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工業控制網絡技術(簡體書)
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商品簡介
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目次

商品簡介

本書著眼於幫助讀者理解工業控制網絡的基本概念、典型技術及應用場景。通過給出大量操作性較強的應用案例,讀者能夠根據自己的實際需要選擇相應的網絡技術。本書首先以工業控制網絡技術發展歷程為線索,詳細講解了典型的現場總線技術,如CAN總線技術和 PROFIBUS總線技術;工業以太網技術,如PROFINET、EtherCAT;工業無線通信技術,如WirelessHART、ISA 100、WIAPA通信協議;然後介紹了工業網絡的集成技術,以實現各種工業通信網絡與企業信息網絡之間的無縫連接;*後介紹了工業控制系統隨著網絡技術的大量使用所面臨的信息安全威脅以及相應的安全防護技術。
本書可作為普通高等院校自動化類專業、儀器類專業、計算機類專業等的教材,也可作為從事網絡控制工程工作的技術人員的參考書。
本書配有教學課件,請選用本書作教材的老師登錄注冊下載,或發郵件索取(注明學校名+姓名)。

名人/編輯推薦

本書著眼于幫助讀者理解工業控制網絡的基本概念、典型技術及應用場景。


20世紀90年代以來,隨著工業控制系統的數字化、網絡化,工業控制網絡技術快速發展起來,從最初的RS 232/RS 422點對點通信,到現場總線網絡,再到將以太網技術引入控制網絡,形成工業以太網標準,目前已發展到工業無線通信網絡階段,逐步形成多種工業控制網絡技術競爭並存的局面,為工業企業各生產要素的互連、互操作提供了豐富的選擇。
本書以工業控制系統對通信的可靠性、實時性、確定性和適應性需求為引導,結合編者及團隊近20年的教學實踐經驗,系統介紹了工業控制網絡的基本概念、典型的現場總線技術、工業以太網技術、工業無線通信技術,以及融合各類工業通信技術的工業網絡集成技術。本書最後一章討論了工業控制系統網絡化所面臨的信息安全威脅和相應的安全防護技術。全書緊跟工業通信技術發展前沿,內容鮮活;規避冗長的協議規範介紹,注重應用實踐,力爭使讀者能夠在較短的時間內對工業控制網絡技術及其實際應用有一個全面深入的認識。
本書的章節安排如下:
第1章工業控制網絡技術概述,從信號與通信角度對工業自動化技術及控制系統的發展歷程進行總結和回顧,引出工業控制網絡的基本概念和特點,並簡單介紹現場總線和工業以太網的基本概念、發展歷程以及主流技術。
第2章CAN總線技術及其應用,包括CAN技術規範、CAN控制器及收發器、CAN總線技術應用實例以及基於CAN網絡的高層協議等內容。
第3章PROFIBUS總線技術及其應用,包括PROFIBUSDP/PA/FSM協議簡介及相應的工程應用安全。
第4章PROFINET技術及其應用,詳細介紹了PROFINET實時通信技術、PROFINET I/O和PROFINET CBA的通信模型以及PROFINET組態案例。
第5章EtherCAT技術及其應用,詳細介紹了EtherCAT協議、EtherCAT從站硬件設計以及EtherCAT軟件設計,並介紹了伺服驅動器控制應用協議CoE和SoE。
第6章工業無線通信標準及典型應用,介紹了典型的短距離無線通信標準,講解了3種主流的工業無線通信協議WirelessHART、ISA 10011a以及我國主導制定的工業無線通信協議標準WIAPA/FA,並分別給出了WIAPA和WIAFA的典型應用案例。
第7章工業網絡集成技術,首先介紹了典型工業控制系統層次化網絡體系結構,引出了工廠內部網絡的集成需求;然後分別介紹了現場設備與控制網絡以及控制網絡與信息網絡集成所采用的典型技術;最後介紹了工業網絡發展趨勢及典型技術。
第8章工業控制系統信息安全防護技術,首先對工業控制系統信息安全問題進行了概述,包括工業控制系統信息安全問題的由來、工業控制系統信息安全問題的特殊性,列舉了近年來工業控制系統典型信息安全事件及造成的嚴重破壞;其次介紹了工業控制系統信息安全防護標準;最後介紹了工業控制系統信息安全防護技術。
本書第1章和第8章由周純杰編寫,第2~5章由秦元慶編寫,第6章和第7章由王芳編寫,研究生劉蘊韜、費力、宋子文、趙夢蝶參與了部分章節的素材整理、繪圖以及文字校對工作。全書由周純杰統稿。
在本書的撰寫過程中,力求體系合理,文理清楚,概念準確,用詞規範,但由於編者水平有限,書中疏漏之處在所難免,歡迎廣大讀者予以批評指正。
編者

於華中科技大學

目次


前言

第1章工業控制網絡技術概述

1.1工業控制系統的發展歷程和趨勢

1.1.1傳統標準信號控制系統

1.1.2直接數字控制系統

1.1.3集散控制系統

1.1.4現場總線控制系統

1.1.5工業以太網控制系統

1.2工業控制網絡的基本概念、簡單分類與
技術特點

1.2.1工業控制網絡的基本概念

1.2.2工業控制網絡的簡單分類

1.2.3工業控制網絡的特點

1.3現場總線概述

1.3.1現場總線的產生與發展

1.3.2現場總線的基本概念與特點

1.3.3現場總線的發展現狀

1.3.4主流現場總線介紹

1.4工業以太網概述

1.4.1工業以太網的產生和發展

1.4.2工業以太網的定義與特點

1.4.3實時以太網技術

1.4.4主流工業以太網介紹

1.5工業控制系統的信息安全

本章小結

習題


第2章CAN總線技術及其應用

2.1CAN總線發展與特點

2.2CAN技術規範

2.2.1CAN技術規範中的基本概念

2.2.2報文傳輸

2.2.3報文濾波

2.2.4報文校驗

2.2.5編碼

2.2.6錯誤處理

2.2.7故障界定

2.2.8振蕩器容差

2.2.9位定時要求

2.3CAN控制器及收發器

2.3.1獨立CAN控制器SJA1000

2.3.2帶SPI接口的獨立CAN控制器
MCP2515

2.3.3CAN總線收發器PCA82C250

2.3.4CAN總線收發器TJA1050

2.4CAN總線技術應用實例

2.4.1CAN總線技術應用綜述

2.4.2CAN總線節點硬件設計

2.4.3CAN總線節點的軟件設計

2.4.4嵌入式PLC的CAN網絡通信
實例

2.5基於CAN網絡的高層協議

2.5.1CAN網絡高層協議概述

2.5.2CANopen

本章小結

習題


第3章PROFIBUS總線技術及其
應用

3.1PROFIBUS概述

3.2PROFIBUSDP通信協議

3.2.1PROFIBUSDP的物理層

3.2.2PROFIBUSDP的數據鏈路層

3.2.3PROFIBUSDP的用戶層

3.3PROFIBUSDP設備簡介

3.3.1西門子S7300 PLC

3.3.2遠程I/O

3.3.3西門子觸摸屏TP 177B

3.4PROFIBUSDP系統

3.4.1STEP7軟件介紹

3.4.2PROFIBUSDP系統組態

3.5PROFIBUSPA

3.5.1PROFIBUSPA簡介

3.5.2PROFIBUSPA總線的優勢

3.5.3PROFIBUSPA在工程設計中的
應用

3.6PROFIBUSFMS應用案例

3.6.1PROFIBUSFMS簡介

3.6.2系統分析

3.6.3系統組態

本章小結

習題


第4章PROFINET技術及其應用

4.1PROFINET基礎

4.1.1PROFINET概述

4.1.2PROFINET和PROFIBUS的
主要區別

4.1.3PROFINET的組成

4.1.4PROFINET的通信協議模型

4.2PROFINET實時通信技術

4.2.1通信等級

4.2.2通信通道

4.2.3等時同步實時通信

4.3PROFINET I/O

4.3.1PROFINET I/O設備模型

4.3.2數據元素

4.3.3應用關係

4.3.4通信關係

4.3.5通信路徑及使用的協議

4.3.6主要報文的幀結構

4.3.7網絡診斷和管理

4.4PROFINET CBA

4.4.1PROFINET CBA概述

4.4.2工藝技術模塊和組件模型

4.4.3現場設備結構

4.4.4PROFINET CBA的通信

4.4.5PROFINET CBA的使用過程

4.5組態一個簡單的PROFINET

4.5.1系統組成及架構

4.5.2組態過程

4.5.3系統運行

本章小結

習題






第5章EtherCAT技術及其應用

5.1EtherCAT概述

5.2EtherCAT協議

5.2.1EtherCAT系統組成

5.2.2EtherCAT數據幀結構

5.2.3EtherCAT報文尋址和通信服務

5.2.4分布時鐘

5.2.5通信模式

5.2.6狀態機和通信初始化

5.2.7應用層協議

5.3EtherCAT從站硬件設計

5.3.1EtherCAT從站控制芯片

5.3.2微處理器操作的EtherCAT從站
硬件設計實例

5.3.3直接I/O控制EtherCAT從站
硬件設計實例

5.4EtherCAT軟件設計

5.4.1EtherCAT主站軟件設計

5.4.2EtherCAT從站軟件設計

5.5EtherCAT伺服驅動器控制應用協議

5.5.1CoE(CANopen over
EtherCAT)

5.5.2SoE(SERCOS over
EtherCAT)

本章小結

習題


第6章工業無線通信標準及典型
應用

6.1短距離無線通信標準

6.1.1IEEE 802.11

6.1.2IEEE 802.15.1

6.1.3IEEE 802.15.4

6.1.4ISO/IEC有關射頻識別(RFID)
技術的標準

6.2WirelessHART標準及典型應用

6.2.1WirelessHART標準簡介

6.2.2典型應用案例

6.3ISA 100.11a標準及典型應用

6.3.1ISA 100.11a標準簡介

6.3.2典型應用案例

6.4面向工業過程自動化的WIAPA標準及
應用

6.4.1WIAPA標準簡介

6.4.2典型應用案例

6.5面向工廠自動化的WIAFA標準及
應用

6.5.1WIAFA標準簡介

6.5.2典型應用案例

6.6基於WIAPA的隧道施工安全監控
系統研發實例

本章小結

習題


第7章工業網絡集成技術

7.1工業控制系統網絡集成需求分析

7.2現場設備與控制網絡集成——
EPON技術

7.2.1EPON技術簡介

7.2.2協議轉換器設計及實現

7.3控制網絡與信息網絡的集成——
OPC技術

7.3.1OPC技術簡介

7.3.2OPC DA技術應用

7.3.3基於OPC UA的數字化車間
互聯網絡架構

7.4工業網絡發展趨勢及典型技術

7.4.1工業網絡發展趨勢

7.4....

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