工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

目　　錄
第1章　 緒論 1
1.1　 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究意義 1
1.2　 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 2
1.2.1　 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)概述 2
1.2.2　 現(xiàn)場(chǎng)總線 2
1.2.3　 工業(yè)以太網(wǎng) 3
1.2.4　 工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 3
1.3　 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 4
1.3.1　 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的發(fā)展 4
1.3.2　 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 5
1.4　 控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系 6
1.4.1　 控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別 6
1.4.2　 控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的集成 6
1.5　 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 8
1.5.1　 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程 8
1.5.2　 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化 9
1.5.3　 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 11
1.5.4　 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì) 12
第2章　 PROFIBUS 14
2.1　 概述 14
2.2　 PROFIBUS 的模型結(jié)構(gòu) 15
2.2.1　 PROFIBUS-FMS 16
2.2.2　 PROFIBUS-DP 16
2.2.3　 PROFIBUS-PA 16
2.3　 PROFIBUS 的通信協(xié)議 16
2.3.1　 物理層 16
2.3.2　 現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層 21
2.3.3　 應(yīng)用層 24
2.3.4　 PROFIBUS 行規(guī) 25
2.4　 PROFIBUS 的實(shí)現(xiàn) 26
2.4.1　 DP 從站單片的實(shí)現(xiàn) 27
2.4.2　 智能化FMS 和DP從站的實(shí)現(xiàn) 28
2.4.3　 復(fù)雜的FMS 和DP主站的實(shí)現(xiàn) 28
2.4.4　 PA 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)現(xiàn) 28
2.5　 從站通信控制器SPC3 28
2.5.1　 ASIC 介紹 28
2.5.2　 SPC3 功能簡(jiǎn)介 29
2.5.3　 引腳介紹 30
2.5.4　 存儲(chǔ)器分配及參數(shù) 31
2.5.5　 ASIC 接口 35
2.5.6　 PROFIBUS-DP 接口 42
2.5.7　 通用處理器總線接口 43
2.5.8　 UART 45
2.5.9　 PROFIBUS 接口電路 45
2.6　 主站通信控制器ASPC2 與網(wǎng)絡(luò)接口卡 46
2.6.1　 ASPC2 介紹 46
2.6.2　 CP5611 網(wǎng)絡(luò)接口卡 48
2.6.3　 CP5613 網(wǎng)絡(luò)接口卡 49
2.6.4　 CP5511/5512 網(wǎng)絡(luò)接口卡 49
2.7　 PROFIBUS-DP 開(kāi)發(fā)包4 50
2.7.1　 開(kāi)發(fā)包4 的組成 50
2.7.2　 硬件安裝 53
2.7.3　 軟件使用 53
2.8　 PROFIBUS-DP 從站的開(kāi)發(fā) 55
2.8.1　 硬件設(shè)計(jì) 55
2.8.2　 軟件設(shè)計(jì) 55
2.9　 PROFIBUS 控制系統(tǒng)的集成 56
2.9.1　 PROFIBUS 控制系統(tǒng)的構(gòu)成 56
2.9.2　 PROFIBUS 控制系統(tǒng)的配置 57
2.9.3　 PROFIBUS 系統(tǒng)配置中的設(shè)備選型 58
2.10　 PROFINET 65
2.11　 實(shí)例：PROFIBUS 在煤礦粉塵監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用 67
2.11.1　 系統(tǒng)的構(gòu)成及功能 67
2.11.2　 通信 69
2.11.3　 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 70
第3章　 Modbus 71
3.1　 概述 71
3.2　 串行鏈路上的Modbus 協(xié)議 72
3.2.1　 物理層 72
3.2.2　 Modbus 數(shù)據(jù)鏈路層 77
3.2.3　 Modbus 功能碼 79
3.2.4　 S7-200 的Modbus通信設(shè)置 88
3.3　 TCP/IP 上的Modbus 協(xié)議 93
3.3.1　 Modbus TCP/IP 協(xié)議上層結(jié)構(gòu) 94
3.3.2　 TCP/IP 棧 95
3.3.3　 TCP 管理 98
3.3.4　 通信應(yīng)用層 101
3.4　 實(shí)例：基于Modbus 協(xié)議工控節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì) 108
3.4.1　 控制節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì) 108
3.4.2　 控制節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì) 112
第4章　 CAN 115
4.1　 概述 115
4.2　 CAN 通信協(xié)議 116
4.2.1　 CAN 的通信參考模型 116
4.2.2　 位定時(shí)與同步 116
4.2.3　 CAN 總線的位值與通信距離 118
4.2.4　 媒體訪問(wèn)控制 118
4.2.5　 報(bào)文傳輸 119
4.2.6　 錯(cuò)誤類型和錯(cuò)誤界定 123
4.3　 CAN 通信控制器 125
4.3.1　 SJA1000 通信控制器 125
4.3.2　 TN82527 CAN 通信控制器 143
4.3.3　 內(nèi)嵌CAN 控制器的P8xC591 146
4.4　 CAN 總線收發(fā)器與I/O 器件 152
4.4.1　 CAN 總線收發(fā)器82C250 152
4.4.2　 CAN 總線收發(fā)器TJA1050 154
4.4.3　 CAN 總線I/O 器件82C150 165
4.5　 總線長(zhǎng)度及節(jié)點(diǎn)數(shù)的確定 166
4.6　 CAN 控制器與8051 系列單片機(jī)的接口技術(shù) 168
4.6.1　 CAN 總線智能節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì) 168
4.6.2　 CAN 中繼器的設(shè)計(jì) 175
4.6.3　 CAN 總線與RS-485 總線轉(zhuǎn)換網(wǎng)橋的設(shè)計(jì) 181
4.7　 CAN 總線通信適配器的設(shè)計(jì) 185
4.7.1　 CAN 總線通信適配器的硬件結(jié)構(gòu) 185
4.7.2　 CAN 總線通信適配器的工作原理 185
4.8　 實(shí)例： CAN 控制網(wǎng)絡(luò)在煤礦瓦斯報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用 186
4.8.1　 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 186
4.8.2　 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 187
第5章　 DeviceNet 189
5.1　 概述 189
5.2　 DeviceNet 通信模型 190
5.2.1　 物理層 190
5.2.2　 數(shù)據(jù)鏈路層 193
5.2.3　 應(yīng)用層 194
5.3　 DeviceNet 的連接及報(bào)文協(xié)議 194
5.3.1　 CAN 標(biāo)識(shí)符 195
5.3.2　 DeviceNet 傳輸報(bào)文 196
5.3.3　 DeviceNet 連接的建立 197
5.4　 DeviceNet 對(duì)象模型 205
5.5　 設(shè)備描述與 EDS 文件 207
5.6　 一致性測(cè)試 207
5.7　 DeviceNet 設(shè)備 208
5.7.1　 DNET 掃描模塊 208
5.7.2　 DeviceNet 遠(yuǎn)程I/O適配模塊 209
5.7.3　 DeviceNet 通信轉(zhuǎn)換模塊 210
5.7.4　 DeviceNetBuilder 軟件 211
5.8　 實(shí)例：DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 212
第6章　 工業(yè)以太網(wǎng)及其他控制網(wǎng)絡(luò) 216
6.1　 工業(yè)以太網(wǎng) 216
6.1.1　 概述 216
6.1.2　 工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn) 217
6.1.3　 工業(yè)以太網(wǎng)的通信模型 217
6.2　 Ethernet/IP 218
6.2.1　 Ethernet/IP 模型 218
6.2.2　 Ethernet/IP 的通信機(jī)制 219
6.2.3　 Ethernet/IP 網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì) 220
6.3　 EtherCAT 220
6.3.1　 EtherCAT 總線特性 220
6.3.2　 EtherCAT 系統(tǒng)的工作原理 221
6.3.3　 EtherCAT 的優(yōu)勢(shì) 222
6.4　 EPA 222
6.4.1　 概述 222
6.4.2　 EPA 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 223
6.4.3　 EPA 的工作原理 224
6.4.4　 EPA 的技術(shù)特點(diǎn) 226
6.5　 WLAN 227
6.5.1　 概述 227
6.5.2　 WLAN 協(xié)議模型（協(xié)議簇） 227
6.5.3　 WLAN 的工作原理和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 228
6.6　 WAPI 229
6.6.1　 概述 229
6.6.2　 WAPI 的工作原理 230
6.6.3　 WAPI 技術(shù)的應(yīng)用 231
6.7　 控制網(wǎng)絡(luò)的比較與選擇 231
參考文獻(xiàn) 233