現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用（第2版）

第1章　現(xiàn)場總線技術(shù)概述
　1.1　現(xiàn)場總線簡介
　　1.1.1　什么是現(xiàn)場總線
　　1.1.2　基于現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)
　　1.1.3　現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)
　　1.1.4　現(xiàn)場總線系統(tǒng)適應(yīng)了綜合自動化的發(fā)展需要
　　1.1.5　早期的現(xiàn)場總線
　1.2　現(xiàn)場總線系統(tǒng)的特點(diǎn)
　　1.2.1　現(xiàn)場總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
　　1.2.2　現(xiàn)場總線系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)
　　1.2.3　現(xiàn)場總線系統(tǒng)的優(yōu)勢與劣勢
　1.3　以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
　　1.3.1　企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本組成
　　1.3.2　現(xiàn)場總線系統(tǒng)在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的地位與作用
　　1.3.3　現(xiàn)場總線系統(tǒng)與上層網(wǎng)絡(luò)的連接
　1.4　現(xiàn)場總線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化
第2章　數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)
　2.1　基本術(shù)語
　　2.1.1　總線
　　2.1.2　數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)
　　2.1.3　數(shù)據(jù)通信的發(fā)送與接收設(shè)備
　　2.1.4　傳輸介質(zhì)
　　2.1.5　通信軟件
　2.2　通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)
　　2.2.1　有效性指標(biāo)
　　2.2.2　可靠性指標(biāo)
　　2.2.3　通信信道的頻率特性
　　2.2.4　信號帶寬與介質(zhì)帶寬
　　2.2.5　信噪比對信道容量的影響
　2.3　數(shù)據(jù)編碼
　　2.3.1　數(shù)據(jù)編碼波形　
　　2.3.2　模擬數(shù)據(jù)編碼
　2.4　數(shù)據(jù)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(cuò)及其檢測
　　2.7.1　傳輸差錯(cuò)的類型
　　2.7.2　傳輸差錯(cuò)的檢測
　　2.7.3　循環(huán)冗余校驗(yàn)的工作原理
　2.8　傳輸差錯(cuò)的校正
　　2.8.1　自動重傳
　　2.8.2　前向差錯(cuò)糾正
　　2.8.3　海明碼的編碼
　　2.8.4　海明碼的錯(cuò)誤檢測與糾正
　　2.8.5　多比特錯(cuò)誤的糾正
第3章　控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
　3.1　控制網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
　3.2　控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)
　　3.2.1　控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)
　　3.2.2　控制網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)與工作環(huán)境
　　3.2.3　控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性要求
　3.3　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br />　　3.3.1　環(huán)形拓?fù)?br />　　3.3.2　星形拓?fù)?br />　　3.3.3　總線拓?fù)?br />　　3.3.4　樹形拓?fù)?br />　3.4　網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)
　　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(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)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(shí)分復(fù)用
　3.6　網(wǎng)絡(luò)互連
　　3.6.1　網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念
　　3.6.2　網(wǎng)絡(luò)互連規(guī)范
　3.7　網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)的通信模型
　3.8　網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備
　　3.8.1　中繼器
　　3.8.2　網(wǎng)橋
　　3.8.3　路由器
　　3.8.4　網(wǎng)關(guān)
第4章　CAN 總線與基于CAN的控制網(wǎng)絡(luò)
　4.1　CAN通信技術(shù)簡介
　　4.1.1　CAN通信的特點(diǎn)
　　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(diǎn)的電氣連接
　　4.1.5　CAN節(jié)點(diǎn)的電氣參數(shù)
　4.2　CAN報(bào)文幀的類型與結(jié)構(gòu)
　　4.2.1　CAN報(bào)文幀的類型
　　4.2.2　數(shù)據(jù)幀
　　4.2.3　遠(yuǎn)程幀
　　4.2.4　出錯(cuò)幀
　　4.2.5　超載幀
　　4.2.6　幀間空間
　4.3　CAN通信中的幾個(gè)問題
　　4.3.1　發(fā)送器與接收器
　　4.3.2　錯(cuò)誤類型與出錯(cuò)界定　
　　4.3.3　位定時(shí)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(yīng)用節(jié)點(diǎn)的相關(guān)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(shí)間觸發(fā)協(xié)議
　　4.6.1　時(shí)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(shí)間觸發(fā)協(xié)議的性能比較
　4.7　CAN的下層網(wǎng)段——LIN
　　4.7.1　LIN的主要技術(shù)特點(diǎn)
　　4.7.2　LIN的通信任務(wù)與報(bào)文幀類型
　　4.7.3　LIN的報(bào)文通信
　　4.7.4　LIN的應(yīng)用
　4.8　基于CAN的汽車控制網(wǎng)絡(luò)——SAE J1939
　　4.8.1　SAE J1939規(guī)范
　　4.8.2　SAE J1939的物理連接與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br />　　4.8.3　SAE J1939報(bào)文幀的格式與定義
　　4.8.4　ECU的設(shè)計(jì)說明
　　4.8.5　SAE J1939的多網(wǎng)段與網(wǎng)絡(luò)管理
　4.9　汽車電子網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)
　　4.9.1　網(wǎng)絡(luò)化是汽車電子系統(tǒng)發(fā)展的趨勢
　　4.9.2　汽車電子網(wǎng)絡(luò)的分類
　　4.9.3　汽車電子混合網(wǎng)絡(luò)
第5章　基金會現(xiàn)場總線FF
　5.1　FF的主要技術(shù)特點(diǎn)
　　5.1.1　FF是一項(xiàng)完整控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
　　5.1.2　通信系統(tǒng)的主要組成部分及其相互關(guān)系
　　5.1.3　H1協(xié)議數(shù)據(jù)的構(gòu)成與層次
　　5.1.4　FF通信中的虛擬通信關(guān)系
　5.2　H1網(wǎng)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(wǎng)段的傳輸介質(zhì)與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
　5.3　H1網(wǎng)段的鏈路活動調(diào)度
　　5.3.1　鏈路活動調(diào)度器LAS 及其功能
　　5.3.2　通信設(shè)備類型
　　5.3.3　鏈路活動調(diào)度器的工作過程
　　5.3.4　鏈路時(shí)間
　5.4　H1網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)管理
　　5.4.1　網(wǎng)絡(luò)管理者與網(wǎng)絡(luò)管理代理
　　5.4.2　網(wǎng)絡(luò)管理代理的虛擬現(xiàn)場設(shè)備
　　5.4.3　通信實(shí)體
　5.5　H1網(wǎng)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(wù)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(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能塊連接
　　5.6.2　功能塊中的用戶應(yīng)用塊
　　5.6.3　功能塊的塊參數(shù)
　　5.6.4　功能塊服務(wù)
　　5.6.5　功能塊對象字典
　　5.6.6　功能塊應(yīng)用
　5.7　設(shè)備描述與設(shè)備描述語言
　　5.7.1　設(shè)備描述
　　5.7.2　設(shè)備描述的參數(shù)分層
　　5.7.3　設(shè)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(wǎng)卡
　　5.8.1　FF的通信控制器FB3050
　　5.8.2　基于FB3050的網(wǎng)卡設(shè)計(jì)
　5.9　H1的網(wǎng)段配置
　　5.9.1　H1網(wǎng)段的構(gòu)成
　　5.9.2　網(wǎng)段長度
　　5.9.3　H1網(wǎng)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(diǎn)
　6.2　PROFIBUS的通信協(xié)議
　　6.2.1　PROFIBUS的物理層及其網(wǎng)絡(luò)連接
　　6.2.2　PROFIBUS的數(shù)據(jù)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(diǎn)的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)
　　6.4.1　PROFIBUS的站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)
　　6.4.2　PROFIBUS的從站實(shí)現(xiàn)方案
　　6.4.3　PROFIBUS的主站實(shí)現(xiàn)方案
　　6.4.4　PROFIBUS系統(tǒng)的初始化過程
　　6.4.5　PROFIBUS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的常見錯(cuò)誤
　　6.4.6　PROFIBUS的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽器
　6.5　PROFIBUSPA
　　6.5.1　PROFIBUSPA的基本特點(diǎn)
　　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(wǎng)
　7.1　工業(yè)以太網(wǎng)簡介
　　7.1.1　工業(yè)以太網(wǎng)與以太網(wǎng)
　　7.1.2　工業(yè)以太網(wǎng)的特色技術(shù)
　　7.1.3　通信非確定性的緩解措施
　7.2　以太網(wǎng)的物理連接與幀結(jié)構(gòu)
　　7.2.1　以太網(wǎng)的物理連接
　　7.2.2　以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)
　　7.2.3　以太網(wǎng)的通信幀結(jié)構(gòu)與工業(yè)數(shù)據(jù)封裝
　7.3　TCP/IP協(xié)議組
　　7.3.1　TCP/IP協(xié)議組的構(gòu)成
　　7.3.2　IP協(xié)議
　　7.3.3　用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議
　　7.3.4　傳輸控制協(xié)議TCP
　　7.3.5　簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP
　7.4　實(shí)時(shí)以太網(wǎng)
　　7.4.1　幾種實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的通信參考模型
　　7.4.2　實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的媒體訪問控制
　　7.4.3　IEEE 1588精確時(shí)間同步協(xié)議
　7.5　PROFINET
　　7.5.1　PROFINET的網(wǎng)絡(luò)連接
　　7.5.2　IO設(shè)備模型及其數(shù)據(jù)交換
　　7.5.3　組件模型及其數(shù)據(jù)交換
　　7.5.4　PROFINET通信的實(shí)時(shí)性
　　7.5.5　PROFINET與其他現(xiàn)場總線系統(tǒng)的集成
　　7.5.6　PROFINET的IP地址管理與數(shù)據(jù)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(biāo)識
　　7.6.3　EtherNet/IP的報(bào)文種類
　　7.6.4　EtherNet/IP的技術(shù)特點(diǎn)
　7.7　高速以太網(wǎng)HSE
　　7.7.1　HSE的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　7.7.2　HSE與現(xiàn)場設(shè)備間的通信
　　7.7.3　HSE的柔性功能塊
　　7.7.4　HSE的鏈接設(shè)備
　7.8　嵌入式以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與基于Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控
　　7.8.1　嵌入式以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)
　　7.8.2　基于Web技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控
第8章　LonWorks 控制網(wǎng)絡(luò)
　8.1　LonWorks 技術(shù)概述及應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　8.1.1　LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)的基本組成
　　8.1.2　LonWorks節(jié)點(diǎn)
　　8.1.3　路由器
　　8.1.4　LonWorks Internet連接設(shè)備
　　8.1.5　網(wǎng)絡(luò)管理
　　8.1.6　LonWorks技術(shù)的性能特點(diǎn)
　8.2　LonWorks網(wǎng)絡(luò)中分散式通信控制處理器——神經(jīng)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(shí)鐘系統(tǒng)
　　8.2.6　睡眠喚醒機(jī)制
　　8.2.7　Service Pin
　　8.2.8　Watchdog定時(shí)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(zhì)
　　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(wǎng)絡(luò)地址結(jié)構(gòu)及對大網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(yīng)用層
　　8.4.9　LonTalk協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)診斷
　　8.4.10　LonTalk協(xié)議的報(bào)文服務(wù)
　　8.4.11　LonTalk網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證
　8.5　面向?qū)ο蟮木幊陶Z言——Neuron C
　　8.5.1　定時(shí)器
　　8.5.2　網(wǎng)絡(luò)變量
　　8.5.3　顯式報(bào)文
　　8.5.4　調(diào)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(zhǔn)則
　　8.6.3　應(yīng)用程序準(zhǔn)則
　8.7　LonWorks節(jié)點(diǎn)開發(fā)工具
　　8.7.1　LonBuilder多節(jié)點(diǎn)開發(fā)工具
　　8.7.2　NodeBuilder 節(jié)點(diǎn)開發(fā)工具
　8.8　LNS網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
　　8.8.1　概述
　　8.8.2　LNS網(wǎng)絡(luò)工具
　8.9　應(yīng)用系統(tǒng)
　　8.9.1　LonWorks技術(shù)在樓宇自動化抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用
　　8.9.2　LonWorks技術(shù)在煉油廠原油罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
　　8.9.3　LonWorks在某鋁電解廠槽控機(jī)中的應(yīng)用
第9章　幾種控制網(wǎng)絡(luò)的特色技術(shù)
　9.1　ControlNet
　　9.1.1　并行時(shí)間域多路存取
　　9.1.2　ControlNet的幀結(jié)構(gòu)
　　9.1.3　通信調(diào)度的時(shí)間分片方法
　　9.1.4　ControlNet的虛擬令牌
　　9.1.5　ControlNet的顯性報(bào)文與隱性報(bào)文
　9.2　WorldFIP
　　9.2.1　WorldFIP技術(shù)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(shù)據(jù)傳輸周期
　　9.3.3　Interbus的數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)
　　9.4.1　ASI的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成
　　9.4.2?。粒樱傻闹鲝耐ㄐ?br />　　9.4.3　ASI的報(bào)文格式
　　9.4.4　主節(jié)點(diǎn)的通信功能
　　9.4.5　從節(jié)點(diǎn)的通信接口
　9.5　DeviceNet
　　9.5.1　DeviceNet技術(shù)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(biāo)識
　　9.5.6　DeviceNet的通信方式
　　9.5.7　DeviceNet的設(shè)備描述
　9.6　幾種總線技術(shù)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(shù)據(jù)通信
　10.1　無線數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)及其相關(guān)技術(shù)
　　10.1.1　關(guān)于短程無線數(shù)據(jù)通信
　　10.1.2　無線通信的一組術(shù)語
　　10.1.3　無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)
　10.2　藍(lán)牙無線微微網(wǎng)
　　10.2.1　藍(lán)牙技術(shù)簡介
　　10.2.2　藍(lán)牙微微網(wǎng)與主從設(shè)備
　　10.2.3　藍(lán)牙協(xié)議和應(yīng)用行規(guī)
　　10.2.4　藍(lán)牙設(shè)備的通信連接
　　10.2.5　藍(lán)牙設(shè)備的狀態(tài)與狀態(tài)轉(zhuǎn)移
　　10.2.6　藍(lán)牙的安全管理
　　10.2.7　藍(lán)牙基帶控制器芯片MT1020A
　　10.2.8　藍(lán)牙應(yīng)用系統(tǒng)
　10.3　ZigBee低速短程網(wǎng)
　　10.3.1　ZigBee的技術(shù)特點(diǎn)
　　10.3.2　ZigBee的通信參考模型
　　10.3.3　ZigBee的設(shè)備類型
　　10.3.4　ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br />　　10.3.5　ZigBee的設(shè)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(diǎn)芯片CC2430
　　10.3.8　ZigBee的應(yīng)用系統(tǒng)
結(jié)束語　控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的比較與選擇
主要參考文獻(xiàn)