现场总线技术与应用

　　目录前言第1章 概述 11.1 现场总线的基本概念 11.1.1 现场总线的由来 11.1.2 现场总线的定义 41.2 现场总线的特点 51.2.1 现场总线的基本特性 51.2.2 现场总线与IT计算机网络技术的区别 71.3 现场总线的现状 81.3.1 现场总线国际标准 91.3.2 造成多个标准共存的原因 131.3.3 现场总线标准的共性与分类 131.4 现场总线的未来 141.4.1 积极推动单一现场总线国际标准的制订 151.4.2 从冲突走向合作 15习题 17第2章 数据通信基础 182.1 通信模型 182.2 数据传输 192.2.1 数据传输的基本术语 192.2.2 传输模式 212.2.3 传输损伤 242.3 传输媒体 292.3.1 有线传输媒体 292.3.2 无线传输 332.4 传输数据编码 352.4.1 模拟信号传输数字数据 352.4.2 数字信号传输数字数据 362.4.3 模拟信号传输模拟数据 382.4.4 数字信号传输模拟数据 382.5 数据通信接口 392.5.1 通信接口特性 392.5.2 EIA-232-D串行通信接口 402.5.3 RS-485串行通信接口 442.5.4 IEC61158.2串行通信接口 472.6 差错检测与校正 522.6.1 奇偶检验码 532.6.2 CRC检验码 542.6.3 差错控制机制 562.7 多路复用技术 572.7.1 频分复用 572.7.2 时分复用 58习题 59第3章 现场总线体系结构 613.1 网络体系结构概述 623.1.1 网络协议及分层的概念 623.1.2 开放系统互连参考模型的制定 633.2 开放系统互连参考模型中的若干重要概念 653.2.1 各层的主要功能 653.2.2 开放系统互连环境 673.2.3 服务、协议与服务访问点 683.2.4 信息传送单元 703.2.5 服务原语 723.2.6 面向连接服务与无连接服务 733.2.7 源/目的与生产者/用户网络传输模式 743.3 现场总线体系结构的建立及特点 753.3.1 工业通信网络的特殊性 753.3.2 现场总线的组成要素 763.3.3 现场总线通信模型 783.4 现场总线网络的拓扑结构 843.4.1 总线型结构 843.4.2 星型结构 843.4.3 环型结构 853.4.4 树型结构 853.4.5 菊花链型结构 853.4.6 网状结构 86习题 86第4章 媒体访问控制技术 884.1 媒体访问控制技术概述 884.2 集中控制型受控访问方法 904.2.1 轮叫探询的性能分析 904.2.2 传递探询的性能分析 934.3 ALOHA随机访问方法 944.3.1 纯ALOHA 944.3.2 时隙ALOHA 984.3.3 预约ALOHA 1004.4 CSMA随机访问方法 1024.4.1 CSMA原理和基本类型 1024.4.2 时隙非持续CSMA的性能分析 1044.4.3 CSMA/CD工作原理 1074.4.4 CSMA/CD性能分析 1094.5 物理环访问方法 1124.5.1 令牌环访问方法 1134.5.2 令牌环访问方法性能估计 1154.5.3 时间片环与寄存器插入环访问方法 1164.6 令牌总线访问方法 1214.6.1 令牌总线原理 1214.6.2 令牌总线访问方法性能分析 1264.6.3 两种总线型访问方法的比较 127习题 129第5章 输入输出位传输现场总线 1305.1 位传输总线概述 1305.2 汽车总线的分类 1305.3 CAN总线体系结构及协议标准 1315.3.1 CAN总线及其基本特点 1315.3.2 CAN总线的体系结构 1325.3.3 CAN报文格式 1335.3.4 帧编码及其发送/接收 1385.3.5 总线访问 1395.3.6 错误检测与错误处理 1405.3.7 位定时与同步 1425.3.8 CAN总线的电气连接 1445.4 CAN控制器 1455.4.1 CAN控制器选型 1455.4.2 CAN控制器SJA1000 1465.4.3 CAN控制器MCP2515 1525.5 CAN总线收发器 1605.5.1 CAN总线收发器TJA1050 1605.5.2 CAN总线收发器MCP2551 1625.6 CAN节点的实现 1625.6.1 CAN节点硬件构成 1625.6.2 CAN节点通信程序设计 1635.7 CAN总线应用系统设计 1685.7.1 CAN总线应用系统的一般组成 1695.7.2 CAN总线网络设计步骤 1695.7.3 CAN报文格式分析工具-CANscope 1705.7.4 工具软件CANoe 1735.7.5 车身电子系统CAN总线通信网络设计 1785.8 CAN与其他位传输总线的比较 1825.8.1 P-NET 1825.8.2 SwiftNet 1845.8.3 AS-I 1855.8.4 DeviceNet 1865.8.5 SDS 1875.8.6 Seriplex 1875.8.7 位传输总线主要特性比较表 188习题 189第6章 设备现场总线 1916.1 设备现场总线概述 1916.2 Profibus总线的产生及特点 1916.2.1 Profibus发展历程 1916.2.2 Profibus的特点 1926.3 Profibus总线体系结构 1936.3.1 物理层及物理连接 1946.3.2 现场总线数据链路层 1976.3.3 应用层 2026.3.4 用户层与设备行规 2066.3.5 Profibus-FMS/DP/PA协议的异同点 2096.4 Profibus产品开发 2096.4.1 开发方案与流程 2096.4.2 Profibus芯片说明 2106.4.3 Profibus-DP主/从站通信接口板 2146.4.4 GSD文件 2166.4.5 Profibus设备设计实例 2176.5 Profibus现场总线控制系统应用 2266.5.1 Profibus控制系统项目设计 2266.5.2 Profibus应用实例 2276.6 Profibus与其他设备现场总线的比较 2306.6.1 ControlNet 2306.6.2 WorldFIP 2326.6.3 Interbus 2336.6.4 CC-Link 2366.6.5 设备现场总线的主要特性比较表 238习题 239第7章 狭义现场总线 2407.1 狭义现场总线概述 2407.2 基金会现场总线种类及体系结构 2417.2.1 H1与HSE之间的区别 2417.2.2 基金会现场总线的体系结构 2427.3 FF-H1物理层 2447.4 FF-H1通信栈 2447.4.1 数据链路层 2447.4.2 现场总线访问子层 2507.4.3 现场总线报文规范层 2567.5 FF-H1用户层 2617.5.1 功能模块的概念与分类 2617.5.2 模块参数 2637.5.3 功能块服务 2707.5.4 功能块链接 2707.5.5 功能块应用进程 2727.5.6 功能块的应用 2737.6 网络管理 2767.6.1 网络管理者与网络管理代理 2767.6.2 网络管理代理的虚拟现场设备 2777.6.3 NMA对象与相应的对象服务 2777.6.4 通信实体 2787.7 系统管理 2797.7.1 系统管理内核 2807.7.2 系统管理信息库及其访问 2817.7.3 SMK状态 2827.7.4 系统管理服务及作用过程 2837.8 FF-H1现场总线的组态与启动运行 2867.8.1 组态的层次与组态信息 2877.8.2 系统的启动运行 2897.8.3 装载LAS调度表与组态更新 2907.9 基金会现场总线控制系统的设计 2907.9.1 FF控制系统的结构 2907.9.2 FF控制系统的设计步骤 2927.9.3 FF应用实例 295习题 295第8章 工业以太网 2978.1 工业以太网概述 2978.2 工业以太网体系结构 2998.2.1 工业以太网通信模型 2998.2.2 Ethernet体系结构简介 3008.2.3 TCP/IP协议族 3028.2.4 互可操作性与应用层协议 3138.3 工业以太网基本特性 3138.3.1 工业以太网拓扑结构 3138.3.2 工业以太网传输媒体 3158.3.3 工业与商用以太网设备之间的区别 3168.3.4 工业以太网通信实时性的实现方法探讨 3168.4 高速以太网现场总线FF-HSE 3198.4.1 FF-HSE概况 3198.4.2 FF-HSE体系结构 3208.4.3 FF-HSE设备类型及其冗余连接 3248.5 FF-HSE与其他工业以太网的比较 3298.5.1 ProfiNet 3298.5.2 Modbus-RTPS 3318.5.3 EPA 3328.5.4 Ethernet Powerlink 3348.5.5 EtherCAT 3348.5.6 Vnet/IP 3348.5.7 TCnet 3358.6 工业以太网应用 335习题 335第9章 现场总线控制系统的设计与集成 3379.1 企业信息网的一般组成 3379.1.1 企业信息网的基本概念 3379.1.2 企业信息网的设计内容 3399.1.3 企业信息网的数据库系统 3429.2 现场总线控制系统的一般设计应用过程 3459.2.1 现场总线控制系统的设计原则 3459.2.2 FCS的网络设计和控制实现 3469.2.3 FCS软件开发与组态 3489.2.4 FCS的运行？维护与故障诊断 3509.3 现场总线控

　　现场总线技术是测量与控制领域的新技术。《现场总线技术与应用》系统地介绍了现场总线技术的产生背景、理论与技术基础，深入揭示了导致现场总线标准多样化的媒体访问控制技术，并将现有20多种总线国际标准划分为1/O位传输现场总线、设备现场总线、狭义现场总线和工业以太网4 个大类，从总线的技术特点、规范、总线接口电路设计及现场总线控制系统设计与应用等方面，较全面地阐述了4类总线的典型代表CAN、Profibus、FF-H1和FF-HSE，同时也给出了其他总线标准的技术要点和区别。　　《现场总线技术与应用》共分9章，每章配有习题。内容由浅入深，避免了概念上的跳跃，较为系统和完整地反映了现场总线技术的新发展状况。