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第1章　控制网络概述1

1.1　信息网络与控制网络1

1.2　控制网络的应用背景2

1.3　IEC 61158现场总线标准简介4

1.4　典型现场总线简介6

1.4.1 IEC 61158技术规范6

1.4.2　ControlNet现场总线7

1.4.3　Profibus现场总线8

1.4.4 P-NET现场总线9

1.4.5　H2-HSE现场总线11

1.4.6　Swiftnet现场总线12

1.4.7　WorldFIP现场总线12

1.4.8　Interbus现场总线13

1.4.9 IEC 62026现场总线标准简介15

1.5　工业生产过程对现场总线的要求17

1.5.1　现场总线的基本功能18

1.5.2　现场总线的实时性能18

1.5.3　现场总线的结构19

1.6　递阶分布式控制系统20

第2章　数据通信理论基础23

2.1　数据的同步与异步传输23

2.1.1 同步传输23

2.1.2　异步传输24

2.1.3　通信方式举例25

2.2　数据的编码与传输方式26

2.2.1　数据的编码26

2.2.2　数据的传输28

2.3 网络拓扑结构与传输介质30

2.3.1　拓扑结构30

2.3.2　传输介质32

2.4.1　点对点通信35

2.4　点对点通信与广播式通信35

2.4.2　点对点式网络36

2.4.3　广播式网络36

2.5　数据帧的同步方式36

2.5.1　字节计数法36

2.5.2　使用字符填充的首尾定界符法37

2.5.3　使用比特填充的首尾定界符法37

2.5.4　违法编码法37

2.6　数据检错方法37

2.6.1　奇偶校验码38

2.6.2　循环冗余码40

2.7.1　汉明码的概念43

2.7.2　汉明码的生成与接收求解举例43

2.7　数据纠错方法43

2.8　差错控制44

2.8.1　差错产生的原因44

2.8.2　差错控制概念45

2.8.3　差错控制方法45

2.9　流量的控制与滑动窗口协议48

2.9.1　滑动窗口机制48

2.9.2 流量控制49

2.10 网络交换技术与路由技术50

2.10.1　网络交换技术50

2.10.2　路由技术55

2.11　通带传输与多路复用技术59

2.11.1　通带传输59

2.11.2　多路复用技术60

3.1.2 网络体系结构及其划分所遵循的原则62

3.1.1 网络协议62

第3章　OSI参考模型与现场总线体系结构62

3.1　网络协议与层次62

3.2　OSI/RM层次模型63

3.2.1 OSI的历史63

3.2.2　OSI层次模型64

3.3　服务类型与服务原语66

3.3.1　传输层在OSI中的地位和作用66

3.3.2　传输服务66

3.3.3　服务质量67

3.3.4　传输层协议等级68

3.3.5　传输服务原语68

3.4　OSI模型中的传输过程69

3.4.1　OSI模型中数据的实际传递过程69

3.4.2　数据链路控制协议69

3.5.1　现场总线的结构特点76

3.4.3　关于网络安全和保密76

3.5　现场总线体系结构76

3.5.2　现场总线的体系结构77

3.5.3　现场总线的技术特点78

第4章　RS-232和RS-485通信80

4.1　串行通信基础80

4.1.1　传输位率与通信线长度之间的关系曲线80

4.1.2　单端线路驱动器与接收器81

4.1.3　差分线路接收器82

4.1.4　平衡驱动与差分接收82

4.2　通用异步串行通信接口82

4.2.1　RS-232C的技术条件83

4.2.2　RS-232C的端口定义及连接83

4.2.3　硬件接口电路设计85

4.3.1　RS-485网络结构及通信控制87

4.3　RS-485通信标准87

4.3.2　RS-485网络的电压偏置88

4.3.3　RS-485网络的终端匹配89

4.3.4　RS-485网络抗干扰与保护89

4.3.5　RS-485接口芯片与微控制器的连接91

4.4　嵌入式控制系统通信软件设计91

4.4.1　RS-232通信软件设计91

4.4.2　RS-485通信软件设计94

4.4.3　通信“软件狗”监测定时器设计96

第5章　典型现场总线解析98

5.1　常用现场总线媒体访问控制技术98

5.1.1　载波监听、多路存取／冲突检测98

5.1.2　令牌总线101

5.1.3　主从媒体访问控制105

5.2 CAN总线的工作原理106

5.1.4　总线竞争的仲裁规则106

5.2.1 CAN总线数据链路控制107

5.2.2 CAN总线的基本性能108

5.2.3 CAN总线的基本概念108

5.2.4　CAN总线的位同步与帧同步111

5.2.5 CAN总线的仲裁规则113

5.3 CAN总线的结构特点114

5.3.1 CAN的分层结构114

5.3.3 MAC子层功能115

5.3.2 LLC子层功能115

5.3.4 MAC子层结构116

5.3.5 网络间LLC层和MAC层之间的相互关系120

5.3.6 CAN总线的管理机制121

5.4　CAN总线的应用实例122

5.4.1 CAN结点构造122

5.4.2　SJA1000123

5.4.3 TJA1050126

5.5 CC-Link总线的工作原理127

5.5.1 CC-Link现场总线MAC层协议128

5.5.2 CC-Link现场总线支持的传输类型130

5.6 CC-Link总线的结构特点131

5.6.1 CC-Link现场总线帧的基本格式131

5.6.2 CC-Link现场总线系统的优化132

5.7 CC-Link总线的应用实例134

5.7.1　平台的组成134

5.7.2　站的设定（以X轴为例）135

5.7.3　运动过程136

5.8　ControlNet总线的工作原理137

5.8.1 通信模式与MAC帧的结构137

5.8.2 并存时间多路存取（CTDMA）技术138

5.9　ControlNet总线的结构特点140

6.1　现场总线应用层的功能141

第6章　现场总线应用层的研究与设计141

6.2 基于CAN总线的CANOpen协议解析142

6.2.1 CANOpen的通信对象142

6.2.2　标识符的地址分配143

6.2.3 CANOpen的通信模式144

6.3 CANOpen最小系统145

6.3.1 CANOpen的网络管理——初始化和具体操作146

6.3.2 CANOpen的网络管理——执行147

6.3.3 CANOpen的结点保护148

6.4　CANOpen中的数据通信对象的比较148

6.4.1　过程数据实体转换方式149

6.4.2　CANOpen的过程数据实体举例149

6.4.3 PDO的重新配置149

6.4.4　PDO的传送方式150

6.5.1　通信适配器硬件系统设计151

6.4.5 PDO的禁止时间151

6.5 基于CAN总线的DeviceNet应用151

6.5.2　通信适配器软件系统设计152

第7章 网络控制系统和工业以太网154

7.1　网络控制系统154

7.1.1 网络控制系统的局限性155

7.1.2 网络控制系统的评价标准156

7.1.3 网络控制系统中的数据特性156

7.1.4 网络控制系统中信息的延迟157

7.1.5 网络控制系统中的数据特征158

7.2　基于网络控制的多Agent159

7.2.1 网络控制系统理论概述159

7.2.2　Agent概念的发展159

7.2.4　基于“黑板”结构的网络数据共享160

7.2.3 Agent、智能Agent和多Agent的关系160

7.3　网络控制技术解析162

7.3.1 主导技术162

7.3.2　辅助技术163

7.3.3　几种常用协议的技术构成165

7.4 工业以太网与TCP/IP协议166

7.4.1 工业以太网166

7.4.2 TCP/IP协议172

7.5 网络互联与因特网180

7.5.1 网络互联的概念180

7.5.2　网络互联的任务182

7.5.3 网络互联中的路由选择与分段182

7.5.4　网络互联设备183

7.5.5　从网络互联到因特网185

8.1.1 问题的提出189

8.1.2　扩频通信原理及组建无线专网系统的优势189

8.1　基于扩频技术的无线网络应用189

第8章 网络控制系统实例剖析189

8.1.3　海岛间无线网络工程建设196

8.2 基于CAN总线的网络电子天平201

8.2.1 双向加力式电子天平的基本原理202

8.2.2　模拟电路闭环调节系统分析203

8.2.3　双向加力式电子天平的工作原理205

8.2.4　双向加力式电子天平的总体设计206

8.2.5　网络电子天平208

8.3　卡机联动加油机通信模式解析210

8.3.1 IC卡加油计算机网络系统210

8.3.2　加油站管理控制子系统210

8.3.3　卡机联动加油机211

8.3.4　卡机联动加油机通信协议举例212

8.3.6　需要加强的问题218

8.3.5　卡机联动加油机通信模式的选择218

8.4　RS-232接口通信协议转换器设计219

8.4.1　RS-232/RS-485通信协议转换器219

8.4.2 RS-232/CAN总线协议转换器223

8.5　选矿厂监控系统设计224

8.5.1　计算机监控系统硬件设计方案选择224

8.5.2　系统总体硬件组成224

8.5.4　下位机电路的设计225

8.5.3　主要监控任务简介225

8.5.5　通信接口设计227

8.5.6　系统采用的硬件抗干扰技术228

8.5.7　通信协议设计231

8.5.8　下位机软件设计233

8.5.9　智能诊断程序设计240

8.5.10　开关量数字滤波程序设计241

8.5.11　软件抗干扰技术243

8.6.1　系统结构及硬件设计244

8.6 基于CAN总线的楼宇设备控制系统设计244

8.6.2　通信结点软件设计248

8.6.3　上位机基本操作界面介绍250

8.7　异步路由在工业城域网中的应用251

8.7.1 网络城域化的需求251

8.7.2　异步路由的应用251

8.7.3　通信服务器用作异步路由251

8.7.4　异步路由应用举例252

8.8　基于多Agent的多机械手协调工作控制253

8.8.1 问题的提出253

8.8.2　各Agent的控制要求254

8.8.3　多Agent间的互联结构255

8.8.4　多机械手的协调工作控制256

第9章　本钢冷轧网络系统260

9.1　本钢冷轧系统概述260

9.2　JISNET以太网下的过程／管理自动化261

9.2.1　Ethernet的几个概念262

9.2.2　JISNET网络简介262

9.2.3 以太网／JISNET网络结构263

9.2.4 以太网／JISNET网在冷轧系统中的应用264

9.3　Optobus光纤网下的基础自动化268

9.3.1　Optobus网络结构269

9.3.2　Optobus网络主要设备272

9.4 CAN总线下的设备层网络278

9.4.1 CAN总线与MV900变频器的数据交换279

9.4.2 HPCi80 CAN232通信卡281

9.4.3 CAN总线接口及接线281

9.4.4　CAN总线在检查台控制中的应用283

9.4.5 HPCi80工控机与CAN总线的数据交换284

9.4.6 检查台GE90-70与HPCi80之间的数据交换284

参考文献286