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1　绪论1

1.1　网络与控制2

1.1.1　计算机网络的发展历程2

1.1.2　自动控制网络技术及其变革3

1.1.3　控制系统的网络化发展背景3

1.2　工业企业网6

1.2.1　工业企业网的基本概念和特性7

1.2.2　工业企业网的发展历程7

1.2.3　控制网与信息网络的互联7

1.2.4　工业企业网的体系结构9

1.3　现场总线概述17

1.3.1　现场总线的基本概念17

1.3.2　现场总线的技术特点17

1.3.3　现场总线技术对控制领域的影响19

思考题与习题20

2　网络与通信基础知识21

2.1　数据通信系统22

2.1.1　数据通信系统简介22

2.1.2　数据通信系统原理23

2.1.3　传输介质26

2.1.5　媒体访问控制技术28

2.1.4　局域网拓扑结构28

2.2　计算机网络体系结构29

2.2.1 网络体系结构及网络协议30

2.2.2　物理层32

2.2.3　数据链路层34

2.2.4　网络层36

2.2.5　运输层37

2.2.6　高层协议39

2.3　网络互联和Internet41

2.3.1 网络互联技术41

2.3.2　TCP/IP协议43

思考题与习题44

2.3.3　接入Internet44

3　现场总线技术45

3.1 现场总线控制系统（FCS）46

3.1.1 现场总线控制系统的概念及组成46

3.1.2　现场总线控制系统的特点47

3.1.3 FCS对DCS的挑战49

3.2　现场总线的标准50

3.2.1 现场总线国际标准50

3.2.2　现场总线的发展趋势51

3.2.3　几种流行的现场总线53

3.3.1　通信协议56

3.3　现场总线的通信协议及拓扑结构56

3.3.2　拓扑结构58

3.4　一致性与互操作性测试技术58

3.4.1　一致性测试58

3.4.2　互操作性测试60

3.5　基于现场总线的Intranet体系结构61

3.5.1　体系结构61

3.5.2　系统实现及主要问题62

3.6　现场总线技术应用注意事项63

3.6.2　系统实时性要求64

3.6.1　项目是否适于使用现场总线64

3.6.3　有无应用先例65

3.6.4　采用什么样的系统结构65

3.6.5　如何与车间自动化系统或全厂自动化系统连接65

思考题与习题65

4　几种流行的现场总线67

4.1　基金会现场总线（FF）68

4.1.1　基金会现场总线的主要技术68

4.1.2　基金会现场总线网络拓扑结构70

4.1.3　基金会现场总线通信系统及通信模型71

4.1.4　基金会现场总线的功能块78

4.1.5 FB3050基金会现场总线通信控制器81

4.1.6　基金会现场总线的组态及一致性与互操作性测试83

4.2　过程现场总线（Profibus）85

4.2.1 Profibus现场总线概述85

4.2.2 Profibus的体系结构和通信模型86

4.2.3 Profibus的主要特征88

4.2.4 Profibus-DP89

4.2.5 Profibus-FMS91

4.2.6 Profibus-PA92

4.3　控制器局域网总线——CAN总线93

4.3.1 CAN的技术特点93

4.3.2 CAN的体系结构95

4.3.3 CAN的控制器件96

4.3.4 CAN的工作原理102

4.4 LonWorks技术和LON总线107

4.4.1 LonWorks概述108

4.4.2 LonWorks的通信模型109

4.4.3 LonTalk协议111

4.4.4 Neuron芯片与Neuron C113

4.4.5 LNS和网络管理117

4.5 四种现场总线小结118

思考题与习题……………………118118

5　控制及信息协议（CIP）与DeviceNet120

5.1 CIP概述121

5.1.1 CIP网络121

5.1.2 CIP技术特点123

5.1.3 CIP设备127

5.1.4 CIP网络组网130

5.2 DeviceNet概述132

5.3 DeviceNet的网络结构134

5.3.1 网络模型134

5.3.2　物理层和传输介质135

5.3.3　数据链路层142

5.3.4　应用层147

5.3.5 UCMM服务151

5.3.6 I/O数据触发方式151

5.4 DeviceNet组网153

思考题与习题153

6 工业以太网和EtherNet/IP155

6.1 以太网156

6.1.1 以太网概述156

6.1.2　以太网的物理层与数据链路层156

6.2　工业以太网160

6.2.1 工业以太网的技术优势160

6.2.3　工业以太网技术应解决的问题161

6.2.2　工业以太网互连模型161

6.2.4　工业以太网的发展趋势162

6.3 EtherNet/IP163

6.3.1 EtherNet/IP概况163

6.3.2 EtherNet/IP网络模型163

6.3.3 EtherNet/IP设备开发164

6.3.4 EtherNet/IP组网166

思考题与习题167

7 控制网络设备及布线安装169

7.1　数字控制设备及其功能结构170

7.2.1　现场总线网段的基本构成部件172

7.2　网络控制系统布线与安装172

7.2.2　总线供电与网络配置174

7.2.3　现场总线的网络扩充175

7.2.4　关于现场总线的接地、屏蔽与极性177

7.3　现场总线通信网络中的常见故障及常用检测工具177

7.4　网络管理与系统管理178

7.4.1 网络管理178

7.4.2　系统管理180

思考题与习题183

8　现场总线技术应用实例184

8.1.1　智能寻位制造系统的组成185

8.1 基于CAN总线的智能寻位制造系统185

8.1.2　现场总线网络系统186

8.1.3　应用实例189

8.2　CAN总线在变电站自动化系统中的应用189

8.2.1　基于CAN总线的变电站自动化系统设计思想189

8.2.2　基于CAN总线的接地选线190

8.2.3　基于CAN总线的网络化母线保护191

8.2.4　基于CAN总线的电压无功控制192

8.3 基于Profibus-DP的变频器控制系统192

8.3.1 基于Profibus-DP变频器控制系统的特点192

8.3.2　西门子6SE70系列变频器控制系统的网络结构192

8.4.2　变频器的现场总线控制194

8.4 DeviceNet总线控制变频器的应用194

8.4.1　变频器的常规自动控制194

8.5 基于DeviceNet现场总线的汽车总装生产线控制系统196

8.5.1　总装生产线设计目标196

8.5.2　控制系统197

8.5.3　系统构建与调试198

8.5.4　总线特点199

8.6 LonWorks技术在橡胶工业的应用199

8.6.1　系统简介199

8.6.3　控制原理200

8.6.2　控制部分的构成200

8.7 用LonWorks构筑全分散智能控制网络系统201

8.7.1 LonWorks全分散智能控制网络系统描述201

8.7.2 LonWorks全分散智能控制网络系统应用工程示例207

8.7.3　推荐应用领域214

8.8　现场总线技术在宝钢电渣炉控制系统中的应用214

8.8.1　概述214

8.8.2　控制系统配置215

8.8.3　控制功能216

8.9.1　概述217

8.9 基于Profibus-DP的自动分类传送系统217

8.8.4　应用效果217

8.9.2　识别系统原理218

8.9.3　自动识别和物体分类传输219

8.9.4　系统的结构和组态220

8.10　基于FF的地铁杂散电流监测系统222

8.10.1　地铁杂散电流监测系统的设计原理222

8.10.2　智能单元的设计224

思考题与习题224

缩略语226

参考文献231