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前言1

第1章　工业控制网络概论1

1.1　概述1

1.1.1　工业控制网络的发展1

目录1

1.1.2　工业控制网络与企业网2

1.2　典型工业企业网3

1.2.1　工业企业网的产生和发展背景3

1.2.2　工业企业网的基本概念和特性4

1.2.3　工业企业网的发展历程5

1.2.4　控制网络与信息网络的互连5

1.2.5　工业企业网的体系结构7

1.3　工业控制网络9

1.4　工业以太网12

习题14

2.1.1　局域网概述15

第2章 工业控制网络技术基础15

2.1　局域网技术15

2.1.2　局域网拓扑结构16

2.2　局域网协议19

2.2.1　ISO/OSI参考模型与标准19

2.2.2　控制网络的IEEE 802标准25

2.2.3　OSI参考模型与现场总线通信模型26

2.2.4　控制网络的介质访问控制方法28

2.2.5　OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较33

2.3　局域网互连技术34

2.3.1　典型的局域网传输介质34

2.3.2　网络互连设备39

2.4　交换式控制网络技术42

2.4.1　交换式控制网络技术概述42

2.4.2　网络交换技术的工作原理42

2.4.3　网络数据交换设备44

2.4.4　交换式控制网络46

2.4.5　ATM交换控制网络47

习题48

第3章　典型现场总线技术49

3.1　LonWorks现场总线49

3.1.1　LonWorks概述49

3.1.2　LonWorks技术简介50

3.1.3　LON网络产品62

3.2　控制器局域网总线62

3.2.1　CAN的性能特点62

3.2.2　CAN的技术规范63

3.2.3　CAN总线有关器件介绍77

3.2.4　CANopen高层协议78

3.3　Profibus现场总线80

3.3.1　Profibus概述80

3.3.2　Profibus技术简介81

3.4.1　CIP网络概述101

3.4　控制及信息协议（CIP）101

3.4.2　CIP的特点103

3.4.3　CIP106

3.4.4　CIP设备描述113

3.5 DeviceNet现场总线114

3.5.1　DeviceNet概述114

3.5.2　DeviceNet技术特性115

3.5.3　DeviceNet现场总线和CAN现场总线132

3.5.4　DeviceNet产品介绍133

3.5.5　DeviceNet网络通信实例134

3.6　ControlNet现场总线141

3.6.1　ControlNet概述141

3.6.2　ControlNet技术特性143

3.6.3　ControlNet产品介绍156

习题158

4.1　概述159

第4章　控制网络系统的构建与实现159

4.2　现场总线控制网络的性能比较160

4.3 以太控制网络系统与工业以太网162

4.3.1　面向自动化的主干控制网络——以太控制网络系统162

4.3.2 以太网向现场层的延伸——工业以太网164

4.4　工业以太网通信设备176

4.4.1　罗克韦尔自动化公司工业以太网产品176

4.4.2　西门子公司工业以太网产品177

4.5　基于现场总线的控制网络设计178

4.5.1　Profibus现场总线网络的构建178

4.5.2　DeviceNet现场总线网络的构建185

4.5.3　ControlNet现场总线网络的构建185

4.5.4　基于Ethernet/IP的工业以太网组网186

4.5.5　多种现场总线网络的构建188

4.6　系统设计示例190

4.6.1　Rockwell网络在火力发电厂辅助系统改造中的应用190

4.6.2　Profibus网络在污水处理厂自动化控制中的应用192

习题196

第5章　控制网络集成技术197

5.1　DCS网络与现场总线控制网络的集成197

5.2　现场总线控制系统网络之间的集成198

5.2.1　OPC技术基础198

5.2.2　基于OPC技术的系统级集成方法205

5.2.3　设备级集成206

5.3　控制网络和信息网络的集成208

5.3.1　控制网络和信息网络之间加入转换接口208

5.3.2　基于DDE技术的控制网络和信息网络的集成208

5.3.3　采用统一的协议标准实现控制网络和信息网络的集成210

5.3.4　控制网络和信息网络集成采用数据库访问技术211

5.3.5　控制网络和信息网络集成采用OPC技术211

5.3.6　控制网络与信息网络互连集成的若干关键问题211

习题212

6.1 网络控制系统问题概述213

第6章 网络控制系统的分析213

6.1.1 网络控制系统中的基本问题214

6.1.2　NCS中的时延组成分析215

6.1.3　网络控制系统的拥塞问题216

6.1.4　网络控制系统的调度217

6.2　网络控制系统稳定性概述219

6.3　时延对网络控制系统的影响220

6.3.1　概述220

6.3.2　存在网络时延的闭环系统模型221

6.4　采样速率对网络控制系统稳定性的影响223

6.5　数据包丢失对网络控制系统稳定性的影响225

6.5.1　概述225

6.5.2　存在数据包丢失的网络控制系统的建模与稳定性226

6.6　信息传递的时间间隔对系统稳定性的影响227

6.6.1　问题的一般描述228

6.6.2　连续系统状态反馈稳定性分析229

6.6.3　全状态反馈系统的网络状态信息更新时间230

6.6.4　系统矩阵M特征根分析232

6.6.5　输出反馈控制233

6.6.6　离散时间域系统分析236

习题239

第7章　网络控制系统设计240

7.1　概述240

7.2　网络控制系统的结构与模型240

7.2.1 网络控制系统的基本结构240

7.2.2　带有时延的网络控制系统模型241

7.3　网络控制系统状态观测器的设计242

7.4　网络控制系统仿真研究244

习题246

缩略语247

参考文献252