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第1章 实时工业网络概述1

1.1实时工业网络的基本概念1

1.1.1实时工业网络的组成1

1.1.2实时工业网络的任务3

1.1.3实时工业网络的实时性3

1.2实时工业网络的分类3

1.2.1工业控制网络的分类3

1.2.2实时工业网络的分类3

1.3实时工业网络的主要功能与发展6

1.3.1实时工业网络的主要功能6

1.3.2实时工业网络的主要特点6

1.3.3实时工业网络的发展方向7

1.4小结8

1.5习题8

第2章 数据通信与网络互连基础9

2.1数据通信基础9

2.1.1基本概念9

2.1.2通信网络的拓扑结构11

2.1.3网络传输介质12

2.1.4数据交换技术13

2.1.5差错控制方法16

2.2通信参考模型17

2.2.1 OSI参考模型的基本概念17

2.2.2 TCP/IP参考模型20

2.3网络互连基础21

2.3.1网络互连的基本概念21

2.3.2网络互连设备23

2.3.3实时工业网络的互连25

2.4实时工业网络通信基础25

2.4.1实时工业网络通信模型26

2.4.2工业无线网络通信特点29

2.4.3工业无线网络通信协议31

2.5小结32

2.6习题32

第3章 常用现场总线技术33

3.1 PROFIBUS总线33

3.1.1 PROFIBUS概述33

3.1.2 PROFIBUS的特点35

3.1.3 PROFIBUS的通信模型35

3.1.4 PROFIBUS的实现41

3.1.5 PROFIBUS控制系统的集成53

3.2 HART总线62

3.2.1 HART概述62

3.2.2 HART的协议结构64

3.2.3 HART的通信模型65

3.2.4开发HART通信协议智能仪表的工作步骤67

3.2.5 HART控制网络的设计67

3.2.6 HART的控制网络实例80

3.3小结94

3.4习题94

第4章 实时工业以太网技术95

4.1工业以太网95

4.1.1工业以太网与以太网95

4.1.2工业以太网的特色技术97

4.1.3通信非确定性的缓解措施99

4.1.4以太网的物理连接100

4.1.5以太网的数据帧101

4.1.6以太网的TCP/IP协议103

4.2实时工业以太网109

4.2.1几种实时以太网的通信参考模型109

4.2.2实时以太网的媒体访问控制110

4.2.3 IEEE 1588精确时间同步协议111

4.3 EPA控制网络的设计112

4.3.1 EPA技术简介112

4.3.2 EPA网络拓扑结构112

4.3.3 EPA通信协议114

4.3.4 EPA应用层通信协议栈的设计与实现116

4.3.5 EPA时间同步技术133

4.3.6 EPA确定性调度技术145

4.4 PROFINET150

4.4.1 PROFINET的网络连接150

4.4.2 IO设备模型及其数据交换152

4.4.3组件模型及其数据交换157

4.4.4 PROFINET通信的实时性159

4.4.5 PROFINET与其他现场总线系统的集成161

4.4.6 PROFINET的IP地址管理与数据集成162

4.5 EtherNet/IP164

4.5.1 EtherNet/IP的通信参考模型164

4.5.2 CIP的对象与标识165

4.5.3 EtherNet/IP的报文种类166

4.5.4 EtherNet/IP的技术特点166

4.6高速以太网HSE167

4.6.1高速以太网HSE结构167

4.6.2 HSE与现场设备间的通信168

4.6.3 HSE的柔性功能块169

4.6.4 HSE的链接设备169

4.7小结170

4.8习题170

第5章 工业无线网络技术171

5.1几种流行的无线网络171

5.1.1蓝牙网络171

5.1.2 ZigBee网络174

5.1.3几种不同的短距离无线通信技术的特点比较175

5.1.4无线广域网175

5.2工业无线网络技术概述178

5.2.1工业无线网络的定义178

5.2.2工业无线网络特点179

5.2.3工业无线网络的分类180

5.3 Wireless HART技术181

5.3.1 Wireless HART的定义181

5.3.2 Wireless HART的特点182

5.3.3 Wireless HART和ZigBee的比较183

5.3.4 Wireless HART的应用184

5.3.5 Wireless HART控制网络的拓扑结构184

5.3.6 Wireless HART通信协议186

5.3.7工业无线网络传感器节点的设计199

5.4小结203

5.5习题203

第6章 实时工业网络的组态和系统集成204

6.1编程软件STEP7的使用204

6.2 WinCC组态软件的结构化设计209

6.2.1 WinCC介绍209

6.2.2 WinCC安装过程209

6.2.3启动WinCC211

6.2.4添加PLC驱动程序212

6.2.5设置线性标度217

6.2.6创建过程画面218

6.2.7图形编辑器218

6.3实时工业网络组态集成221

6.4小结227

6.5习题227

第7章 实时工业网络实训228

7.1实时以太网控制系统实训228

实训一 PLC控制系统的硬件组态228

实训二 PLC控制系统的软件编程236

实训三 稳压罐压力控制实训244

实训四 实时以太网电磁流量计250

实训五 实时以太网气动调节阀258

7.2有线HART总线控制系统实训262

实训一 加热罐液位通信实训262

实训二 加热罐加热控制实训265

实训三 水温调节控制实训267

实训四 有线HART气动调节阀控制实训271

7.3 Wireless HART控制系统实训277

实训一 Wireless HART的仪表通信实训277

实训二 Wireless HART控制系统流量调节实训281

参考文献286