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第1章 实时工业网络概述 1

1.1实时工业网络的基本概念 1

1.1.1实时工业网络的组成 1

1.1.2实时工业网络的任务 3

1.1.3实时工业网络的实时性 3

1.2实时工业网络的分类 3

1.2.1工业控制网络的分类 3

1.2.2实时工业网络的分类 3

1.3实时工业网络的主要功能与发展 6

1.3.1实时工业网络的主要功能 6

1.3.2实时工业网络的主要特点 6

1.3.3实时工业网络的发展方向 7

1.4小结 8

1.5习题 8

第2章 数据通信与网络互连基础 9

2.1数据通信基础 9

2.1.1基本概念 9

2.1.2通信网络的拓扑结构 11

2.1.3网络传输介质 12

2.1.4数据交换技术 13

2.1.5差错控制方法 16

2.2通信参考模型 17

2.2.1 OSI参考模型的基本概念 17

2.2.2 TCP/IP参考模型 20

2.3网络互连基础 21

2.3.1网络互连的基本概念 21

2.3.2网络互连设备 23

2.3.3实时工业网络的互连 25

2.4实时工业网络通信基础 25

2.4.1实时工业网络通信模型 26

2.4.2工业无线网络通信特点 29

2.4.3工业无线网络通信协议 31

2.5小结 32

2.6习题 32

第3章 常用现场总线技术 33

3.1 PROFIBUS总线 33

3.1.1 PROFIBUS概述 33

3.1.2 PROFIBUS的特点 35

3.1.3 PROFIBUS的通信模型 35

3.1.4 PROFIBUS的实现 41

3.1.5 PROFIBUS控制系统的集成 53

3.2 HART总线 62

3.2.1 HART概述 62

3.2.2 HART的协议结构 64

3.2.3 HART的通信模型 65

3.2.4开发HART通信协议智能仪表的工作步骤 67

3.2.5 HART控制网络的设计 67

3.2.6 HART的控制网络实例 80

3.3小结 94

3.4习题 94

第4章 实时工业以太网技术 95

4.1工业以太网 95

4.1.1工业以太网与以太网 95

4.1.2工业以太网的特色技术 97

4.1.3通信非确定性的缓解措施 99

4.1.4以太网的物理连接 100

4.1.5以太网的数据帧 101

4.1.6以太网的TCP/IP协议 103

4.2实时工业以太网 109

4.2.1几种实时以太网的通信参考模型 109

4.2.2实时以太网的媒体访问控制 110

4.2.3 IEEE 1588精确时间同步协议 111

4.3 EPA控制网络的设计 112

4.3.1 EPA技术简介 112

4.3.2 EPA网络拓扑结构 112

4.3.3 EPA通信协议 114

4.3.4 EPA应用层通信协议栈的设计与实现 116

4.3.5 EPA时间同步技术 133

4.3.6 EPA确定性调度技术 145

4.4 PROFINET 150

4.4.1 PROFINET的网络连接 150

4.4.2 IO设备模型及其数据交换 152

4.4.3组件模型及其数据交换 157

4.4.4 PROFINET通信的实时性 159

4.4.5 PROFINET与其他现场总线系统的集成 161

4.4.6 PROFINET的IP地址管理与数据集成 162

4.5 EtherNet/IP 164

4.5.1 EtherNet/IP的通信参考模型 164

4.5.2 CIP的对象与标识 165

4.5.3 EtherNet/IP的报文种类 166

4.5.4 EtherNet/IP的技术特点 166

4.6高速以太网HSE 167

4.6.1高速以太网HSE结构 167

4.6.2 HSE与现场设备间的通信 168

4.6.3 HSE的柔性功能块 169

4.6.4 HSE的链接设备 169

4.7小结 170

4.8习题 170

第5章 工业无线网络技术 171

5.1几种流行的无线网络 171

5.1.1蓝牙网络 171

5.1.2 ZigBee网络 174

5.1.3几种不同的短距离无线通信技术的特点比较 175

5.1.4无线广域网 175

5.2工业无线网络技术概述 178

5.2.1工业无线网络的定义 178

5.2.2工业无线网络特点 179

5.2.3工业无线网络的分类 180

5.3 Wireless HART技术 181

5.3.1 Wireless HART的定义 181

5.3.2 Wireless HART的特点 182

5.3.3 Wireless HART和ZigBee的比较 183

5.3.4 Wireless HART的应用 184

5.3.5 Wireless HART控制网络的拓扑结构 184

5.3.6 Wireless HART通信协议 186

5.3.7工业无线网络传感器节点的设计 199

5.4小结 203

5.5习题 203

第6章 实时工业网络的组态和系统集成 204

6.1编程软件STEP7的使用 204

6.2 WinCC组态软件的结构化设计 209

6.2.1 WinCC介绍 209

6.2.2 WinCC安装过程 209

6.2.3启动WinCC 211

6.2.4添加PLC驱动程序 212

6.2.5设置线性标度 217

6.2.6创建过程画面 218

6.2.7图形编辑器 218

6.3实时工业网络组态集成 221

6.4小结 227

6.5习题 227

第7章 实时工业网络实训 228

7.1实时以太网控制系统实训 228

实训一 PLC控制系统的硬件组态 228

实训二 PLC控制系统的软件编程 236

实训三 稳压罐压力控制实训 244

实训四 实时以太网电磁流量计 250

实训五 实时以太网气动调节阀 258

7.2有线HART总线控制系统实训 262

实训一 加热罐液位通信实训 262

实训二 加热罐加热控制实训 265

实训三 水温调节控制实训 267

实训四 有线HART气动调节阀控制实训 271

7.3 Wireless HART控制系统实训 277

实训一 Wireless HART的仪表通信实训 277

实训二 Wireless HART控制系统流量调节实训 281

参考文献 286