本书*大的特色就是案例丰富,来源于实战,突出“应用技术走向应用”的特点。
本书分为两篇。上篇主要介绍现场总线的基础知识,包含第1~5章。第1章介绍了几种典型的现场总线;第2章阐述了数据通信基础与网络互联技术,包括网络硬件、网络互联设备与技术、通信参考模型;第3、4、5章分别详细阐述DeviceNet、ControlNet和EtherNet/IP的网络模型、应用方法、组态软件等,并以实例说明它们的具体配置和使用方法。下篇主要阐述现场总线技术方面的应用网络案例,重在罗克韦尔PLC的三种总线技术的基本应用。罗克韦尔自动化公司以NetLinx技术的开放现场总线网络为核心,采用统一的Logix控制器和可视化平台,实现控制系统、批处理、运动/传动系统等的数据共享和信息无缝连接。 本书提供PPT课件和案例工程文件的免费下载,读者可以登录华信教育资源网(www.hxedu.com.cn)查找本书并下载。
郑发跃,北航硕士,高校教师,中国电子学会会员。对工业网络和现场总线技术有系统、深入的研究,并具备丰富的实践经验。主持过基于PLC的智能温度控制系统的研究、基于wifi的室内定位技术的研究、基于nRF24E1的无线传感网络节点设计等科研课题。所著图书实例丰富,指导性强。
目录
上篇 基 础 篇
第1章 现场总线概述 (2)
1.1 现场总线的发展 (2)
1.1.1 什么是现场总线 (2)
1.1.2 现场总线的特点 (3)
1.2 现场总线的应用领域 (4)
1.2.1 控制系统的层次 (4)
1.2.2 各种现场总线的应用范围 (5)
1.3 现场总线的标准 (6)
1.3.1 IEC61158的制定 (6)
1.3.2 关于IEC62026的情况 (7)
1.3.3 ISO11898 (7)
1.3.4 现场总线的国家标准及企业标准 (7)
1.4 几种典型的现场总线介绍 (8)
1.4.1 PROFIBUS (8)
1.4.2 FF现场总线基金会 (10)
1.4.3 CAN (12)
1.4.4 WorldFIP (13)
1.4.5 DeviceNet (13)
1.4.6 ASi (15)
1.4.7 Interbus (15)
1.4.8 部分现场总线技术特点总结 (16)
第2章 数据通信基础与网络互联 (17)
2.1 数据通信基础 (17)
2.1.1 基本概念 (17)
2.1.2 通信系统的组成 (19)
2.1.3 传输方式 (20)
2.1.4 传输模式 (20)
2.1.5 二进制表示方法 (21)
2.1.6 通信网络的拓扑结构 (21)
2.1.7 网络传输介质 (22)
2.1.8 数据交换方式 (23)
2.1.9 介质访问控制方式 (24)
2.1.10 差错控制 (25)
2.2 现场控制网络 (25)
2.2.1 现场控制网络的节点 (26)
2.2.2 现场控制网络的任务 (26)
2.2.3 现场控制网络的实时性 (26)
2.3 网络硬件 (27)
2.3.1 网络传输技术 (27)
2.3.2 局域网 (27)
2.3.3 城域网 (27)
2.3.4 广域网 (28)
2.3.5 无线网 (28)
2.3.6 互联网 (28)
2.4 网络互联 (28)
2.4.1 基本概念 (28)
2.4.2 网络互联规范 (29)
2.4.3 网络互联和操作系统 (29)
2.4.4 现场控制网络互联 (29)
2.5 网络互联设备 (29)
2.5.1 中继器 (29)
2.5.2 网桥 (30)
2.5.3 路由器 (30)
2.5.4 网关 (30)
2.6 通信参考模型 (31)
2.6.1 OSI参考模型 (31)
2.6.2 TCP/IP参考模型 (32)
2.6.3 OSI参考模型和TCP/IP参考模型的比较 (33)
2.6.4 现场总线的通信模型 (34)
第3章 DeviceNet (35)
3.1 概述 (35)
3.2 网络模型 (37)
3.2.1 DeviceNet传输介质 (38)
3.2.2 媒体访问单元 (39)
3.2.3 物理层信号(PLS) (41)
3.2.4 媒体访问控制 (41)
3.2.5 逻辑链路控制 (46)
3.2.6 应用层 (46)
3.3 DeviceNet应用 (52)
3.3.1 DeviceNet优势 (52)
3.3.2 DeviceNet规划和安装 (52)
3.3.3 DeviceNet网络上的自动设备更新 (56)
3.4 网络组态软件RSNetWorx for DeviceNet (56)
3.5 DeviceNet应用举例 (56)
3.6 小结 (69)
第4章 ControlNet (70)
4.1 概述 (70)
4.2 ControlNet的网络模型 (71)
4.2.1 物理层 (71)
4.2.2 数据链路层 (74)
4.3 ControlNet的应用 (80)
4.3.1 产品简介 (80)
4.3.2 网络规划 (82)
4.3.3 同轴电缆系统 (85)
4.3.4 光纤介质系统 (89)
4.3.5 性能优化 (94)
4.4 网络组态软件 (95)
4.5 应用举例 (97)
4.5.1 演示生产者/消费者模式 (97)
4.5.2 远程终端控制 (102)
4.5.3 在钢铁行业的应用 (113)
4.6 小结 (114)
第5章 EtherNet/IP (115)
5.1 概述 (115)
5.2 网络模型 (117)
5.2.1 物理层 (117)
5.2.2 数据链路层 (123)
5.2.3 网络层与传输层 (123)
5.2.4 应用层 (125)
5.3 EtherNet/IP应用 (126)
5.3.1 优势应用 (126)
5.3.2 产品简介 (127)
5.3.3 网络规划 (130)
5.3.4 工业以太网交换机 (134)
5.4 EtherNet/IP应用举例 (138)
5.4.1 简单应用举例 (138)
5.4.2 在汽车行业的应用 (149)
5.5 小结 (150)
下篇 案 例 篇
案例1 CompactLogix系列PLC的硬件结构、模块特性及安装 (152)
案例2 Flex I/O硬件结构、功能特性及安装 (160)
案例3 RSLogix 5000基本使用案例 (166)
案例4 本地I/O及通信主站硬件组态 (173)
案例5 程序结构及简单编程方法 (180)
案例6 复杂编程方法 (192)
案例7 基本指令编程―数字量输入/输出 (202)
案例8 基本指令编程―模拟量输出 (206)
案例9 基本指令编程―流水灯控制 (209)
案例10 工业以太网EtherNet/IP组网―电动机启停及转速控制 (213)
案例11 工业以太网EtherNet/IP组网―电动机开环控制 (218)
案例12 现场总线ControlNet组网―电动机的启停及转速控制 (224)
案例13 现场总线ControlNet组网―电动机开环控制 (232)
案例14 现场总线DeviceNet组网―电动机启停及转速控制 (240)
案例15 现场总线DeviceNet组网―电动机开环控制 (247)
案例16 FactoryTalk View基本使用 (257)
案例17 FactoryTalk View与PLC进行EtherNet/IP网络通信 (273)
案例18 FactoryTalk View与PLC进行ControlNet网络通信 (292)
案例19 FactoryTalk View与PLC进行DeviceNet网络通信 (299)
参考文献 (306)
随着信息技术的发展及其在控制领域的广泛应用,工业网络技术已经成为管理、检测、控制的全局性网络。工业控制网络技术对现代工业企业生产实现网络化控制具有重要的促进作用。编写此书的目的就是为了满足当前相关专业的教学与工程技术人员的学习需要。
本书系统介绍了数据通信基础与网络互联技术,参照OSI参考模型,着重分析了DeviceNet、ControlNet和EtherNet/IP三种现场总线的网络模型、应用方法、组态软件等,并以实例说明它们的具体配置和使用方法。在理论学习的基础上,深入进行相关案例实践,让读者系统掌握罗克韦尔现场总线技术知识及应用技术。
全书分两篇。上篇主要介绍现场总线的基础知识,包含第1~5章。第1章介绍了几种典型的现场总线;第2章阐述数据通信基础与网络互联技术,包括网络硬件、网络互联设备与技术、通信参考模型;第3、4、5章分别详细阐述了DeviceNet、ControlNet和EtherNet/IP,它们各具不同的网络模型,有各自的特点和使用场合,并用实例演示了各种网络的使用方法。下篇主要通过实践操作案例,掌握罗克韦尔PLC的主要应用技术。首先认识CompactLogix系列PLC和Flex I/O的硬件结构及安装与组态,再学习利用编程软件RSLogix5000完成几个案例的编程操作;然后利用DeviceNet、ControlNet和EtherNet/IP三种总线技术组网,实现电动机的启停、转速控制和开环控制;最后学习使用FactoryTalk View,运用FactoryTalk View与PLC进行三种总线技术的网络通信。
本书由郑发跃、李宏昭、吕健编著,参与本书编写的还有郑永刚、曲鸣飞、赵丹、陈容红、崔健、邱利军、张赛昆、薛梅、刘大千。本书得到西安市地下铁道有限责任公司机电设备处的帮助,在此表示衷心感谢!在编写过程中参考了大量相关文献和著作,再次向这些文献的作者致以诚挚的谢意!
由于作者水平所限,加之工业网络技术的不断发展,错误和不妥之处在所难免,敬请广大读者批评指正。
编著者
这本书的名字《工业网络和现场总线技术基础与案例》让我眼前一亮,因为我一直在寻找一本能够系统性地梳理工业通信技术脉络的读物。我深知,在当今工业4.0和智能制造的大背景下,高效、可靠的工业网络是实现自动化和信息化的基石。因此,我非常期待这本书能够从最基本的概念入手,详细介绍工业网络的分类,如串行通信、并行通信,以及各种现场总线的产生背景、发展历程和技术特点。我希望书中能够深入讲解诸如CAN、Ethernet/IP、Profinet等主流现场总线的通信协议栈、数据交换方式、拓扑结构以及它们在不同行业(如电力、石化、制造业)中的典型应用。更重要的是,“案例”部分是我特别关注的。我希望能够看到一些精心挑选的、具有代表性的工业自动化项目案例,这些案例应该能清晰地展现出如何根据具体的应用场景(例如,一个大型化工厂的DCS系统,或是一个高精度数控机床的运动控制网络)来设计、实施和优化工业网络。我期待书中能够包含对案例中遇到的技术难题的深入分析,以及作者是如何利用理论知识和实践经验来解决这些问题的。如果书中还能提供一些关于网络安全、诊断和维护方面的实用技巧,那这本书的价值将得到极大的提升。
评分拿到这本书,我心里其实是挺纠结的。一方面,我对工业自动化领域一直抱有浓厚的兴趣,尤其是在越来越智能化的今天,理解设备之间如何“沟通”显得尤为重要。这本书的名字《工业网络和现场总线技术基础与案例》听起来就挺对我的胃口的,它承诺了“基础”和“案例”,这正是我这种初学者最需要的,既能学到理论,又能看到实际的应用。我期待的是,它能从最基础的概念讲起,比如什么是工业网络,为什么要用现场总线,以及它们与我们日常接触的IT网络有什么本质区别。我希望里面能详细解释各种总线协议,像是Profibus、CANopen、Ethernet/IP等等,不仅仅是罗列一下,而是深入剖析它们的通信原理、电气特性、在不同工业场景下的优缺点,以及它们是如何解决工业现场严苛环境下的通信难题的。更重要的是,我非常看重“案例”部分,希望它能提供一些真实世界的项目实施案例,比如在一个自动化生产线上,如何选择合适的现场总线,如何进行布线和组态,遇到的实际问题有哪些,以及作者是如何一步步解决的。这些案例能帮助我建立起一个完整的知识体系,将书本上的理论知识与实际工作场景联系起来,让我觉得学到的东西是有用的,并且能够指导我的实践。如果没有这些,即便理论讲得再多,也只是纸上谈兵,无法真正解决实际工作中的问题。
评分《工业网络和现场总线技术基础与案例》这个书名,让我觉得它非常贴合当前工业自动化领域发展的需求。在我看来,工业网络和现场总线技术是实现智能工厂的核心要素,理解它们是每个自动化工程师必备的技能。我期望这本书能够为我打开一扇理解工业通信世界的窗户。我希望能从中学习到工业网络和现场总线的基本原理,比如什么是实时性、确定性通信,以及各种总线协议(如AS-i、DeviceNet、CC-Link等)在电气特性、数据传输速率、通信模式上的差异和选择依据。我尤其希望“案例”部分能够提供一些非常接地气的实例,例如,在一个自动化仓储系统中,如何利用现场总线实现AGV与上位管理系统的无缝通信;或者是在一个新能源汽车的生产线上,如何通过工业以太网实现机器人与PLC之间的高速数据交互。我希望能看到这些案例中关于系统架构设计、网络拓扑选择、设备选型、参数配置以及调试过程的详细描述。如果书中还能包含一些关于网络故障排查的实用方法,例如如何使用抓包工具来分析通信异常,或者是在面临不同厂商设备兼容性问题时如何进行协调,那这本书对我而言将是无价之宝,能够帮助我更好地应对工作中遇到的各种复杂情况。
评分读完《工业网络和现场总线技术基础与案例》的目录,我最大的感受是它似乎触及了我一直以来在学习工业自动化过程中遇到的一个重要“断点”。在我看来,工业网络和现场总线技术是连接了“智能”与“实体”的关键桥梁。我希望这本书能够不仅仅是停留在理论的介绍,而是能够像一位经验丰富的工程师,手把手地教我如何去理解和应用这些技术。例如,对于“基础”部分,我期待它能详细阐述不同现场总线技术(如Modbus, Profinet, Foundation Fieldbus等)在物理层、数据链路层、应用层等方面的具体实现方式,以及它们各自的优势和劣势。我希望能够了解这些技术是如何在高干扰、恶劣的工业环境下保证通信的稳定性和可靠性的。而“案例”部分,我则更期待看到一些具有实际指导意义的工程实践。比如,在一个复杂的流程工业项目中,如何根据工艺需求、成本预算、未来扩展性等因素,选择最合适的现场总线方案?如何进行现场总线的网络设计、设备选型、接线规范、系统集成和调试?书中是否会给出一些避免常见误区的建议,以及解决实际问题的方法和步骤?如果这本书能够提供一些关于不同品牌设备在同一现场总线上的互联互通的经验,或者是在故障诊断时如何利用网络分析工具进行排查,那将是对我工作能力的极大提升。
评分这本书的封面设计很朴实,但题目《工业网络和现场总线技术基础与案例》却立刻吸引了我。我是一名在工厂车间工作的技术人员,长期以来,我们车间里的各种设备,从PLC到传感器,再到执行器,它们之间的数据传输总是让我感到有些神秘。我总觉得,如果能深入理解这些“幕后英雄”的工作原理,我能更有效地排查故障,优化生产流程,甚至提升设备的整体性能。我非常期待这本书能够深入浅出地讲解工业网络和现场总线的概念,尤其是那些在实际生产中应用广泛的技术,比如Ethernet/IP,或者是在汽车制造领域常见的CAN总线。我希望作者能够用清晰易懂的语言,结合生动的图示,来解释这些技术的核心要点,比如数据包的结构、通信的时序、节点寻址等。同时,我更加看重书中的“案例”部分。我希望能够看到一些具体的、有代表性的应用案例,比如在一个食品生产线上,如何使用现场总线实现温度、压力、流量等数据的实时采集和传输;或者是在一个机械加工车间,如何通过工业以太网实现多台数控机床的协同工作。我期待这些案例能够详细描述项目的背景、面临的挑战、所使用的技术方案、实施过程中的细节以及最终取得的成效。如果书中能够包含一些在实际工程中经常遇到的问题和解决方案,那这本书对我来说就太有价值了。
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