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第1章 概述1

1.1 现场总线的产生和发展1

1.1.1 控制系统的发展1

1.1.2 现场总线的发展过程2

1.1.3 现场总线的发展趋势4

1.1.4 几种有影响的现场总线技术5

1.2 现场总线的特点与优点8

1.2.1 现场总线系统的技术特点8

1.2.2 现场总线的优点9

1.3 现场总线网络模型10

1.3.1 过程控制层11

1.3.2 制造执行层11

1.3.4 现场总线与局域网的区别12

1.3.3 企业资源规划层12

1.4 现场总线系统的集成13

1.4.1 控制系统的集成14

1.4.2 现场总线控制网络与DCS网络的集成15

1.4.3 现场总线控制网络与信息网络的集成15

1.4.4 网络集成的一些考虑16

第2章 现场总线技术17

2.1 基金会现场总线技术17

2.1.1 通信系统的组成及其相互关系17

2.1.2 网络拓扑20

2.1.3 基金会现场总线与ISO/OSI参考模型的关系22

2.1.4 物理层23

2.1.5 数据链路层24

2.1.6 现场总线访问子层26

2.1.7 现场总线报文规范层31

2.1.8 网络管理34

2.1.9 系统管理35

2.2 基金会现场总线的功能块37

2.2.1 功能模块38

2.2.2 现场总线智能仪表和设备的定义40

2.2.3 功能块的内部结构与功能块连接41

2.2.4 功能块在现场总线智能仪表中配置42

2.2.5 功能块的组合43

2.2.6 功能模块应用进程块对象的块参数43

2.2.7 功能块应用进程45

2.2.8 功能块的强度46

2.2.9 功能块的应用47

2.2.10 功能块参数状态和模式转换49

2.3.1 组态的定义52

2.3 基金会现场总线的组态52

2.3.2 系统组态和启动55

2.3.3 组态实例56

2.4 现场总线系统的网络布线和安装62

2.4.1 现场总线系统网络的拓扑结构62

2.4.2 现场总线系统的网络部件63

2.4.3 网络布线和安装66

2.5 PROFIBUS现场总线技术70

2.5.1 PROFIBUS概貌70

2.5.2 PROFIBUS协议结构70

2.5.3 PROFIBUS传输技术70

2.5.4 PROFIBUS总线存取协议73

2.5.5 PROFIBUS-DP74

2.5.6 PROFIBUS-PA77

2.5.7 PROFIBUS-FMS78

2.5.8 PROFIBUS在工厂自动化系统中的位置79

2.5.9 PROFIBUS控制系统组成79

2.5.10 PROFIBUS控制系统配置的几种形式80

第3章 OPC接口技术82

3.1 OPC的基本知识82

3.1.1 OPC简介82

3.1.2 OPC的目的82

3.1.3 OPC的特点83

3.1.4 OPC的对象与接口概述84

3.1.5 OPC的过程数据构造86

3.1.6 OPC的适用场合87

3.1.7 OPC基金会概况87

3.2.2 DA的机能88

3.2.1 DA的目的88

3.2 OPC的数据访问接口标准88

3.2.3 DA的对象与接口93

3.3 OPC的报警和事件接口标准96

3.3.1 AE的目的96

3.3.2 AE的机能97

3.3.3 AE的对象与接口99

3.4 OPC编程实例101

3.4.1 编程实例的结构101

3.4.2 HART仪表参数和OPC项的连接102

3.4.3 OPC数据传输的实现103

第4章 多现场总线控制系统软件结构105

4.1 现场总线控制系统的概念105

4.2.2 集散式控制系统106

4.2.1 可编程序逻辑控制器控制系统106

4.2 现场总线控制系统的组成106

4.2.3 现场总线控制系统107

4.3 现场总线控制系统的体系结构108

4.4 多现场总线控制系统软件结构113

4.4.1 概述113

4.4.2 现场总线控制系统的软件结构113

4.4.3 数据采集工作站及现场总线通信服务器114

4.4.4 实时数据库115

4.4.5 现场设备管理116

4.4.6 控制策略组态117

4.4.7 监控组态系统120

4.4.8 远程应用121

5.1 实时数据库简介124

第5章 现场总线控制系统实时数据库设计124

5.1.1 实时数据库发展背景125

5.1.2 实时数据库的应用125

5.2 实时数据库的特征126

5.2.1 实时数据库的时间相关性127

5.2.2 实时数据库的实时事务127

5.2.3 数据开放性129

5.2.4 数据的高速处理、网络传输130

5.3 实时数据库中的数据组织130

5.4 实时数据库的系统结构131

5.4.1 实时数据库的体系结构132

5.4.2 实时数据库组态工具132

5.4.3 实时数据库133

5.5 实时数据库开发策略133

5.5.3 开发实时数据库的技术准则134

5.5.2 确定实时数据库的基本架构134

5.5.1 确定实时数据库的功能134

5.6 实时数据库开发实例135

5.6.1 实时数据库的数据组织135

5.6.2 实时数据库的OPC接口设计137

5.6.3 实时数据库的界面设计138

5.6.4 实时数据库数据处理139

第6章 现场总线设备管理142

6.1 设备管理概述142

6.1.1 设备管理的产生142

6.1.2 设备管理的功能143

6.2 HART协议介绍145

6.2.1 HART协议物理层规范145

6.2.2 HART协议数据链路层规范146

6.2.3 HART协议的应用层规范150

6.3 HART仪表设备管理系统HDMS总体结构153

6.3.1 HDMS需要实现的功能153

6.3.2 HDMS总体结构153

6.4 HDMS设备管理模块154

6.4.1 HART仪表对象155

6.4.2 HART仪表的管理157

6.4.3 按“工厂管理”方式管理HART仪表158

6.4.4 按“设备连接”方式管理HART仪表161

6.4.5 按“厂商分类”方式管理HART仪表161

6.4.6 HART仪表的操作和HART扩展命令的处理162

6.4.7 HART内部参数的显示和保存168

6.5 HDMS通信模块169

6.5.1 串口的初始化的设置169

6.5.3 通信状态的显示170

6.5.2 HART帧的发送和接收170

6.6 OPC接口模块171

6.6.1 HDMS中OPC部分的结构171

6.6.2 HART仪表参数和OPC项的连接172

6.6.3 OPC数据传输的实现173

6.7 设备描述语言175

6.7.1 设备描述语言简介175

6.7.2 DDL的结构描述175

第7章 过程监控组态软件设计177

7.1 监控组态软件的发展177

7.1.1 监控组态软件的历史177

7.1.2 监控组态软件的特点178

7.2 监控组态软件的系统设计178

7.2.1 监控组态软件应具备的基本功能178

7.2.2 功能模块的划分179

7.2.3 开发环境及工具182

7.3 图形界面设计182

7.3.1 图形界面简介182

7.3.2 图形对象分类184

7.3.3 图形对象抽象化设计185

7.3.4 图形对象的操作设计185

7.3.5 图形对象的属性设计187

7.3.6 数据对象的分类190

7.3.7 变量分类191

7.3.8 数据对象的抽象化设计191

7.4 OPC集成设计192

7.4.1 OPC DA Client集成192

7.4.2 OPC AE Client集成197

7.5.1 VBA简介200

7.5 VBA集成设计200

7.5.2 APC对象模型简介202

7.5.3 集成VBA的一般方法204

7.5.4 ActiveX控件集成207

7.5.5 脚本的处理210

7.5.6 宏录制215

第8章 远程监控与组态软件的设计219

8.1 远程监控与组态系统简介219

8.1.1 软件的功能219

8.1.2 系统的性能要求219

8.1.3 运行环境220

8.2 基本概念与基本理论221

8.2.1 现有几种Internet应用实现模型简介221

8.2.3 TCP/IP协议族227

8.2.2 采用的Internet应用实现技术227

8.2.4 信息系统安全理论231

8.3 实时问题的解决议案235

8.3.1 网络吞吐量与监控信源特性235

8.3.2 字节流与比特流的差别236

8.3.3 UDP与TCP237

8.4 安全问题的解决方案237

8.5 远程监控与组态系统设计239

8.5.1 应用服务器的结构设计240

8.5.2 WWW服务的结构设计242

8.5.3 客户端的结构设计242

9.2 PLC简介247

9.2.1 PLC的定义247

第9章 现场总线控制系统与PLC系统的集成247

9.1 FCS与PLC的共存247

9.2.2 PLC的硬件组成248

9.2.3 PLC的特点及应用248

9.2.4 PLC、DCS与FCS249

9.3 TI505系列PLC通信协议249

9.3.1 TI505系列PLC简介249

9.3.2 TI505系列PLC串行数据传输规范250

9.4 TI505系列PCL OPC服务器设计253

9.4.1 PLC OPC数据服务器软件功能要求253

9.4.2 PLC OPC数据服务器软件结构255

9.4.3 PLC设备管理模块256

9.4.4 OPC接口模块(服务器端)263

9.5 PLC服务器在综合自动化系统中的集成267

9.6.1 银河YH-UDS-10以太网设备服务器268

9.6 PLC服务器系统基于以太网的扩展268

9.6.2 串行PLC设备通过YH-UDS-10连接至网络269

9.6.3 对于TI505系列PLC服务器的改进270

第10章 现场总线发展273

10.1 当前现场总线存在的问题273

10.2 工业以太网技术275

10.2.1 封装276

10.2.2 代理服务器280

10.2.3 实时通信系统281

10.2.4 嵌入以太网的I/O281

10.2.5 网络控制器282

10.2.6 以太网应用于工业现场的难点282

10.3 OPC技术285

10.4 Internet技术287

参考文献290