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第1章　工业控制网络1

1.1　计算机网络1

1.1.1　计算机网络的定义1

1.1.2　计算机网络的功能与应用2

1.1.3　计算机网络的拓扑结构3

1.1.4　计算机网络的硬件组成4

1.1.5　计算机网络的软件体系6

1.1.6　计算机网络的分类7

1.2　数据通信基础8

1.2.1　数据传输技术8

1.2.2　两台相邻设备之间的数据通信10

1.2.3 多台相邻设备之间的数据通信10

1.2.4　信号的传输方式12

1.2.5 网络中不同计算机之间的数据交换12

1.2.6　差错检测与控制15

1.3　开放系统互连参考模型15

1.3.1　OSI七层参考模型15

1.3.2　OSI参考模型的七层结构及其功能16

1.3.3　OSI参考模型的数据传输17

1.4　工业控制网络概论18

1.4.1 工业控制网络的形成18

1.4.2　工业控制网络的特点及分类18

1.4.3 工业控制网络与信息网的区别19

1.4.4　工业控制网络与信息网络的互联19

1.5　工业控制网络的发展20

1.5.1 工业以太网系统的组成20

1.5.2 工业以太网互联模型21

1.5.3 工业以太网络的特点21

1.5.4　工业以太网软件22

1.5.5 工业以太网的发展前景24

1.5.6 工业以太网应解决的技术问题26

第2章　集散控制系统28

2.1　概述28

2.1.1 集散控制系统的产生28

2.1.2　集散控制系统的特点29

2.1.3　集散控制系统的结构30

2.2　集散控制系统的控制级32

2.2.1　控制级结构及组成32

2.2.2　基本控制单元32

2.2.3　控制级软件34

2.3　集散控制系统的监控级35

2.3.1　监控级结构35

2.3.2　监控级的基本功能37

2.3.3　监控级设备40

2.4　集散控制系统的组态41

2.4.1　组态的基本概念41

2.4.2　组态软件的功能41

2.4.3　组态软件人机接口方式42

2.4.4　控制算法组态43

2.4.5　回路组态44

2.4.6　实时数据库46

2.4.7　其他组态46

2.5　集散控制系统实例48

2.5.1　设计思想48

2.5.2　集散式电力参数监测系统构成48

2.5.3　数据采集单元49

2.5.4　从电路板软、硬件50

2.5.5　主电路板软、硬件56

2.5.6　管理级设计62

第3章　现场总线概论64

3.1　现场总线技术64

3.1.1 现场总线的产生和发展64

3.1.2　现场总线的技术特点66

3.1.3　几种有影响的现场总线67

3.2　现场总线控制网络68

3.2.1　现场总线控制系统68

3.2.2　现场总线控制系统的组成69

3.2.3　现场总线控制系统的体系结构70

3.3　现场总线网络的集成70

3.3.1　控制系统的集成70

3.3.2　现场总线控制网络与其他网络的集成71

3.3.3　现场总线控制系统的建立73

第4章　基金会现场总线75

4.1　基金会现场总线概述75

4.1.1　FF的发展历程75

4.1.2　FF的技术特点75

4.1.3　FF的主要技术内容76

4.2　基金会现场总线的通信系统77

4.2.1 FF通信系统的构成77

4.2.2　FF的通信参考模型79

4.3　基金会现场总线的物理层80

4.3.1 物理层的功能与结构80

4.3.2　物理层的信号编码81

4.3.3 H1总线的信号波形及现场设备的网络配置82

4.3.4　网络通信设备83

4.3.5　拓扑结构83

4.3.6　其他相关技术84

4.4　基金会现场总线的数据链路层与应用层86

4.4.1　数据链路层86

4.4.2　现场总线访问子层89

4.4.3　现场总线报文规范子层91

4.5　基金会现场总线的用户层94

4.5.1　功能模块94

4.5.2　功能块应用进程97

4.5.3 网络管理98

4.5.4 系统管理99

4.5.5　设备描述101

4.6　基金会现场总线系统的组态与运行102

4.6.1 FF系统的组态102

4.6.2 网段与系统的启动105

4.6.3　LAS调度表的装载与组态的修改105

4.7　一致性与互操作性测试106

4.7.1　测试系统结构及测试过程106

4.7.2　测试案例分析106

4.8　基金会现场总线控制系统的设计与实现107

4.8.1　FF通信控制器107

4.8.2　基于FB3050的FF仪表通信接口卡的设计108

4.8.3　基于FB3050的FF仪表卡的设计110

4.8.4　FF本质安全的实现111

第5章　Profibus现场总线115

5.1　概述115

5.1.1　Profibus的组成115

5.1.2　Profibus协议结构116

5.1.3　Profibus传输技术117

5.1.4　Profibus总线存取协议119

5.2 Profibus-DP120

5.2.1　基本功能120

5.2.2　扩展功能122

5.2.3　设备数据库文件123

5.2.4　行规124

5.3 Profibus-PA124

5.3.1　传输协议125

5.3.2　行规125

5.4　Profibus-FMS126

5.5　Profibus的实现128

5.5.1　协议芯片128

5.5.2　各站的实现129

5.5.3　设备认证130

第6章　LonWorks现场总线132

6.1　概述132

6.2　LonWorks总线装置132

6.2.1　LonWorks节点132

6.2.2 LonWorks收发器133

6.2.3　LonWorks路由器137

6.3　神经元芯片138

6.4 LonTalk协议139

6.4.1　概述139

6.4.2　Lon Talk协议物理层140

6.4.3　命名、寻址以及路由141

6.4.4 LonTalk协议的MAC子层143

6.4.5　LonTalk协议的链路层144

6.4.6 LonTalk协议的网络层144

6.4.7　LonTalk协议的传输层和会话层144

6.4.8 LonTalk协议的表示层和应用层144

6.5　Lon Works开发工具145

6.6　住宅小区自动抄表系统146

6.6.1 自动抄表管理系统的功能146

6.6.2　数字化脉冲式电度表146

6.6.3 家庭控制终端147

6.6.4 自动抄表系统的数据采集149

6.6.5 网络管理系统软件的设计151

6.6.6 网络管理系统软件的实现155

第7章　CAN总线157

7.1　概述157

7.1.1　CAN总线的产生157

7.1.2　CAN总线技术特点158

7.1.3　CAN总线的电平158

7.2　CAN总线技术规范159

7.2.1　CAN总线的分层结构159

7.2.2　逻辑链路控制（LLC）子层160

7.2.3　媒体访问控制（MAC）子层161

7.2.4　物理层167

7.3　CAN总线的硬件支持169

7.3.1　CAN总线硬件介绍169

7.3.2 独立CAN总线控制器SJA1000169

7.3.3 CAN总线驱动器PCA82C250171

7.4　CAN总线实验系统172

7.4.1 CAN总线实验系统结构172

7.4.2　上位机设计173

7.4.3 RS232-CAN转换卡174

7.4.4 中继器176

7.4.5　下节点控制模块176

7.4.6　步进电机控制模块176

7.4.7　直流电机控制模块179

7.4.8　交流电机控制模块180

7.4.9　液晶显示模块181

7.4.10　键盘接口模块181

7.4.11　数据采集模块182

7.4.12　软件程序例程182

附录A　SJA1000独立CAN控制器193

参考文献229