本書將現場總線控制技術與工程應用相結合，先簡單介紹了工業數據通信的基礎知識；再從工程應用角度出發，以項目案例的形式介紹了CAN、PROFIBUS-DP/PA、工業以太網、PROFINET IO、AS-I等總線的規范、技術特點、組態方法，以及經典WinCC V7.3及TIA Portal WinCC V13組態軟件的特點、組態與應用，并分析與講解了工業自動化控制網絡的設計與實現；*后，本書以SIEMENS S7-300 PLC為對象，介紹了總線軟冗余技術基礎知識、冗余組件以及實現方法。
本書可作為高等學校和職業院校電氣自動化、自動化、機電一體化、化工自動化等專業的教學用書，亦可作為從事自動化測控網絡系統設計與應用的工程技術人員的參考書。
本書配有電子課件和習題答案，歡迎選用本書作教材的教師登錄www.cmpedu.com注冊下載，或發郵件至jinacmp@163.com索取。
本書針對應用型本科教學的特點，以知識內容為主，以工程應用為導向，以工程案例為背景，融入工業控制網絡技術的發展成果，以及工程倫理、工程師職業道德、科學工作規范、名人名言等思政元素，紙質與電子媒體相結合，是一本適合應用型本科學生學習的教材。
工業控制網絡是近年來發展形成的自動控制領域的網絡技術，是計算機網絡、通信與自動控制技術結合的產物。隨著自動控制、計算機、通信、網絡等技術的發展，企業信息管理系統涵蓋了從生產過程現場控制與監控到生產與經營管理的各層次，并拓展到了產品的倉儲、銷售、運輸、溯源全過程，以實現企業管控一體化的應用需求。因此，企業信息管理系統對工業控制網絡的開放性、對底層控制網絡的功能及性能均提出了更高的要求。工業控制網絡技術正是在這種形勢下逐漸發展而形成的。
本書以西門子S7-300系列PLC為背景，首次將西門子PROFIBUS、PROFINET IO、工業以太網、AS-I、WinCC監控及冗余控制技術有機結合，闡釋了可滿足各種工程應用場合與要求的工業自動化網絡設計的理論基礎與實現方法。本書以關鍵知識點為主線，以微視頻、FLASH等為輔，以工程案例為背景，構建電子資源與教材相結合的立體化教材，實現與行業、企業、職業需求的“無縫對接”。同時，本書以SIMATIC S7-300系列PLC為樣機，從工程應用視角將工業控制網絡技術、機器視覺、機器人控制以及經典WinCC、博途WinCC等知識融入教材，既體現了應用層次性、系統性，又確保了控制系統設計的完整性。全書從五個方面介紹工業控制網絡技術的應用：
（1） 工業控制網絡的基礎知識以及與網絡通信相關的基礎知識。
（2） PHILIPS公司CAN總線通信網絡的功能、組態與編程方法及應用案例。
（3） SIEMENS 公司PROFIBUS-DP/PA、工業以太網、PROFINET IO、AS-I等總線通信網絡的功能、組態與編程方法及應用案例。
（4） SIEMENS公司經典WinCC與博途WinCC的功能、組態和編程方法及應用案例。
（5） SIEMENS公司S7-300系列PLC軟冗余模塊的工作原理、組態和編程方法及應用案例。
本書共10章，由淮陰工學院自動化學院倪偉教授組織編寫與統稿，其中，第1、2章由劉斌編寫，第3章由金德飛編寫，第4章由王文杰編寫，第7章由張粵編寫，第5、6、8～10章由倪偉編寫。
限于編者的水平，書中疏漏與不妥之處在所難免，敬請專家、同仁、讀者批評指正。書中內容的編寫參考了有關教材和文獻，在此一并表示感謝！
編者
前言
第1章緒論
1.1工業控制系統與網絡
1.1.1工業控制網絡
1.1.2工業數據通信
1.2工業控制網絡的結構與特點
1.2.1工業控制網絡的結構
1.2.2工業控制網絡的特點
1.3常見工業控制網絡
1.3.1現場總線
1.3.2工業以太網
1.3.3工業無線通信
習題
第2章數據通信基礎
2.1數據通信系統的基本組成
2.1.1信源與信宿
2.1.2發送與接收設備
2.1.3傳輸介質
2.1.4通信協議
2.2通信系統的性能指標
2.2.1有效性指標
2.2.2可靠性指標
2.2.3信道的頻率特性
2.2.4介質帶寬
2.2.5信道容量與信噪比
2.3數據編碼
2.3.1數字數據編碼
2.3.2模擬數據編碼
2.4數據傳輸方式
2.4.1串行傳輸與并行傳輸
2.4.2異步傳輸與同步傳輸
2.4.3位同步、字符同步與幀同步
2.5通信系統的傳輸方式
2.5.1單工通信
2.5.2半雙工通信
2.5.3全雙工通信
2.5.4全/全雙工通信
2.6信號傳輸模式
2.6.1基帶傳輸
2.6.2載波傳輸
2.6.3寬帶傳輸
2.6.4異步傳輸模式
2.7差錯控制
2.7.1差錯檢測
2.7.2差錯糾正
2.7.3CRC檢錯碼的工作原理
習題
第3章計算機網絡基礎
3.1計算機網絡
3.2網絡拓撲
3.2.1環形拓撲
3.2.2星形拓撲
3.2.3總線拓撲
3.2.4樹形拓撲
3.3網絡傳輸介質
3.3.1雙絞線
3.3.2同軸電纜
3.3.3光纜
3.3.4無線傳輸介質
3.4介質訪問控制方式
3.4.1載波偵聽多路訪問/沖突檢測
3.4.2介質訪問控制的令牌方式
3.4.3時分多路復用
3.5網絡互聯
3.5.1網絡互聯的基本概念
3.5.2網絡互聯規范
3.5.3開放系統互連參考模型
3.6網絡互聯設備
3.6.1中繼器
3.6.2網橋
3.6.3路由器
3.6.4網關
習題
第4章CAN總線
4.1CAN總線基礎
4.1.1CAN總線特點
4.1.2通信參考模型
4.1.3CAN幀類型與結構
4.1.4錯誤類型與錯誤界定
4.1.5位定時與同步
4.2SJA1000 CAN通信控制器
4.2.1概述
4.2.2寄存器
4.2.3微控制器接口
4.3CAN控制器接口
4.3.1PCA82C250/251特性
4.3.2工作模式
4.3.3應用電路
4.4CAN總線應用案例
4.4.1設計要求
4.4.2網絡組態
4.4.3CAN從節點單片機程序
4.4.4CAN主節點單片機程序
習題
第5章PROFIBUS總線
5.1PROFIBUS基礎
5.1.1PROFIBUS的組成
5.1.2PROFIBUS協議結構
5.1.3網絡組件
5.1.4PROFIBUS網絡拓撲規則
5.1.5其他通信服務
5.2PROFIBUS-DP
5.2.1概述
5.2.2集成DP接口的CPU
5.2.3DP通信模塊
5.2.4分布式I/O
5.3PROFIBUS-DP通信常用函數
5.3.1集成DP接口數據交互函數
5.3.2CP342-5模塊數據交互函數
5.4PROFIBUS-DP應用案例
5.4.1CPU314C-2DP模塊DP應用
5.4.2CP342-5模塊DP應用
5.4.3CM1243-5模塊DP應用
5.4.4CM1242-5模塊DP應用
5.5PROFIBUS-PA
5.5.1概述
5.5.2網絡組件
5.5.3網絡拓撲結構
5.5.4供電電源
5.6PROFIBUS-PA應用案例
5.6.1設計要求
5.6.2網絡組態
5.6.3軟件組態
習題
第6章工業以太網
6.1工業以太網基礎
6.1.1概述
6.1.2工業以太網系統組成
6.2工業以太網協議接口
6.2.1工業以太網層次結構
6.2.2S7通信
6.2.3SEND/RECEIVE協議
6.2.4SNMP
6.2.5PROFINET
6.3以太網通信模塊CP343-1
6.3.1概述
6.3.2數據交互
6.3.3指令說明
6.4物品裝箱生產線控制案例
6.4.1設計要求
6.4.2網絡組態
6.4.3軟件組態
習題
第7章PROFINET IO總線
7.1PROFINET基礎
7.1.1概述
7.1.2PROFINET接口技術規范
7.1.3PROFINET拓撲結構與組件
7.2PROFINET IO和CBA
7.2.1PROFINET IO
7.2.2PROFINET CBA
7.3通信原理
7.3.1通信等級
7.3.2通信通道模型
7.3.3等時同步實時通信
7.4CP模塊與IE/PB LINK PN IO
7.4.1CP343-1模塊
7.4.2IE/PB LINK PN IO模塊
7.5PROFINET IO應用案例
7.5.1CP343-1模塊應用
7.5.2S7-1200 PLC應用
7.6多總線混合編程案例
7.6.1設計要求
7.6.2網絡組態
7.6.3指令說明
7.6.4軟件組態
習題
第8章AS-I總線
8.1概述
8.1.1AS-I基礎
8.1.2AS-I主要技術指標與特點
8.1.3AS-I的應用領域
8.2AS-I系統組成
8.2.1主站
8.2.2從站
8.2.3電纜
8.2.4電源模塊
8.2.5數據解耦電路
8.3AS-I通信原理
8.3.1信號傳輸
8.3.2AS-I報文
8.3.3AS-I通信協議
8.4AS-I主站模塊CP343-2P
8.4.1概述
8.4.2CP343-2P模塊從站數據訪問
8.5網關DP/AS-I LINK Advanced
8.5.1概述
8.5.2DP/AS-I LINK Advanced從站
數據訪問
8.6傳送帶控制案例
8.6.1設計要求
8.6.2DP網絡組態
8.6.3軟件組態
習題
第9章WinCC組態軟件
9.1WinCC概述
9.1.1WinCC版本
9.1.2WinCC性能特點
9.1.3WinCC基本功能
9.1.4通信通道
9.2WinCC編程基礎
9.2.1WinCC項目管理器
9.2.2WinCC Configuration Studio
9.2.3圖形編輯器
9.2.4TIA WinCC圖形編輯器
9.3變量組態
9.3.1變量基本概念
9.3.2通信連接
9.3.3變量組態
9.4消息系統與報警組態
9.4.1消息系統基礎
9.4.2報警組態
9.4.3報警控件組態
9.5變量歸檔與趨勢組態
9.5.1變量歸檔基礎
9.5.2歸檔組態
9.5.3趨勢控件組態
9.6用戶管理
9.6.1用戶管理基本概念
9.6.2用戶管理組態
9.6.3用戶控件組態
9.7畫面組態
9.7.1過程畫面組態
9.7.2面板組態
9.8報表組態
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