一本肯定对大家学习PROFIBUS和AS-i有极大帮助的书 点击：1659 | 回复：9
发表于：2007-03-26 12:31:00
楼主
《现场总线技术及应用教程——从PROFIBUS到AS－i》是我用三年时间完成的一本书，也是我在英国PROFIBUS资格中心工作和学习的总结，我相信它会对各位学习和掌握PROFIBUS、AS-i带来帮助。对这个论坛中各位朋友提出的大部分的问题，在我的书中你可能都会找到答案。这是我第一次在这个论坛留言，也希望各位对我的书提出宝贵意见。我看到在工控网的“图书”栏目中，已经挂上了我的书，但在目录部分没有列写出全部的内容，这里我把该书的详细目录和前言放到这里，请大家参考。
[b]前 言[/b]
如果要问起近十年来对工业自动化领域影响最深刻的技术是什么时，毫无疑问，答案应该是现场总线技术；如果要再问这种影响有多大时，那只有一个词能够表达：这种影响是“革命性”的！
安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。它是3C技术——电子计算机（Computer）技术、控制（Control）技术和通信（Communication）技术高度发展并有机融合的结果，现场总线技术是全数字化、多点、串行和开放的通信和控制系统，所以它一经出现便展示出了强大的生命力和发展潜能。现场总线解决了传统控制系统中存在的许多根本性难题，比如控制系统底层信息化、控制精度、信号传递速度、抗干扰、降低成本等，它基本上奠定了未来计算机控制系统的发展方向。现场总线技术以其不可比拟的开放性、交互性、自治性和适应性等特点为优势，在工业自动化领域得到了广泛的应用。
由于现场总线技术给工业自动控制领域及相关产业所带来的这场必然变革，其背后蕴藏着无限的商机和巨大的商业利益，所以世界上所有大的电气设备及系统制造商都投入了大量的人力、财力和物力，加入了这场激烈的围绕着现场总线标准和技术的战争。近20年来，国际上出现了200多种现场总线，其中有影响的也有几十种。每种现场总线都力争使自己成为国家或地区的标准，以扩张其势力范围，加强自己的竞争地位。尽管国际电工委员会从1985年就开始着手制定现场总线的国际标准，但由于巨大的、潜在的国家利益和集团利益，各大公司互不相让，使得现场总线的国际标准耗时15年，而最终以妥协的方式通过。在这个现场总线国际标准IEC61158，即“用于测量和控制的数字数据通信——用于工业控制系统的现场总线”中，有8＋2种总线标准。和现场总线相关的另外一个国际标准IEC62026是关于“低压开关装置和控制装置用控制电路装置和开关元件”的底层现场总线标准，其中也有6种总线标准。除此之外，还有一些现场总线技术，虽然它们没有被列写到这些标准中，但它们属于其他一些国际标准。所以现场总线的现状仍然是多种总线标准并列，群雄争霸的局面，这些现场总线的命运将由其技术的先进性和其市场的占有率来决定，现在已出现了极少数现场总线占据大部分市场的势头。
我考察过国外的一个啤酒厂和一个风力发电设备制造公司，它们的自动化控制系统基本上都已采用现场总线技术，据报道现在国外新开工的大中型的自动控制项目80%以上采用了现场总线技术；我也考察了国内的多个烟草企业和水处理企业，特别是在烟草行业，几乎100%的改造项目和新的制丝线都使用了现场总线控制系统。高等工科院校肩负着培养和造就工程技术人才的责任，在这场工业自动化技术革命的大潮中，我们更应该把握技术的发展前沿和方向。现在不少院校的相关专业，如电气自动化类、测控装置及仪表类、制造业自动化类、化工工程自动化类等等专业都相继开设了“现场总线技术及应用”课程，在不少院校还专门为研究生开设了该课程，这些院校在学科建设和课程建设方面都走在了前列。另外一些社会上的培训机构也已开始进行现场总线技术方面的培训工作。
正像上面所言，现在的现场总线有这么多种，作为一门课程开设，不可能把它们全都讲到，当然这样做也没有任何必要。所以我们必须选其中的1～2种作为讲解对象，但到底应该如何选择？选择什么作为教材中的核心内容呢？本教材的选择原则是选取国际和国内市场占有率最高，而且技术先进的现场总线，选择的结果就是IEC61158中的PROFIBUS和IEC62026中的AS-Interface。PROFIBUS属于车间设备级的现场总线，AS-Interface属于底层设备执行器和传感器级的现场总线，这是两种完全不同的现场总线，但又是在使用上可以互补的总线技术。它们在各自的应用层次上都是市场中的佼佼者，所以本书选择它们作为主讲内容是正确的和合适的。
[b]本书的具体结构[/b]
本书共分四大部分，总共10章内容和5个附录。
第一部分：引子和基础知识
本部分包括三章内容。第1章结合实例回顾和分析了自动化控制技术的发展历程，介绍了现场总线在工业控制网络结构中的位置和作用；第2章以高度概括的方法总结提炼了在工业控制网络中所要用到的网络及通信的基础知识，这些内容大家可能原来学习过，但重新温习这部分知识，对学习现场总线技术是必须的；第3章详细介绍了现场总线技术的基本概念以及和其相关的基础内容，简单介绍了几种较常见的现场总线。
第二部分：核心内容
本部分是本书的中心，围绕着PROFIBUS和AS-i来讲解现场总线的原理及其应用技术，它包括五章内容。第4章详细介绍了PROFIBUS的基础知识；第5章详细讲解在制造业自动化中广泛使用的PROFIBUS-DP的原理、应用和DP-V0报文的结构，这是本书最重要的章节；第6章详细讲解在过程控制系统中广泛使用的PROFIBUS-PA的原理、应用和DP-V1报文的结构，此外还介绍了资产管理系统的使用，讲解了最新的本质安全技术FISCO；第7章详细讲解最底层的现场总线AS-i技术及其应用，此外还介绍了AS-i Safety at Work技术。在5、6、7三章的最后都给出了这些技术应用的详细实例。在第8章的开始，讲解使用现场总线技术时必须考虑的一些问题，然后介绍了一些常用的DP、PA和SA-i产品，最后通过一个综合实例，介绍了现场总线技术的应用。
第三部分：后续技术和相关技术
本部分包括两章的内容，主要内容是现在比较热的工业以太网技术，以及在现场总线中要使用的OPC技术和IEC61131-3编程语言。第9章首先概括总结了在工业以太网技术的学习中必须要掌握的有关基础知识，如以太网和因特网中的相关技术，最后介绍了一种市场前景不错的工业以太网技术——PROFINET；第10章讲解了和现场总线密切相关的两种技术——OPC和IEC61131-3，后者是现场总线时代必须掌握的PLC的标准编程语言。
第四部分：重要附录
本部分包括5个主要的附录。附录A设计了11个实验，它们是这门应用性很强的课程所必须具备的内容，每个实验都包括实验目的、使用设备及装置、实验内容和实验报告要求等，该部分可为任课教师开设实验提供指导；附录B是PROFIBUS常用信息速查表，整理和罗列出了DP-V0和V1的几乎所有有用的信息，它是PROFIBUS学习和使用者的“Bible”；附录C是本书所使用的缩略语列表；附录D提供了有可能为大家学习现场总线技术时带来帮助的一些网站地址。为降低读者的购书成本，本书去掉了随书配带的CD，读者可以从我们提供的相关网站上下载所需要的软件和其他文档。
另外，在每一章的最后都有对本章内容进行回顾和总结的“本章小结”，以及丰富的“思考题和练习题”。
[b]如何分配课时和授课内容[/b]
本书既可以作为相关专业研究生、本科生的教材，也可以作为电气工程师、电工等有关技术人员的参考资料和培训教材。层次不同，所需要的授课内容、课时进度和实验项目也会不同，下表给出一些指导性的建议，供授课教师参考。下表中一个课时为50分种，每个实验所使用的课时数为2个，实验个数和实验内容请根据实际情况在附录A中选择，给学生布置的“思考题和练习题”也可进行适当选择。
第1章第2章第3章第4章第5章第6章第7章第8章 第9章第10章实验总课时
研究生 1 1 1 2 6 5 5 1 1 1 16 40
本科生
[b]前 言[/b]
如果要问起近十年来对工业自动化领域影响最深刻的技术是什么时，毫无疑问，答案应该是现场总线技术；如果要再问这种影响有多大时，那只有一个词能够表达：这种影响是“革命性”的！
安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。它是3C技术——电子计算机（Computer）技术、控制（Control）技术和通信（Communication）技术高度发展并有机融合的结果，现场总线技术是全数字化、多点、串行和开放的通信和控制系统，所以它一经出现便展示出了强大的生命力和发展潜能。现场总线解决了传统控制系统中存在的许多根本性难题，比如控制系统底层信息化、控制精度、信号传递速度、抗干扰、降低成本等，它基本上奠定了未来计算机控制系统的发展方向。现场总线技术以其不可比拟的开放性、交互性、自治性和适应性等特点为优势，在工业自动化领域得到了广泛的应用。
由于现场总线技术给工业自动控制领域及相关产业所带来的这场必然变革，其背后蕴藏着无限的商机和巨大的商业利益，所以世界上所有大的电气设备及系统制造商都投入了大量的人力、财力和物力，加入了这场激烈的围绕着现场总线标准和技术的战争。近20年来，国际上出现了200多种现场总线，其中有影响的也有几十种。每种现场总线都力争使自己成为国家或地区的标准，以扩张其势力范围，加强自己的竞争地位。尽管国际电工委员会从1985年就开始着手制定现场总线的国际标准，但由于巨大的、潜在的国家利益和集团利益，各大公司互不相让，使得现场总线的国际标准耗时15年，而最终以妥协的方式通过。在这个现场总线国际标准IEC61158，即“用于测量和控制的数字数据通信——用于工业控制系统的现场总线”中，有8＋2种总线标准。和现场总线相关的另外一个国际标准IEC62026是关于“低压开关装置和控制装置用控制电路装置和开关元件”的底层现场总线标准，其中也有6种总线标准。除此之外，还有一些现场总线技术，虽然它们没有被列写到这些标准中，但它们属于其他一些国际标准。所以现场总线的现状仍然是多种总线标准并列，群雄争霸的局面，这些现场总线的命运将由其技术的先进性和其市场的占有率来决定，现在已出现了极少数现场总线占据大部分市场的势头。
我考察过国外的一个啤酒厂和一个风力发电设备制造公司，它们的自动化控制系统基本上都已采用现场总线技术，据报道现在国外新开工的大中型的自动控制项目80%以上采用了现场总线技术；我也考察了国内的多个烟草企业和水处理企业，特别是在烟草行业，几乎100%的改造项目和新的制丝线都使用了现场总线控制系统。高等工科院校肩负着培养和造就工程技术人才的责任，在这场工业自动化技术革命的大潮中，我们更应该把握技术的发展前沿和方向。现在不少院校的相关专业，如电气自动化类、测控装置及仪表类、制造业自动化类、化工工程自动化类等等专业都相继开设了“现场总线技术及应用”课程，在不少院校还专门为研究生开设了该课程，这些院校在学科建设和课程建设方面都走在了前列。另外一些社会上的培训机构也已开始进行现场总线技术方面的培训工作。
正像上面所言，现在的现场总线有这么多种，作为一门课程开设，不可能把它们全都讲到，当然这样做也没有任何必要。所以我们必须选其中的1～2种作为讲解对象，但到底应该如何选择？选择什么作为教材中的核心内容呢？本教材的选择原则是选取国际和国内市场占有率最高，而且技术先进的现场总线，选择的结果就是IEC61158中的PROFIBUS和IEC62026中的AS-Interface。PROFIBUS属于车间设备级的现场总线，AS-Interface属于底层设备执行器和传感器级的现场总线，这是两种完全不同的现场总线，但又是在使用上可以互补的总线技术。它们在各自的应用层次上都是市场中的佼佼者，所以本书选择它们作为主讲内容是正确的和合适的。
[b]本书的具体结构[/b]
本书共分四大部分，总共10章内容和5个附录。
第一部分：引子和基础知识
本部分包括三章内容。第1章结合实例回顾和分析了自动化控制技术的发展历程，介绍了现场总线在工业控制网络结构中的位置和作用；第2章以高度概括的方法总结提炼了在工业控制网络中所要用到的网络及通信的基础知识，这些内容大家可能原来学习过，但重新温习这部分知识，对学习现场总线技术是必须的；第3章详细介绍了现场总线技术的基本概念以及和其相关的基础内容，简单介绍了几种较常见的现场总线。
第二部分：核心内容
本部分是本书的中心，围绕着PROFIBUS和AS-i来讲解现场总线的原理及其应用技术，它包括五章内容。第4章详细介绍了PROFIBUS的基础知识；第5章详细讲解在制造业自动化中广泛使用的PROFIBUS-DP的原理、应用和DP-V0报文的结构，这是本书最重要的章节；第6章详细讲解在过程控制系统中广泛使用的PROFIBUS-PA的原理、应用和DP-V1报文的结构，此外还介绍了资产管理系统的使用，讲解了最新的本质安全技术FISCO；第7章详细讲解最底层的现场总线AS-i技术及其应用，此外还介绍了AS-i Safety at Work技术。在5、6、7三章的最后都给出了这些技术应用的详细实例。在第8章的开始，讲解使用现场总线技术时必须考虑的一些问题，然后介绍了一些常用的DP、PA和SA-i产品，最后通过一个综合实例，介绍了现场总线技术的应用。
第三部分：后续技术和相关技术
本部分包括两章的内容，主要内容是现在比较热的工业以太网技术，以及在现场总线中要使用的OPC技术和IEC61131-3编程语言。第9章首先概括总结了在工业以太网技术的学习中必须要掌握的有关基础知识，如以太网和因特网中的相关技术，最后介绍了一种市场前景不错的工业以太网技术——PROFINET；第10章讲解了和现场总线密切相关的两种技术——OPC和IEC61131-3，后者是现场总线时代必须掌握的PLC的标准编程语言。
第四部分：重要附录
本部分包括5个主要的附录。附录A设计了11个实验，它们是这门应用性很强的课程所必须具备的内容，每个实验都包括实验目的、使用设备及装置、实验内容和实验报告要求等，该部分可为任课教师开设实验提供指导；附录B是PROFIBUS常用信息速查表，整理和罗列出了DP-V0和V1的几乎所有有用的信息，它是PROFIBUS学习和使用者的“Bible”；附录C是本书所使用的缩略语列表；附录D提供了有可能为大家学习现场总线技术时带来帮助的一些网站地址。为降低读者的购书成本，本书去掉了随书配带的CD，读者可以从我们提供的相关网站上下载所需要的软件和其他文档。
另外，在每一章的最后都有对本章内容进行回顾和总结的“本章小结”，以及丰富的“思考题和练习题”。
[b]如何分配课时和授课内容[/b]
本书既可以作为相关专业研究生、本科生的教材，也可以作为电气工程师、电工等有关技术人员的参考资料和培训教材。层次不同，所需要的授课内容、课时进度和实验项目也会不同，下表给出一些指导性的建议，供授课教师参考。下表中一个课时为50分种，每个实验所使用的课时数为2个，实验个数和实验内容请根据实际情况在附录A中选择，给学生布置的“思考题和练习题”也可进行适当选择。
第1章第2章第3章第4章第5章第6章第7章第8章 第9章第10章实验总课时
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发表于：2007-03-26 12:38:00
1楼
这里是详细目录，每行后面是当时分章节写作时所在的页码数。
[b]现场总线技术及应用教程
从PROFIBUS到AS-i [/b]
前言
第1章 绪论 1
1.1 工业自动化技术及控制系统的发展历程 1
1.2 工业网络的定义、结构和应用 6
1.2.1 工业网络的定义 6
1.2.2 现场总线在工业网络中的位置和作用 6
本章小结 10
思考题与练习题 10
第2章 工业网络与通信基础知识 1
2.1 工业网络通信基础 1
2.1.1 工业数据通信概述 1
2.1.2 数据通讯的基本概念 2
2.1.3 数据编码 3
2.1.4 数据传输 5
2.1.5 差错控制 8
2.2 工业网络物理结构 10
2.2.1 网络的传输介质 10
2.2.2 工业通信网络的主要拓扑结构 11
2.2.3 介质访问控制方式 12
2.3 开放系统互连参考模型及网络互联 16
2.3.1 OSI参考模型 16
2.3.2 网络互连 19
2.3.3 现场总线的通信协议模型 23
本章小结 24
思考题与练习题 25
第3章 现场总线技术概述 1
3.1 现场总线的产生背景 1
3.2 现场总线及现场总线控制系统的定义 2
3.3 现场总线的特点 2
3.3.1 现场总线的结构特点 2
3.3.2 现场总线的技术特点 3
3.4 现场总线的优点 4
3.5 现场总线的国际标准及其制定过程 5
3.6 现场总线与IT计算机网络的区别 7
3.7 DCS、PLC和FCS三大控制系统的基本要点和区别 9
3.7.1 三大控制系统的基本要点 9
3.7.2 FCS与DCS的区别 10
3.7.3 目前PLC、DCS和FCS之间的融合 10
3.8 现场总线技术的现状和发展趋势 11
3.8.1 现场总线技术的现状和发展趋势 11
3.8.2 现场总线领域的研究和应用热点 12
3.9 几种主要的现场总线技术简介 13
3.9.1 FF 13
3.9.2 WorldFIP 15
3.9.3 Interbus 16
3.9.4 CAN 17
3.9.5 LonWorks 18
3.9.6 ControlNet和DeviceNet 20
本章小结 22
思考题与练习题 23
第4章 PROFIBUS概述 1
4.1 PROFIBUS的发展及其成为标准的历程 1
4.2 PROFIBUS家族及其应用 2
4.2.1 PROFIBUS家族成员 2
4.2.2 PROFIBUS工业网络及其应用 3
4.3 PROFIBUS的协议结构 4
4.3.1 协议结构 4
4.3.2 物理层 4
4.3.3 数据链路层 5
4.3.4 应用层 8
4.4 PROFIBUS的行规 9
4.4.1 应用行规 10
4.4.2 系统行规 11
4.4.3 几种主要的行规介绍 11
4.5 PROFIBUS的GSD文件 13
4.6 PROFIBUS的产品认证 15
4.7 PROFIBUS-DP版本的发展（从V0、V1到V2） 16
4.8 设备管理工具的发展（从GSD、 EDD到FDT∕DTM） 18
本章小节 19
习题和思考题 20
第5章 PROFIBUS-DP及DP-V0 1
5.1 PROFIBUS-DP的基本概念 1
5.1.1 传输技术 1
5.1.2 设备类型 2
5.1.3 基本特点 2
5.1.4 总线存取过程 2
5.1.5 系统配置 3
5.1.6 设备地址 4
5.2 DP各站的功能及其之间的通信 5
5.2.1 1类DP主站 5
5.2.2 2类DP主站 5
5.2.3 DP从站 5
5.2.4 DP各站之间的通信（DP-V0） 6
5.3 DP报文格式 7
5.4 DP主站和从站的工作过程 9
5.4.1 主站工作过程 9
5.4.2 从站工作过程 10
5.5 DP-V0报文详解 11
5.5.1 改变从站地址报文 11
5.5.2 诊断请求及响应报文 12
5.5.3 参数设置请求及响应报文 16
5.5.4 组态请求及响应报文 17
5.5.5 数据交换及全局控制报文 19
5.6 总线和信息的循环时间及估计 23
5.6.1 有关总线时间的一些术语 23
5.6.2 循环时间及估计 24
5.7 PROFIBUS-DP系统的接线及安装 25
5.7.1 PROFIBUS-DP传输技术 25
5.7.2 PROFIBUS-DP中RS-485的接线 27
5.7.3 电缆及现场安装 32
5.8 简单PROFIBUS-DP系统组成及应用举例 35
5.8.1 系统组成 35
5.8.2 基于Siemens主站板卡组成的系统 37
5.8.3 基于Softing主站板卡组成的系统 43
本章小节 44
思考题与练习题 45
第6章 PROFIBUS-PA及DP-V1 1
6.1 PROPIBUS-PA概述 1
6.1.1 PA概述 1
6.1.2 PA的技术特点 1
6.1.3 过程控制使用PA的优点 2
6.2 PA的通信协议 2
6.2.1 IEC61158-2的特点 2
6.2.2 DP-V1通信协议的特点 3
6.2.3 DP-V1的组成 3
6.3 PA的系统结构 4
6.4 PROFIBUS-PA行规 5
6.4.1 概述 5
6.4.2 PA装置中的块模型 6
6.4.3 PA行规中的信号链 7
6.4.4 PA设备中的数据及其表示方法 9
6.5 DP-V1报文详解 11
6.5.1 参数设置报文 11
6.5.2 组态报文 13
6.5.3 诊断报文 14
6.5.4 非循环通信MS1报文 17
6.5.5 非循环通信MS2报文 23
6.6 PROFIBUS-PA的现场安装 27
6.6.1 PA网络接线 27
6.6.2 屏蔽与接地 29
6.6.3 PROFIBUS-PA使用的电缆 30
6.6.4 PROFIBUS-PA网络设计举例 30
6.7 现场总线本质安全概念（FISCO） 33
6.7.1 本质安全概念 33
6.7.2 FISCO概述 34
6.7.3 FISCO在PROFIBUS-PA系统设计中的应用 34
6.8 FDT/DTM技术及其应用 35
6.8.1 FDT/DTM技术 36
6.8.2 工厂资产管理系统及其应用 37
6.9 PROFIBUS-PA简单系统举例 38
6.9.1 实验装置简介 38
6.9.2 系统组态 39
6.9.3 系统设计 42
6.9.4 系统调试及运行 45
本章小结 45
思考题与练习题 46
第7章 AS-i技术及应用 1
7.1 AS-i技术概述 1
7.1.1 AS-i概述 1
7.1.2 AS-i的产生和发展 2
7.1.3 开发AS-i所遵从的一些技术规范 3
7.1.4 AS-i的主要优点 3
7.1.5 AS-i的主要特点（Version 2.0） 4
7.1.6 AS-i的基本组成 5
7.2 AS-i技术解析 7
7.2.1 AS-i的行规 7
7.2.2 AS-i的网络结构 9
7.2.3 AS-i的通信机理 12
7.2.4 AS-i的报文 13
7.2.5 AS-i从站地址设定 15
7.2.6 AS-i主站操作 15
7.2.7 AS-i的工作过程 16
7.3 AS-i的扩展 18
7.3.1 概述 18
7.3.2 AS-i V2.1从站的编址和ID码 19
7.3.3 AS-i V2.1的模拟量处理功能 21
7.3.4 外围故障诊断 23
7.4 AS-i的安全工作 23
7.4.1 AS-i安全工作的概念 23
7.4.2 安全要求类别及标准 24
7.4.3 AS-i安全技术实现原理 25
7.4.4 AS-i安全监测控制器 27
7.4.5 组态软件Asimon的使用 29
7.4.6 AS-i安全工作举例 31
7.5 AS-i网络的接线和安装要点 33
7.6 AS-i应用举例 33
7.6.1 实例系统1 33
7.6.2 实例系统2 35
7.6.3 实例系统3 38
7.6.4 基于AS-i的传送带控制系统 39
本章小结 48
思考题与练习题 48
第8章 现场总线技术应用综合举例 1
8.1 使用现场总线技术要考虑的几个问题 1
8.1.1 为什么要选用现场总线技术？ 1
8.1.2 现场总线技术最适合什么使用场合？ 2
8.1.3 选择什么样的现场总线？ 2
8.1.4 如何组成和设计现场总线控制系统？ 3
8.2 PROFIBUS和AS-i常用产品介绍 6
8.2.1 PROFIBUS-DP常用产品介绍 6
8.2.2 PROFIBUS-PA常用产品介绍 11
8.2.3 AS-i常用产品介绍 14
8.3 现场总线技术应用综合举例 17
8.3.1 烟厂制丝线现场总线集成控制系统 18
8.3.2 切梗丝机现场总线控制系统 21
本章小结 24
思考题与练习题 25
第9章 工业以太网和PROFINET 1
9.1 以太网和IEEE802.3 1
9.1.1 以太网的产生 1
9.1.2 以太网的物理层 2
9.1.3 以太网的数据链路层 4
9.1.4 解决以太网竞争问题和提高服务质量的措施 5
9.2 因特网与TCP/IP协议 6
9.2.1 概述 6
9.2.2 TCP/IP协议 7
9.2.3 TCP/IP各层的功能 8
9.3 工业以太网 9
9.3.1 概述 9
9.3.2 需要解决的问题 10
9.3.3 工业以太网的现状 10
9.4 PROFINET 12
9.4.1 概述 12
9.4.2 PROFINET 的通信 13
9.4.3 PROFINET IO 16
9.4.4 PROFINET CBA 19
本章小结 21
思考题与练习题 22
第10章 现场总线中使用的OPC技术和IEC61131-3 编程语言 1
10.1 OPC技术 1
10.1.1 OPC技术简介 1
10.1.2 几种OPC中使用的微软技术 2
10.1.3 OPC的接口和服务器 4
10.1.4 OPC的应用 6
10.2 IEC61131-3概述 7
10.2.1 IEC61131产生的原因和发展历程 8
10.2.2 IEC61131-3的突出特点 11
10.3 IEC61131-3编程基础 12
10.3.1 程序组织单元POU 12
10.3.2 简单语言元素 14
10.3.3 数据类型 15
10.3.4 变量 18
10.3.5 系统配置 21
10.4 IEC61131-3的标准功能及功能块 24
10.4.1 标准功能 24
10.4.2 标准功能块 27
10.5 IEC61131-3编程语言及使用举例 29
10.5.1 梯形图LD 29
10.5.2 结构化文本ST 33
10.5.3 指令表IL 39
10.5.4 顺序功能图SFC 42
10.6 IEC61131-3应用实例程序设计 54
10.6.1 一个典型的现场总线控制系统中的底层实例 54
10.6.2 WAGO 750-833可编程总线控制器简介 55
10.6.3 控制程序设计 56
本章小节 57
思考题与练习题 57
参考文献
附录A 实验指导书 1
A.1 PROFIBUS-DP网络基础实验 1
A.1.1 实验目的 1
A.1.2 使用设备和装置 1
A.1.3 实验内容 1
A.1.4 实验报告要求 3
A.2 PROFIBUS-DP组态和简单调试实验 3
A.2.1 实验目的 3
A.2.2 使用设备和装置 3
A.2.3 实验内容 3
A.2.4 实验报告要求 4
A.3 PROFIBUS-DP报文分析及故障诊断实验 4
A.3.1 实验目的 4
A.3.2 使用设备和装置 4
A.3.3 实验内容 4
A.3.4 实验报告要求 5
A.4 PROFIBUS-DP应用实验1 5
A.4.1 实验目的 5
A.4.2 使用设备和装置 5
A.4.3 实验内容 5
A.4.4 实验报告要求 6
A.5 PROFIBUS-DP应用实验2 6
A.5.1 实验目的 6
A.5.2 使用设备和装置 6
A.5.3 实验内容 6
A.5.4 实验报告要求 6
A.6 PROFIBUS-DP应用实验3 7
A.6.1 实验目的 7
A.6.2 使用设备和装置 7
A.6.3 实验内容 7
A.6.4 实验报告要求 8
A.7 PROFIBUS-PA实验 8
A.7.1 实验目的 8
A.7.2 使用设备和装置 8
A.7.3 实验内容 8
A.7.4 实验报告要求 9
A.8 AS-i网络基础实验 9
A.8.1 实验目的 9
A.8.2 使用设备和装置 9
A.8.3 实验内容 10
A.8.4 实验报告要求 11
A.9 AS-i网络应用实验 11
A.9.1 实验目的 11
A.9.2 使用设备和装置 11
A.9.3 实验内容 11
A.9.4 实验报告要求 12
A.10 IEC61131-3编程实验1 12
A.10.1 实验目的 13
A.10.2 使用设备和装置 13
A.10.3 实验内容 13
A.10.4 实验报告要求 13
A.11 IEC61131-3编程实验2 13
A.11.1 实验目的 13
A.11.2 使用设备和装置 14
A.11.3 实验内容 14
A.11.4 实验报告要求 14
附录B PROFIBUS常用信息速查表
B-1 PROFIBUS-DP报文基本信息速查
B-2 DP-V0参数化报文速查信息
B-3 DP-V0 组态报文速查信息
B-4 DP-V0诊断报文速查信息
B-5 DP-V0诊断报文扩展诊断速查信息
B-6 DP-V0 全局控制报文速查信息
B-7 DP-V1扩展参数化报文速查信息
B-8 DP-V1 扩展组态报文速查信息
B-9 DP-V1 扩展诊断报文速查信息
B-10 DP-V1 MS1、MS2 通信功能码及报文速查信息
B-11 诊断响应报文常用速查信息
附录C 缩略语表
附录D 学习现场总线技术常用网站网址
[b]现场总线技术及应用教程
从PROFIBUS到AS-i [/b]
前言
第1章 绪论 1
1.1 工业自动化技术及控制系统的发展历程 1
1.2 工业网络的定义、结构和应用 6
1.2.1 工业网络的定义 6
1.2.2 现场总线在工业网络中的位置和作用 6
本章小结 10
思考题与练习题 10
第2章 工业网络与通信基础知识 1
2.1 工业网络通信基础 1
2.1.1 工业数据通信概述 1
2.1.2 数据通讯的基本概念 2
2.1.3 数据编码 3
2.1.4 数据传输 5
2.1.5 差错控制 8
2.2 工业网络物理结构 10
2.2.1 网络的传输介质 10
2.2.2 工业通信网络的主要拓扑结构 11
2.2.3 介质访问控制方式 12
2.3 开放系统互连参考模型及网络互联 16
2.3.1 OSI参考模型 16
2.3.2 网络互连 19
2.3.3 现场总线的通信协议模型 23
本章小结 24
思考题与练习题 25
第3章 现场总线技术概述 1
3.1 现场总线的产生背景 1
3.2 现场总线及现场总线控制系统的定义 2
3.3 现场总线的特点 2
3.3.1 现场总线的结构特点 2
3.3.2 现场总线的技术特点 3
3.4 现场总线的优点 4
3.5 现场总线的国际标准及其制定过程 5
3.6 现场总线与IT计算机网络的区别 7
3.7 DCS、PLC和FCS三大控制系统的基本要点和区别 9
3.7.1 三大控制系统的基本要点 9
3.7.2 FCS与DCS的区别 10
3.7.3 目前PLC、DCS和FCS之间的融合 10
3.8 现场总线技术的现状和发展趋势 11
3.8.1 现场总线技术的现状和发展趋势 11
3.8.2 现场总线领域的研究和应用热点 12
3.9 几种主要的现场总线技术简介 13
3.9.1 FF 13
3.9.2 WorldFIP 15
3.9.3 Interbus 16
3.9.4 CAN 17
3.9.5 LonWorks 18
3.9.6 ControlNet和DeviceNet 20
本章小结 22
思考题与练习题 23
第4章 PROFIBUS概述 1
4.1 PROFIBUS的发展及其成为标准的历程 1
4.2 PROFIBUS家族及其应用 2
4.2.1 PROFIBUS家族成员 2
4.2.2 PROFIBUS工业网络及其应用 3
4.3 PROFIBUS的协议结构 4
4.3.1 协议结构 4
4.3.2 物理层 4
4.3.3 数据链路层 5
4.3.4 应用层 8
4.4 PROFIBUS的行规 9
4.4.1 应用行规 10
4.4.2 系统行规 11
4.4.3 几种主要的行规介绍 11
4.5 PROFIBUS的GSD文件 13
4.6 PROFIBUS的产品认证 15
4.7 PROFIBUS-DP版本的发展（从V0、V1到V2） 16
4.8 设备管理工具的发展（从GSD、 EDD到FDT∕DTM） 18
本章小节 19
习题和思考题 20
第5章 PROFIBUS-DP及DP-V0 1
5.1 PROFIBUS-DP的基本概念 1
5.1.1 传输技术 1
5.1.2 设备类型 2
5.1.3 基本特点 2
5.1.4 总线存取过程 2
5.1.5 系统配置 3
5.1.6 设备地址 4
5.2 DP各站的功能及其之间的通信 5
5.2.1 1类DP主站 5
5.2.2 2类DP主站 5
5.2.3 DP从站 5
5.2.4 DP各站之间的通信（DP-V0） 6
5.3 DP报文格式 7
5.4 DP主站和从站的工作过程 9
5.4.1 主站工作过程 9
5.4.2 从站工作过程 10
5.5 DP-V0报文详解 11
5.5.1 改变从站地址报文 11
5.5.2 诊断请求及响应报文 12
5.5.3 参数设置请求及响应报文 16
5.5.4 组态请求及响应报文 17
5.5.5 数据交换及全局控制报文 19
5.6 总线和信息的循环时间及估计 23
5.6.1 有关总线时间的一些术语 23
5.6.2 循环时间及估计 24
5.7 PROFIBUS-DP系统的接线及安装 25
5.7.1 PROFIBUS-DP传输技术 25
5.7.2 PROFIBUS-DP中RS-485的接线 27
5.7.3 电缆及现场安装 32
5.8 简单PROFIBUS-DP系统组成及应用举例 35
5.8.1 系统组成 35
5.8.2 基于Siemens主站板卡组成的系统 37
5.8.3 基于Softing主站板卡组成的系统 43
本章小节 44
思考题与练习题 45
第6章 PROFIBUS-PA及DP-V1 1
6.1 PROPIBUS-PA概述 1
6.1.1 PA概述 1
6.1.2 PA的技术特点 1
6.1.3 过程控制使用PA的优点 2
6.2 PA的通信协议 2
6.2.1 IEC61158-2的特点 2
6.2.2 DP-V1通信协议的特点 3
6.2.3 DP-V1的组成 3
6.3 PA的系统结构 4
6.4 PROFIBUS-PA行规 5
6.4.1 概述 5
6.4.2 PA装置中的块模型 6
6.4.3 PA行规中的信号链 7
6.4.4 PA设备中的数据及其表示方法 9
6.5 DP-V1报文详解 11
6.5.1 参数设置报文 11
6.5.2 组态报文 13
6.5.3 诊断报文 14
6.5.4 非循环通信MS1报文 17
6.5.5 非循环通信MS2报文 23
6.6 PROFIBUS-PA的现场安装 27
6.6.1 PA网络接线 27
6.6.2 屏蔽与接地 29
6.6.3 PROFIBUS-PA使用的电缆 30
6.6.4 PROFIBUS-PA网络设计举例 30
6.7 现场总线本质安全概念（FISCO） 33
6.7.1 本质安全概念 33
6.7.2 FISCO概述 34
6.7.3 FISCO在PROFIBUS-PA系统设计中的应用 34
6.8 FDT/DTM技术及其应用 35
6.8.1 FDT/DTM技术 36
6.8.2 工厂资产管理系统及其应用 37
6.9 PROFIBUS-PA简单系统举例 38
6.9.1 实验装置简介 38
6.9.2 系统组态 39
6.9.3 系统设计 42
6.9.4 系统调试及运行 45
本章小结 45
思考题与练习题 46
第7章 AS-i技术及应用 1
7.1 AS-i技术概述 1
7.1.1 AS-i概述 1
7.1.2 AS-i的产生和发展 2
7.1.3 开发AS-i所遵从的一些技术规范 3
7.1.4 AS-i的主要优点 3
7.1.5 AS-i的主要特点（Version 2.0） 4
7.1.6 AS-i的基本组成 5
7.2 AS-i技术解析 7
7.2.1 AS-i的行规 7
7.2.2 AS-i的网络结构 9
7.2.3 AS-i的通信机理 12
7.2.4 AS-i的报文 13
7.2.5 AS-i从站地址设定 15
7.2.6 AS-i主站操作 15
7.2.7 AS-i的工作过程 16
7.3 AS-i的扩展 18
7.3.1 概述 18
7.3.2 AS-i V2.1从站的编址和ID码 19
7.3.3 AS-i V2.1的模拟量处理功能 21
7.3.4 外围故障诊断 23
7.4 AS-i的安全工作 23
7.4.1 AS-i安全工作的概念 23
7.4.2 安全要求类别及标准 24
7.4.3 AS-i安全技术实现原理 25
7.4.4 AS-i安全监测控制器 27
7.4.5 组态软件Asimon的使用 29
7.4.6 AS-i安全工作举例 31
7.5 AS-i网络的接线和安装要点 33
7.6 AS-i应用举例 33
7.6.1 实例系统1 33
7.6.2 实例系统2 35
7.6.3 实例系统3 38
7.6.4 基于AS-i的传送带控制系统 39
本章小结 48
思考题与练习题 48
第8章 现场总线技术应用综合举例 1
8.1 使用现场总线技术要考虑的几个问题 1
8.1.1 为什么要选用现场总线技术？ 1
8.1.2 现场总线技术最适合什么使用场合？ 2
8.1.3 选择什么样的现场总线？ 2
8.1.4 如何组成和设计现场总线控制系统？ 3
8.2 PROFIBUS和AS-i常用产品介绍 6
8.2.1 PROFIBUS-DP常用产品介绍 6
8.2.2 PROFIBUS-PA常用产品介绍 11
8.2.3 AS-i常用产品介绍 14
8.3 现场总线技术应用综合举例 17
8.3.1 烟厂制丝线现场总线集成控制系统 18
8.3.2 切梗丝机现场总线控制系统 21
本章小结 24
思考题与练习题 25
第9章 工业以太网和PROFINET 1
9.1 以太网和IEEE802.3 1
9.1.1 以太网的产生 1
9.1.2 以太网的物理层 2
9.1.3 以太网的数据链路层 4
9.1.4 解决以太网竞争问题和提高服务质量的措施 5
9.2 因特网与TCP/IP协议 6
9.2.1 概述 6
9.2.2 TCP/IP协议 7
9.2.3 TCP/IP各层的功能 8
9.3 工业以太网 9
9.3.1 概述 9
9.3.2 需要解决的问题 10
9.3.3 工业以太网的现状 10
9.4 PROFINET 12
9.4.1 概述 12
9.4.2 PROFINET 的通信 13
9.4.3 PROFINET IO 16
9.4.4 PROFINET CBA 19
本章小结 21
思考题与练习题 22
第10章 现场总线中使用的OPC技术和IEC61131-3 编程语言 1
10.1 OPC技术 1
10.1.1 OPC技术简介 1
10.1.2 几种OPC中使用的微软技术 2
10.1.3 OPC的接口和服务器 4
10.1.4 OPC的应用 6
10.2 IEC61131-3概述 7
10.2.1 IEC61131产生的原因和发展历程 8
10.2.2 IEC61131-3的突出特点 11
10.3 IEC61131-3编程基础 12
10.3.1 程序组织单元POU 12
10.3.2 简单语言元素 14
10.3.3 数据类型 15
10.3.4 变量 18
10.3.5 系统配置 21
10.4 IEC61131-3的标准功能及功能块 24
10.4.1 标准功能 24
10.4.2 标准功能块 27
10.5 IEC61131-3编程语言及使用举例 29
10.5.1 梯形图LD 29
10.5.2 结构化文本ST 33
10.5.3 指令表IL 39
10.5.4 顺序功能图SFC 42
10.6 IEC61131-3应用实例程序设计 54
10.6.1 一个典型的现场总线控制系统中的底层实例 54
10.6.2 WAGO 750-833可编程总线控制器简介 55
10.6.3 控制程序设计 56
本章小节 57
思考题与练习题 57
参考文献
附录A 实验指导书 1
A.1 PROFIBUS-DP网络基础实验 1
A.1.1 实验目的 1
A.1.2 使用设备和装置 1
A.1.3 实验内容 1
A.1.4 实验报告要求 3
A.2 PROFIBUS-DP组态和简单调试实验 3
A.2.1 实验目的 3
A.2.2 使用设备和装置 3
A.2.3 实验内容 3
A.2.4 实验报告要求 4
A.3 PROFIBUS-DP报文分析及故障诊断实验 4
A.3.1 实验目的 4
A.3.2 使用设备和装置 4
A.3.3 实验内容 4
A.3.4 实验报告要求 5
A.4 PROFIBUS-DP应用实验1 5
A.4.1 实验目的 5
A.4.2 使用设备和装置 5
A.4.3 实验内容 5
A.4.4 实验报告要求 6
A.5 PROFIBUS-DP应用实验2 6
A.5.1 实验目的 6
A.5.2 使用设备和装置 6
A.5.3 实验内容 6
A.5.4 实验报告要求 6
A.6 PROFIBUS-DP应用实验3 7
A.6.1 实验目的 7
A.6.2 使用设备和装置 7
A.6.3 实验内容 7
A.6.4 实验报告要求 8
A.7 PROFIBUS-PA实验 8
A.7.1 实验目的 8
A.7.2 使用设备和装置 8
A.7.3 实验内容 8
A.7.4 实验报告要求 9
A.8 AS-i网络基础实验 9
A.8.1 实验目的 9
A.8.2 使用设备和装置 9
A.8.3 实验内容 10
A.8.4 实验报告要求 11
A.9 AS-i网络应用实验 11
A.9.1 实验目的 11
A.9.2 使用设备和装置 11
A.9.3 实验内容 11
A.9.4 实验报告要求 12
A.10 IEC61131-3编程实验1 12
A.10.1 实验目的 13
A.10.2 使用设备和装置 13
A.10.3 实验内容 13
A.10.4 实验报告要求 13
A.11 IEC61131-3编程实验2 13
A.11.1 实验目的 13
A.11.2 使用设备和装置 14
A.11.3 实验内容 14
A.11.4 实验报告要求 14
附录B PROFIBUS常用信息速查表
B-1 PROFIBUS-DP报文基本信息速查
B-2 DP-V0参数化报文速查信息
B-3 DP-V0 组态报文速查信息
B-4 DP-V0诊断报文速查信息
B-5 DP-V0诊断报文扩展诊断速查信息
B-6 DP-V0 全局控制报文速查信息
B-7 DP-V1扩展参数化报文速查信息
B-8 DP-V1 扩展组态报文速查信息
B-9 DP-V1 扩展诊断报文速查信息
B-10 DP-V1 MS1、MS2 通信功能码及报文速查信息
B-11 诊断响应报文常用速查信息
附录C 缩略语表
附录D 学习现场总线技术常用网站网址
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