《现场总线与工业以太网及其应用技术》融合作者多年来在现场总线与工业以太网应用领域的科研成果，介绍了代表工业通信未来的netX网络控制器，讲解了PROFIBUS-DP工程应用系统设计详述了DeviceNet现场总线，介绍了工业以太网工程应用系统设计书中应用实例的原理图和程序代码可供移植。

前言

第1章 概论

1.1 现场总线的产生与发展

1.1.1 现场总线的产生

1.1.2 现场总线的本质

1.1.3 现场总线的特点和优点

1.1.4 现场总线的现状

1.1.5 现场总线网络的实现

1.1.6 现场总线技术的发展趋势

1.2 工业以太网的产生与发展

1.2.1 以太网引入工业控制领域的技术优势

1.2.2 工业以太网与实时以太网

1.2.3 IEC61786-2标准

1.2.4 工业以太网技术的发展现状

1.2.5 工业以太网技术的发展趋势与前景

1.3 现场总线与企业网络

1.3.1 企业网络概述

1.3.2 企业网络技术

1.3.3 企业网络的体系结构

1.3.4 企业网络的实现

1.3.5 Intranet

1.3.6 信息网络与控制网络

1.4 流行现场总线简介

1.4.1 基金会现场总线

1.4.2 PROFIBUS

1.4.3 CAN

1.4.4 DeviceNet

1.4.5 LonWorks

1.4.6 ControlNet

1.4.7 CC-Link

1.4.8 CompoNet

1.5 工业以太网简介

1.5.1 工业以太网的主要标准

1.5.2 IDA

1.5.3 Ethernet/IP

1.5.4 EtherCAT

1.5.5 EthernetPowerlink

1.5.6 PROFINET

1.5.7 HSE

1.5.8 EPA

1.6 netX网络控制器

1.6.1 netX系列网络控制器

1.6.2 netX系列网络控制器的软件结构

1.6.3 netX可用的协议堆栈

1.6.4 基于netX网络控制器的产品分类

1.6.5 开发工具和测试板

1.6.6 设计服务

1.6.7 价格模式

1.7 习题

第2章 控制网络技术

2.1 数据通信技术基础

2.1.1 数据通信的基本概念

2.1.2 通信系统的结构

2.1.3 数据的编码技术

2.1.4 数据的传输模式

2.1.5 数据的通信方式

2.1.6 计算机网络及其拓扑结构

2.1.7 传输介质

2.1.8 介质访问控制方式

2.1.9 差错控制编码技术

2.2 网络互连技术

2.2.1 基本概念

2.2.2 网络互连规范

2.2.3 网络互连和操作系统

2.2.4 现场控制网络互连

2.3 网络互连设备

2.3.1 中继器

2.3.2 网桥

2.3.3 路由器

2.3.4 网关

2.4 通信参考模型

2.4.1 OSI参考模型

2.4.2 TCP/IP参考模型

2.4.3 现场总线的通信模型

2.5 习题

第3章 通用串行通信接口技术

3.1 串行通信技术基础

3.1.1 串行通信基本概念

3.1.2 串行异步通信数据格式

3.2 RS-232C串行通信接口技术

3.2.1 RS-232C接口

3.2.2 RS-232C通信接口的互连

3.2.3 RS-232C驱动器/接收器

3.3 RS-485串行通信接口技术

3.3.1 RS-485接口

3.3.2 RS-485收发器

3.3.3 RS-485接口的典型应用

3.3.4 RS-485网络互连

3.4 Modbus通信协议

3.4.1 概述

3.4.2 两种传输方式

3.4.3 Modbus消息帧

3.4.4 错误检测方法

3.4.5 Modbus的编程方法

3.4.6 PMM2000电力网络仪表Modbus-RTU通信协议

3.5 习题

第4章 PROFIBUS现场总线

4.1 PROFIBUS概述

4.2 PROFIBUS的协议结构

4.2.1 PROFIBUS-DP的协议结构

4.2.2 PROFIBUS-FMS的协议结构

4.2.3 PROFIBUS-PA的协议结构

4.3 PROFIBUS-DP现场总线系统

4.3.1 DP的RS-485传输技术和安装要点

4.3.2 PROFIBUS-DP的三个版本

4.3.3 PROFIBUS-DP系统组成、系统结构和总线访问控制

4.3.4 PROFIBUS-DP系统工作过程

4.4 PROFIBUS-DP的通信模型

4.4.1 PROFIBUS-DP的物理层

4.4.2 PROFIBUS-DP的数据链路层

4.4.3 PROFIBUS-DP的用户层

4.4.4 PROFIBUS-DP用户接口

4.5 PROFIBUS-DP的总线设备类型

4.5.1 概述

4.5.2 DP设备类型

4.6 设备数据库文件(GSD)

4.6.1 GSD文件的作用和组成

4.6.2 GSD文件的使用说明

4.6.3 GSD文件的格式

4.7 习题

第5章 PROFIBUS-DP通信控制器与网络接口卡

5.1 概述

5.2 从站通信控制器SPC3

5.2.1 ASICs介绍

5.2.2 SPC3功能简介

5.2.3 SPC3引脚介绍

5.2.4 SPC3存储器分配及参数

5.2.5 ASIC接口

5.2.6 PROFIBUS-DP接口

5.2.7 通用处理器总线接口

5.2.8 UART

5.2.9 PROFIBUS-DP的RS-485传输接口电路

5.2.1 0PROFIBUS-DP从站的状态机制

5.3 从站通信控制器VPC3系列

5.3.1 MPI12x多路接口控制器专用集成电路芯片

5.3.2 VPC3+CPROFIBUS-DP从站专用集成电路芯片

5.3.3 VPCLS2PROFIBUS-DP从站简单型专用集成电路芯片

5.4 主站通信控制器ASPC2与网络接口卡

5.4.1 ASPC2介绍

5.4.2 CP5611网络接口卡

5.4.3 CP5613网络接口卡

5.4.4 CP5511和CP5512网络接口卡

5.4.5 CP5611和CP5613安装及组态

5.5 习题

第6章 PROFIBUS-DP应用系统设计

6.1 PROFIBUS-DP开发包4

6.1.1 开发包4的组成

6.1.2 硬件安装

6.1.3 软件使用

6.2 PROFIBUS-DP从站的开发

6.2.1 硬件电路

6.2.2 软件开发

6.3 PROFIBUS-DP从站智能测控节点的系统设计

6.3.1 PROFIBUS-DP从站智能测控节点的系统结构

6.3.2 FBPRO-8DI八路隔离型数字量输入智能节点的系统设计

6.3.3 A/D转换器ADS1216及其应用

6.3.4 FBPRO-4MV四通道隔离型毫伏信号输入智能节点的系统设计

6.3.5 FBPRO-8DI智能节点的设备数据库文件

6.4 PROFIBUS-DP主站通信程序设计

6.4.1 通信程序中主要函数介绍

6.4.2 主站通信程序开发实例

6.5 PROFIBUS-DP从站的测试过程

6.5.1 安装硬件和驱动程序

6.5.2 复制GSD文件

6.5.3 启动COMPROFIBUS

6.5.4 添加主站和从站

6.5.5 启动SetPG/PC

6.5.6 软件测试

6.6 PROFINET技术

6.6.1 PROFINET部件模型

6.6.2 PROFINET运行期

6.6.3 PROFINET的网络结构

6.6.4 PROFINET与OPC的数据交换

6.7 基于嵌入式通信模块COM-C的PROFIBUS-DP主站系统设计

6.7.1 PROFIBUS-DP主站系统设计方案

6.7.2 基于嵌入式通信模块COM-C的DP主站硬件设计

6.7.3 基于嵌入式通信模块COM-C的DP主站软件设计

6.7.4 PROFIBUS-DP主站模块在新型DCS系统中的应用

6.8 习题

第7章 DeviceNet现场总线

7.1 DeviceNet技术概述

7.1.1 设备级的网络

7.1.2 DeviceNet的特性

7.1.3 DeviceNet的通信模式

7.2 DeviceNet通信模型

7.2.1 DeviceNet的物理层

7.2.2 DeviceNet的数据链路层

7.2.3 DeviceNet的应用层

7.3 DeviceNet设备描述

7.3.1 DeviceNet设备的对象模型

7.3.2 DeviceNet设备的对象描述

7.4 DeviceNet连接

7.4.1 建立连接

7.4.2 DeviceNet预定义主/从连接组

7.4.3 预定义主/从连接的工作过程

7.5 预定义主/从连接实例

7.5.1 显式报文连接

7.5.2 轮询连接

7.5.3 位-选通连接

7.5.4 状态变化连接或循环连接

7.5.5 DeviceNet的通信过程理解

7.6 网络访问状态机制

7.6.1 网络访问事件矩阵

7.6.2 重复MACID检测

7.7 指示器和配置开关

7.7.1 指示器

7.7.2 配置开关

7.7.3 指示器和配置开关的物理标准

7.7.4 DeviceNet连接器图标

7.8 CAN的技术规范

7.8.1 CAN的基本概念

7.8.2 CAN的分层结构

7.8.3 报文传送和帧结构

7.8.4 错误类型和界定

7.8.5 位定时与同步的基本概念

7.8.6 CAN总线的位数值表示与通信距离

7.9 CAN通信控制器及其收发器

7.9.1 CAN器件简介

7.9.2 CAN通信控制器SJA1000

7.9.3 CAN总线收发器

7.1 0DeviceNet节点的开发

7.1 0.1 DeviceNet节点的开发步骤

7.1 0.2 设备描述的规则

7.1 0.3 设备配置和电子数据文档(EDS)

7.1 1习题

第8章 TCP/IP协议与以太网控制器

8.1 TCP/IP协议的体系结构

8.1.1 TCP/IP协议的四个层次

8.1.2 TCP/IP协议模型中的操作系统边界和地址边界

8.2 IP协议

8.2.1 IP互联网原理

8.2.2 IP协议的地位与IP互联网的特点

8.2.3 IP地址

8.2.4 子网与子网掩码

8.2.5 IP数据报格式

8.3 ICMP协议

8.3.1 ICMP报文的封装与格式

8.3.2 ICMP请求与应答报文

8.4 ARP协议

8.4.1 ARP报文格式

8.4.2 ARP工作原理

8.4.3 ARP高速缓存

8.5 端到端通信和端口号

8.5.1 端到端通信

8.5.2 传输层端口

8.6 TCP协议和UDP协议

8.6.1 TCP报文段格式

8.6.2 TCP连接的建立与关闭

8.6.3 TCP的超时重发机制

8.6.4 UDP协议

8.7 RTL8019AS全双工以太网控制器

8.7.1 概述

8.7.2 引脚介绍

8.7.3 寄存器描述

8.8 DM9000A全双工以太网控制器

8.8.1 概述

8.8.2 引脚介绍

8.8.3 寄存器描述

8.8.4 功能描述

8.9 习题

第9章 工业以太网应用系统设计

9.1 RTL8019AS在PMM2000电力网络仪表中的应用

9.1.1 概述

9.1.2 PMM2000电力网络仪表硬件总体设计

9.1.3 谐波测量算法

9.1.4 软件总体设计

9.2 PMM2000电力网络仪表以太网通信程序设计

9.2.1 以太网协议的封装格式

9.2.2 通信程序的头文件定义

9.2.3 通信主程序设计

9.2.4 RTL8019AS网络底层驱动程序的设计

9.2.5 ARP程序设计方法

9.2.6 ICMP程序设计方法

9.2.7 TCP程序设计方法

9.3 上位机网络编程实例

9.3.1 网络编程概述

9.3.2 网络组件介绍

9.3.3 TCP/IP应用程序开发过程

9.4 习题

参考文献

现场总线与工业以太网络技术是现代自动控制技术和信息网络技术相结合的产物，是下一代自动化设备的标志性技术，是改造传统工业的有力工具，同时也是信息化带动工业化的重点方向。目前，国际上有关的许多著名制造企业都注重现场总线与工业以太网络技术在其主导产品中的应用，国际上也涌现出多家著名现场总线与工业以太网络技术供应商。国内对现场总线与工业以太网络技术的需求也日益增加，在石油、化工、冶金、电力、机械、交通、建材、楼宇管理、现代农业等领域和许多新规划建设的项目都需要现场总线与工业以太网络技术支持。为此，在收集国外主要现场总线与工业以太网络技术和设备供应商的资料基础上，编著此手册。手册包括现场总线技术与工业以太网络概述、产品技术标准、主要产品技术数据和典型应用等内容。