越来越广泛地应用. 而且它的性能也在逐步地充实和提高. 在高等级控制工程应用中表现出了卓越的性能和无与伦比的优越性.本书是在编者为本科生开设的“工业控制网络技术” 课程和研究生“控制网络与现场总线” “控制网络与现场总线工程应用” 课程讲义的基础上编写而成的. 全书分为10 章.第1 章概述现场总线和控制网络的基本情况. 第2 章阐述数据通信与控制网络的基础知识.第3 章讨论通用串行端口的数据通信. 第4 章讲述LonWorks 控制网络. 第5 章具体讲述FF技术. 第6 章讲述PROFIBUS 总线技术. 第7 章介绍CAN 总线技术. 第8 章介绍AS ̄i 总线技术. 第9 章讲述工业以太网技术. 第10 章讲述控制网络集成与OPC 技术. 其中. 第2、4、6、10 章由汤旻安编写. 第3、9 章由邱建东编写. 第5、7 章由汤自安编写. 第1、8 章由令晓明编写. 第1 ~3 章是基础知识部分. 第4 ~9 章针对目前几种流行的现场总线技术做了详细的介绍. 在部分章节的最后增加了实验内容. 目的是使读者能够更好地掌握相关内容. 加强实际应用能力和实践能力. 同时. 为了便于教学工作的展开. 每章的最后还附加了习题部分. 这些内容可供不同读者选择使用.兰州交通大学陈小强教授欣然接受了审阅本书稿的邀请. 阅后又提出了宝贵的修改意见. 作者在此表达诚挚的感谢. 作者还要感谢本书的参考文献中所列的专家和学者. 他们的专著和工程实践资料为现场总线及控制网络技术的发展做出了巨大的贡献. 也为本书的编写打下了基础.本书在编写过程中. 得到了兰州交通大学米根锁教授、董海鹰教授及诸多老师的大力支持. 王茜茜、刘赞科、李滢、谷宝慧、郑悦校对了全部的书稿. 机械工业出版社的吉玲编辑对本书的早日出版做了大量的工作. 对他们的支持和帮助. 作者深表谢意.作者试图全力写好此书. 但由于学识水平有限. 书中难免存在不足甚至错误. 恳请有关专家和读者指正和赐教. 以便将来有机会再版时改进、修正和提高. 反馈信息可通过电子邮件送达. 邮箱为tangminan@ yahoo.. com. 同时. 通过该邮箱. 读者可以索取本书的多媒体电子课件.编 者
前 言
第1 章 概述 1
1. 1 现场总线与控制网络简介 1
1. 1. 1 现场总线 1
1. 1. 2 控制网络 4
1. 2 控制网络在企业网络系统中的作用 10
1. 2. 1 企业网络系统 10
1. 2. 2 控制网络的地位与作用 12
1. 3 控制网络的应用现状与标准化 12
1. 3. 1 应用现状 12
1. 3. 2 控制网络的标准化 13
第1 章习题 14
第2 章 数据通信与控制网络基础 15
2. 1 数据通信 15
2. 1. 1 通信系统模型 15
2. 1. 2 通信系统的性能指标 16
2. 1. 3 数据编码 17
2. 1. 4 通信线路的工作方式 20
2. 1. 5 差错控制 21
2. 2 通信参考模型 24
2. 2. 1 OSI 参考模型 24
2. 2. 2 TCP/ IP 参考模型 26
2. 2. 3 现场总线的通信模型 28
2. 3 传输介质与介质访问控制方式 29
2. 3. 1 传输介质 29
2. 3. 2 介质的访问控制方式 32
2. 4 控制网络的特性 34
2. 4. 1 控制网络的节点 35
2. 4. 2 控制网络的任务与工作环境 35
2. 4. 3 控制网络的实时性要求 36
第2 章习题 37
第3 章 通用串行端口的数据通信 38
3. 1 串行通信技术基础 38
Ⅴ
3. 1. 1 串行通信的基本概念 38
3. 1. 2 串行异步通信数据格式 40
3. 2 EIA ̄232 ̄D 串行通信接口技术 40
3. 2. 1 EIA ̄232 ̄D 接口 40
3. 2. 2 EIA ̄232 ̄D 通信接口的互联 42
3. 2. 3 EIA ̄232 ̄D 驱动器/接收器 42
3. 2. 4 EIA ̄232 ̄D 串行通信在温度采集系统中的应用 43
3. 3 EIA ̄485 串行通信接口技术 49
3. 3. 1 EIA ̄485 接口 49
3. 3. 2 EIA ̄485 收发器 50
3. 3. 3 EIA ̄485 接口的典型应用 51
3. 3. 4 EIA ̄485 网络互联 52
第3 章习题 54
第4 章 LonWorks 控制网络 55
4. 1 LonWorks 技术特点 55
4. 2 LonTalk 协议 56
4. 2. 1 LonTalk 协议简介 56
4. 2. 2 LonTalk 的各层协议与功能 58
4. 2. 3 LonTalk 协议其他方面的问题 62
4. 3 LonWorks 通信控制器———神经元芯片 62
4. 3. 1 概述 62
4. 3. 2 神经元芯片的结构 63
4. 3. 3 神经元芯片应用I/ O 68
4. 4 通信收发器 70
4. 4. 1 双绞线收发器 70
4. 4. 2 电力线收发器 71
4. 4. 3 智能收发器 72
4. 4. 4 其他收发器 74
4. 5 路由器和网络接口 75
4. 5. 1 路由器 75
4. 5. 2 网络接口 78
4. 6 LNS 网络技术 82
4. 6. 1 简介 82
4. 6. 2 LNS 编程模式与LNS 构架 82
4. 6. 3 网络服务与LCA 数据库 83
4. 7 LonWorks 开发工具 85
4. 7. 1 节点开发工具 85
4. 7. 2 网络工具 86
4. 7. 3 LonMaker 和i. LON 100 88
Ⅵ
4. 8 LonWorks 地铁车辆监控应用实例 95
4. 8. 1 系统概述与总体框架 95
4. 8. 2 处理器STC 89C52 与外围电路设计 97
4. 8. 3 神经元芯片和收发器的选择 98
第4 章习题 99
第5 章 FF 技术 100
5. 1 FF 主要技术概述 100
5. 1. 1 通信模型 102
5. 1. 2 网络管理与系统管理 116
5. 1. 3 设备信息文件 124
5. 2 FF 应用 127
5. 2. 1 FF 网络设计 127
5. 2. 2 FF 在市区热网测量系统中的应用 132
5. 2. 3 FF 在粉煤灰输送中的应用 138
第5 章习题 140
第6 章 PROFIBUS 总线技术 141
6. 1 PROFIBUS 控制系统组成 141
6. 2 PROFIBUS 基本特性 142
6. 3 PROFIBUS ̄FMS 145
6. 4 PROFIBUS ̄DP 147
6. 5 PROFIBUS ̄PA 150
6. 6 PROFIBUS 的应用 153
6. 6. 1 S7 ̄200 PLC 与S7 ̄300 PLC 之间总线通信的实现 153
6. 6. 2 PROFIBUS 在制冷站监控系统中的应用 158
第6 章习题 160
第7 章 CAN 总线技术 161
7. 1 CAN 总线简介 161
7. 1. 1 CAN 总线的发展历程 161
7. 1. 2 CAN 总线的特点 163
7. 1. 3 CAN 总线的位数值表示与通信距离 163
7. 2 CAN 技术规范 164
7. 2. 1 CAN 技术基础 164
7. 2. 2 报文传输 167
7. 2. 3 报文滤波与报文校验 173
7. 2. 4 编码与错误处理 174
7. 2. 5 故障界定与振荡器容差 174
7. 2. 6 位定时要求 176
7. 3 CAN 器件及节点设计 177
7. 3. 1 独立CAN 控制器 177
Ⅶ
7. 3. 2 CAN 总线收发器———PCA82C250 186
7. 3. 3 I/ O 器件———P82C150 及节点开发 188
7. 4 CAN 总线控制系统的应用 190
7. 4. 1 汽车内部CAN 总线解决方案 190
7. 4. 2 CAN 总线立体车库控制系统 191
7. 4. 3 CAN 通信的接口设计与报文设计 192
第7 章习题 195
第8 章 AS ̄i 总线技术 196
8. 1 AS ̄i 总线概述 196
8. 1. 1 AS ̄i 总线技术特点 196
8. 1. 2 AS ̄i 总线体系结构 197
8. 1. 3 AS ̄i 总线传输系统 199
8. 2 AS ̄i 总线的从机与主机 200
8. 2. 1 AS ̄i 从机 200
8. 2. 2 AS ̄i 主机 203
8. 3 AS ̄i 技术应用 204
8. 3. 1 AS ̄i 总线系统工业模块和元器件 204
8. 3. 2 AS ̄i 总线在制冷站辅助控制系统中的应用 210
第8 章习题 212
第9 章 工业以太网技术 213
9. 1 工业以太网技术概述 213
9. 2 工业以太网协议 215
9. 3 工业以太网应用 218
9. 3. 1 PROFINET CBA 技术 218
9. 3. 2 基于工业以太网的抄表系统 221
第9 章习题 226
第10 章 控制网络集成与OPC 技术 227
10. 1 控制网络集成 227
10. 1. 1 FCS 和DCS 的集成方法 227
10. 1. 2 FCS 和Intranet 的集成方法 230
10. 2 OPC 技术 231
10. 2. 1 OPC 技术基础 231
10. 2. 2 基于OPC 技术的系统级集成方法 240
10. 3 OPC 应用示例 240
第10 章习题 246
参考文献 247