本书着眼于控制网络技术在自动化工程方面的实际应用，并兼顾通信产品开发的初步知识，内容涉及主流现场总线原理、具体的工业控制网络应用实例、控制网络的规划设计等。全书共分6 章，包括数字通信与网络技术基础、Modbus 网络及其应用、Profibus-DP 总线及其应用、CIP 网络、工业以太网与OPC 技术、HMI/SCADA 软件。为方便教学，本书配套了电子课件。
本书可作为普通高等院校、高等职业院校自动化、机电一体化等相关专业的教材，并可供相关工程技术人员使用。
第1章 数字通信与网络技术基础 1
1.1 数字通信基本原理 1
1.1.1 工业控制网络中常用术语1
1.1.2 通信系统基本概念 2
1.1.3 数字编码技术4
1.1.4 数据同步方式6
1.1.5 差错控制7
1.1.6 RS-485 串行通信接口 10
1.2 介质访问控制 13
1.2.1 网络拓扑结构 13
1.2.2 传输介质 14
1.2.3 介质访问控制标准 16
1.3 网络协议模型 17
1.3.1 OSI 网络协议模型 17
1.3.2 数据链路层与数据封装 19
1.3.3 各种控制网络与OSI 对照 21
1.4 现场总线与信息化集成技术 21
1.4.1 现场总线 21
1.4.2 制造企业信息集成技术 24
思考题 26
第2章 Modbus 网络及其应用 27
2.1 Modbus 工作过程 27
2.2 Modbus 报文格式 29
2.3 Modbus 测试软件 35
2.4 Modbus Plus 网络 36
2.5 PLC 的Modbus 功能 37
2.5.1 S7-1200 的Modbus 主/ 从站功能 37
2.5.2 S7-1200 的Modbus 应用实例 43
2.5.3 S7-200 的Modbus 主/ 从站功能 46
2.5.4 Modbus 无线网络实例 50
2.5.5 基于GPRS/4G/5G 的控制网络 54
思考题 59
第3章 Profibus-DP 总线及其应用 60
3.1 Profibus 协议 60
3.2 DP 的传输技术 63
3.2.1 传输编码 63
3.2.2 总线段结构 63
3.2.3 电缆与连接器 64
3.2.4 RS-485 中继器 65
3.2.5 光纤网络 66
3.3 DP 总线存取控制 68
3.3.1 DP 中的设备类型 69
3.3.2 令牌总线机制 69
3.3.3 DP 设备间的通信关系 70
3.3.4 主/ 从通信机制 71
3.3.5 固定的DP 循环 76
3.4 DP 的三个版本 78
3.4.1 DP-V0 78
3.4.2 DP-V1 80
3.4.3 DP-V2 81
3.4.4 GSD 文件 82
3.5 DP 数据链路层 84
3.5.1 SAP 功能 84
3.5.2 DP 报文格式 85
3.5.3 FC 的含义 87
3.5.4 报文分析 88
3.6 DP 应用层行规PROFIdrive 90
3.6.1 应用层行规 90
3.6.2 PROFIdrive 90
3.7 S7-300 PLC 与STEP 7 软件 93
3.8 S7-300/400 常用的组网方式 98
3.8.1 DP 方式 98
3.8.2 MPI 方式/PPI 方式 100
3.8.3 以太网方式 103
3.9 DP 故障诊断实例 105
思考题 109
第4章 CIP 网络 110
4.1 控制和信息协议 110
4.1.1 CIP 网络模型 110
4.1.2 CIP 的特点 112
4.1.3 CIP 对象模型 114
4.1.4 CIP 设备描述 116
4.2 DeviceNet 概述 116
4.3 DeviceNet 的物理层和传输介质 118
4.4 DeviceNet 的数据链路层 121
4.4.1 数据帧的格式 122
4.4.2 总线仲裁机制 124
4.4.3 错误诊断和故障界定机制 125
4.5 DeviceNet 应用层 126
4.5.1 连接 126
4.5.2 报文组 127
4.5.3 I/O 报文和显式报文 129
4.5.4 未连接报文管理器 131
4.5.5 预定义主/ 从连接组 132
4.6 DeviceNet 对象模型 133
4.7 ControlNet 134
4.7.1 物理层 135
4.7.2 CTDMA 135
4.7.3 网络更新时间 136
4.7.4 虚拟令牌与Keeper 138
4.7.5 MAC 帧格式 139
4.7.6 ControlNet 中的连接 139
思考题 140
第5章 工业以太网与OPC 技术 141
5.1 工业以太网 141
5.1.1 工业以太网现状与趋势 141
5.1.2 以太网帧格式 142
5.1.3 TCP/IP 143
5.1.4 交换式以太网 144
5.1.5 端口/MAC 地址映射表 144
5.1.6 其他 145
5.2 常用工业以太网 146
5.2.1 EtherNet/IP 146
5.2.2 Modbus TCP/IP 148
5.2.3 Profinet 149
5.2.4 EtherCAT 153
5.3 OPC 158
5.3.1 OPC 与COM 158
5.3.2 OPC 的数据访问方法 159
5.3.3 OPC 工作过程与对象层次模型 161
5.3.4 OPC 客户端访问 162
5.3.5 OPC UA 164
5.4 S7-1200/1500 系列PLC 与Portal 软件 166
5.4.1 S7-1200/1500 系列PLC 概述 166
5.4.2 S7-1200 CPU 逻辑存储区 168
5.4.3 程序块 169
5.4.4 TIA Portal 软件 173
5.5 S7-1200/1500 的以太网通信功能 173
5.5.1 Profinet IO 通信 173
5.5.2 开放式用户通信 180
5.5.3 ISO-on-TCP 通信 185
5.5.4 S7 通信 188
5.5.5 Modbus TCP 通信 190
思考题 194
第6章 HMI/SCADA 软件 195
6.1 组态王 196
6.2 组态王工程实例 200
思考题 207
参考文献 208
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