本书以现场总线及控制网络技术为基线，阐述现场总线、计算机网络与控制网络的基本知识，突出控制网络技术的特点与优势。在追踪国内外该领域理论与技术发展的基础上，阐述几种典型现场总线的相关理论知识，深入描述各自的技术特点、通信控制芯片、接口电路以及控制网络的设计与应用等方面的内容。重点介绍了串行通信、LonWorks、FF、PROFIBUS、CAN、AS-i以及工业以太网控制网络与现场总线系统技术，并介绍了控制网络系统的集成技术以及工业数据交换中的OPC技术。

前　言

第1 章　概述 1

1. 1　现场总线与控制网络简介 1

1. 1. 1　现场总线 1

1. 1. 2　控制网络 4

1. 2　控制网络在企业网络系统中的作用 10

1. 2. 1　企业网络系统 10

1. 2. 2　控制网络的地位与作用 12

1. 3　控制网络的应用现状与标准化 12

1. 3. 1　应用现状 12

1. 3. 2　控制网络的标准化 13

第1 章习题 14

第2 章　数据通信与控制网络基础 15

2. 1　数据通信 15

2. 1. 1　通信系统模型 15

2. 1. 2　通信系统的性能指标 16

2. 1. 3　数据编码 17

2. 1. 4　通信线路的工作方式 20

2. 1. 5　差错控制 21

2. 2　通信参考模型 24

2. 2. 1　OSI 参考模型 24

2. 2. 2　TCP/ IP 参考模型 26

2. 2. 3　现场总线的通信模型 28

2. 3　传输介质与介质访问控制方式 29

2. 3. 1　传输介质 29

2. 3. 2　介质的访问控制方式 32

2. 4　控制网络的特性 34

2. 4. 1　控制网络的节点 35

2. 4. 2　控制网络的任务与工作环境 35

2. 4. 3　控制网络的实时性要求 36

第2 章习题 37

第3 章　通用串行端口的数据通信 38

3. 1　串行通信技术基础 38

Ⅴ

3. 1. 1　串行通信的基本概念 38

3. 1. 2　串行异步通信数据格式 40

3. 2　EIA￣232￣D 串行通信接口技术 40

3. 2. 1　EIA￣232￣D 接口 40

3. 2. 2　EIA￣232￣D 通信接口的互联 42

3. 2. 3　EIA￣232￣D 驱动器/接收器 42

3. 2. 4　EIA￣232￣D 串行通信在温度采集系统中的应用 43

3. 3　EIA￣485 串行通信接口技术 49

3. 3. 1　EIA￣485 接口 49

3. 3. 2　EIA￣485 收发器 50

3. 3. 3　EIA￣485 接口的典型应用 51

3. 3. 4　EIA￣485 网络互联 52

第3 章习题 54

第4 章　LonWorks 控制网络 55

4. 1　LonWorks 技术特点 55

4. 2　LonTalk 协议 56

4. 2. 1　LonTalk 协议简介 56

4. 2. 2　LonTalk 的各层协议与功能 58

4. 2. 3　LonTalk 协议其他方面的问题 62

4. 3　LonWorks 通信控制器———神经元芯片 62

4. 3. 1　概述 62

4. 3. 2　神经元芯片的结构 63

4. 3. 3　神经元芯片应用I/ O 68

4. 4　通信收发器 70

4. 4. 1　双绞线收发器 70

4. 4. 2　电力线收发器 71

4. 4. 3　智能收发器 72

4. 4. 4　其他收发器 74

4. 5　路由器和网络接口 75

4. 5. 1　路由器 75

4. 5. 2　网络接口 78

4. 6　LNS 网络技术 82

4. 6. 1　简介 82

4. 6. 2　LNS 编程模式与LNS 构架 82

4. 6. 3　网络服务与LCA 数据库 83

4. 7　LonWorks 开发工具 85

4. 7. 1　节点开发工具 85

4. 7. 2　网络工具 86 [1]

4. 8　LonWorks 地铁车辆监控应用实例 95

4. 8. 1　系统概述与总体框架 95

4. 8. 2　处理器STC 89C52 与外围电路设计 97

4. 8. 3　神经元芯片和收发器的选择 98

第4 章习题 99

第5 章　FF 技术 100

5. 1　FF 主要技术概述 100

5. 1. 1　通信模型 102

5. 1. 2　网络管理与系统管理 116

5. 1. 3　设备信息文件 124

5. 2　FF 应用 127

5. 2. 1　FF 网络设计 127

5. 2. 2　FF 在市区热网测量系统中的应用 132

5. 2. 3　FF 在粉煤灰输送中的应用 138

第5 章习题 140

第6 章　PROFIBUS 总线技术 141

6. 1　PROFIBUS 控制系统组成 141

6. 2　PROFIBUS 基本特性 142

6. 3　PROFIBUS￣FMS 145

6. 4　PROFIBUS￣DP 147

6. 5　PROFIBUS￣PA 150

6. 6　PROFIBUS 的应用 153

6. 6. 1　S7￣200 PLC 与S7￣300 PLC 之间总线通信的实现 153

6. 6. 2　PROFIBUS 在制冷站监控系统中的应用 158

第6 章习题 160

第7 章　CAN 总线技术 161

7. 1　CAN 总线简介 161

7. 1. 1　CAN 总线的发展历程 161

7. 1. 2　CAN 总线的特点 163

7. 1. 3　CAN 总线的位数值表示与通信距离 163

7. 2　CAN 技术规范 164

7. 2. 1　CAN 技术基础 164

7. 2. 2　报文传输 167

7. 2. 3　报文滤波与报文校验 173

7. 2. 4　编码与错误处理 174

7. 2. 5　故障界定与振荡器容差 174

7. 2. 6　位定时要求 176

7. 3　CAN 器件及节点设计 177

7. 3. 1　独立CAN 控制器 177

Ⅶ

7. 3. 2　CAN 总线收发器———PCA82C250 186

7. 3. 3　I/ O 器件———P82C150 及节点开发 188

7. 4　CAN 总线控制系统的应用 190

7. 4. 1　汽车内部CAN 总线解决方案 190

7. 4. 2　CAN 总线立体车库控制系统 191

7. 4. 3　CAN 通信的接口设计与报文设计 192

第7 章习题 195

第8 章　AS￣i 总线技术 196

8. 1　AS￣i 总线概述 196

8. 1. 1　AS￣i 总线技术特点 196

8. 1. 2　AS￣i 总线体系结构 197

8. 1. 3　AS￣i 总线传输系统 199

8. 2　AS￣i 总线的从机与主机 200

8. 2. 1　AS￣i 从机 200

8. 2. 2　AS￣i 主机 203

8. 3　AS￣i 技术应用 204

8. 3. 1　AS￣i 总线系统工业模块和元器件 204

8. 3. 2　AS￣i 总线在制冷站辅助控制系统中的应用 210

第8 章习题 212

第9 章　工业以太网技术 213

9. 1　工业以太网技术概述 213

9. 2　工业以太网协议 215

9. 3　工业以太网应用 218

9. 3. 1　PROFINET CBA 技术 218

9. 3. 2　基于工业以太网的抄表系统 221

第9 章习题 226

第10 章　控制网络集成与OPC 技术 227

10. 1　控制网络集成 227

10. 1. 1　FCS 和DCS 的集成方法 227

10. 1. 2　FCS 和Intranet 的集成方法 230

10. 2　OPC 技术 231

10. 2. 1　OPC 技术基础 231

10. 2. 2　基于OPC 技术的系统级集成方法 240

10. 3　OPC 应用示例 240

第10 章习题 246

参考文献 247