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本书将现场总线控制技术与工程应用相结合，先简单介绍了工业数据通信的基础知识；再从工程应用角度出发，以项目案例的形式介绍了CAN、PROFIBUS-DP/PA、工业以太网、PROFINET IO、AS-I等总线的规范、技术特点、组态方法，以及经典WinCC V7.3及TIA Portal WinCC V13组态软件的特点、组态与应用，并分析与讲解了工业自动化控制网络的设计与实现；*后，本书以SIEMENS S7-300 PLC为对象，介绍了总线软冗余技术基础知识、冗余组件以及实现方法。 本书可作为高等学校和职业院校电气自动化、自动化、机电一体化、化工自动化等专业的教学用书，亦可作为从事自动化测控网络系统设计与应用的工程技术人员的参考书。 本书配有电子课件和习题答案，欢迎选用本书作教材的教师登录www.cmpedu.com注册下载，或发邮件至jinacmp@163.com索取。
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前言第1章绪论1.1工业控制系统与网络1.1.1工业控制网络1.1.2工业数据通信1.2工业控制网络的结构与特点1.2.1工业控制网络的结构1.2.2工业控制网络的特点1.3常见工业控制网络1.3.1现场总线1.3.2工业以太网1.3.3工业无线通信习题第2章数据通信基础2.1数据通信系统的基本组成2.1.1信源与信宿2.1.2发送与接收设备2.1.3传输介质2.1.4通信协议2.2通信系统的性能指标2.2.1有效性指标2.2.2可靠性指标2.2.3信道的频率特性2.2.4介质带宽2.2.5信道容量与信噪比2.3数据编码2.3.1数字数据编码2.3.2模拟数据编码2.4数据传输方式2.4.1串行传输与并行传输2.4.2异步传输与同步传输2.4.3位同步、字符同步与帧同步2.5通信系统的传输方式2.5.1单工通信2.5.2半双工通信2.5.3全双工通信2.5.4全/全双工通信2.6信号传输模式2.6.1基带传输2.6.2载波传输2.6.3宽带传输2.6.4异步传输模式2.7差错控制2.7.1差错检测2.7.2差错纠正2.7.3CRC检错码的工作原理习题第3章计算机网络基础3.1计算机网络3.2网络拓扑3.2.1环形拓扑3.2.2星形拓扑3.2.3总线拓扑3.2.4树形拓扑3.3网络传输介质3.3.1双绞线3.3.2同轴电缆3.3.3光缆3.3.4无线传输介质3.4介质访问控制方式3.4.1载波侦听多路访问/冲突检测3.4.2介质访问控制的令牌方式3.4.3时分多路复用3.5网络互联3.5.1网络互联的基本概念3.5.2网络互联规范3.5.3开放系统互连参考模型3.6网络互联设备3.6.1中继器3.6.2网桥3.6.3路由器3.6.4网关习题第4章CAN总线4.1CAN总线基础4.1.1CAN总线特点4.1.2通信参考模型4.1.3CAN帧类型与结构4.1.4错误类型与错误界定4.1.5位定时与同步4.2SJA1000 CAN通信控制器4.2.1概述4.2.2寄存器4.2.3微控制器接口4.3CAN控制器接口4.3.1PCA82C250/251特性4.3.2工作模式4.3.3应用电路4.4CAN总线应用案例4.4.1设计要求4.4.2网络组态4.4.3CAN从节点单片机程序4.4.4CAN主节点单片机程序习题第5章PROFIBUS总线5.1PROFIBUS基础5.1.1PROFIBUS的组成5.1.2PROFIBUS协议结构5.1.3网络组件5.1.4PROFIBUS网络拓扑规则5.1.5其他通信服务5.2PROFIBUS-DP5.2.1概述5.2.2集成DP接口的CPU5.2.3DP通信模块5.2.4分布式I/O5.3PROFIBUS-DP通信常用函数5.3.1集成DP接口数据交互函数5.3.2CP342-5模块数据交互函数5.4PROFIBUS-DP应用案例5.4.1CPU314C-2DP模块DP应用5.4.2CP342-5模块DP应用5.4.3CM1243-5模块DP应用5.4.4CM1242-5模块DP应用5.5PROFIBUS-PA5.5.1概述5.5.2网络组件5.5.3网络拓扑结构5.5.4供电电源5.6PROFIBUS-PA应用案例5.6.1设计要求5.6.2网络组态5.6.3软件组态习题第6章工业以太网6.1工业以太网基础6.1.1概述6.1.2工业以太网系统组成6.2工业以太网协议接口6.2.1工业以太网层次结构6.2.2S7通信6.2.3SEND/RECEIVE协议6.2.4SNMP6.2.5PROFINET6.3以太网通信模块CP343-16.3.1概述6.3.2数据交互6.3.3指令说明6.4物品装箱生产线控制案例6.4.1设计要求6.4.2网络组态6.4.3软件组态习题第7章PROFINET IO总线7.1PROFINET基础7.1.1概述7.1.2PROFINET接口技术规范7.1.3PROFINET拓扑结构与组件7.2PROFINET IO和CBA7.2.1PROFINET IO7.2.2PROFINET CBA7.3通信原理7.3.1通信等级7.3.2通信通道模型7.3.3等时同步实时通信7.4CP模块与IE/PB LINK PN IO7.4.1CP343-1模块7.4.2IE/PB LINK PN IO模块7.5PROFINET IO应用案例7.5.1CP343-1模块应用7.5.2S7-1200 PLC应用7.6多总线混合编程案例7.6.1设计要求7.6.2网络组态7.6.3指令说明7.6.4软件组态习题第8章AS-I总线8.1概述8.1.1AS-I基础8.1.2AS-I主要技术指标与特点8.1.3AS-I的应用领域8.2AS-I系统组成8.2.1主站8.2.2从站8.2.3电缆8.2.4电源模块8.2.5数据解耦电路8.3AS-I通信原理8.3.1信号传输8.3.2AS-I报文8.3.3AS-I通信协议8.4AS-I主站模块CP343-2P8.4.1概述8.4.2CP343-2P模块从站数据访问8.5网关DP/AS-I LINK Advanced8.5.1概述8.5.2DP/AS-I LINK Advanced从站数据访问8.6传送带控制案例8.6.1设计要求8.6.2DP网络组态8.6.3软件组态习题第9章WinCC组态软件9.1WinCC概述9.1.1WinCC版本9.1.2WinCC性能特点9.1.3WinCC基本功能9.1.4通信通道9.2WinCC编程基础9.2.1WinCC项目管理器9.2.2WinCC Configuration Studio9.2.3图形编辑器9.2.4TIA WinCC图形编辑器9.3变量组态9.3.1变量基本概念9.3.2通信连接9.3.3变量组态9.4消息系统与报警组态9.4.1消息系统基础9.4.2报警组态9.4.3报警控件组态9.5变量归档与趋势组态9.5.1变量归档基础9.5.2归档组态9.5.3趋势控件组态9.6用户管理9.6.1用户管理基本概念9.6.2用户管理组态9.6.3用户控件组态9.7画面组态9.7.1过程画面组态9.7.2面板组态9.8报表组态9
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本书针对应用型本科教学的特点，以知识内容为主，以工程应用为导向，以工程案例为背景，融入工业控制网络技术的发展成果，以及工程伦理、工程师职业道德、科学工作规范、名人名言等思政元素，纸质与电子媒体相结合，是一本适合应用型本科学生学习的教材。工业控制网络是近年来发展形成的自动控制领域的网络技术，是计算机网络、通信与自动控制技术结合的产物。随着自动控制、计算机、通信、网络等技术的发展，企业信息管理系统涵盖了从生产过程现场控制与监控到生产与经营管理的各层次，并拓展到了产品的仓储、销售、运输、溯源全过程，以实现企业管控一体化的应用需求。因此，企业信息管理系统对工业控制网络的开放性、对底层控制网络的功能及性能均提出了更高的要求。工业控制网络技术正是在这种形势下逐渐发展而形成的。本书以西门子S7-300系列PLC为背景，首次将西门子PROFIBUS、PROFINET IO、工业以太网、AS-I、WinCC监控及冗余控制技术有机结合，阐释了可满足各种工程应用场合与要求的工业自动化网络设计的理论基础与实现方法。本书以关键知识点为主线，以微视频、FLASH等为辅，以工程案例为背景，构建电子资源与教材相结合的立体化教材，实现与行业、企业、职业需求的“无缝对接”。同时，本书以SIMATIC S7-300系列PLC为样机，从工程应用视角将工业控制网络技术、机器视觉、机器人控制以及经典WinCC、博途WinCC等知识融入教材，既体现了应用层次性、系统性，又确保了控制系统设计的完整性。全书从五个方面介绍工业控制网络技术的应用：（1） 工业控制网络的基础知识以及与网络通信相关的基础知识。（2） PHILIPS公司CAN总线通信网络的功能、组态与编程方法及应用案例。（3） SIEMENS 公司PROFIBUS-DP/PA、工业以太网、PROFINET IO、AS-I等总线通信网络的功能、组态与编程方法及应用案例。（4） SIEMENS公司经典WinCC与博途WinCC的功能、组态和编程方法及应用案例。（5） SIEMENS公司S7-300系列PLC软冗余模块的工作原理、组态和编程方法及应用案例。本书共10章，由淮阴工学院自动化学院倪伟教授组织编写与统稿，其中，第1、2章由刘斌编写，第3章由金德飞编写，第4章由王文杰编写，第7章由张粤编写，第5、6、8～10章由倪伟编写。限于编者的水平，书中疏漏与不妥之处在所难免，敬请专家、同仁、读者批评指正。书中内容的编写参考了有关教材和文献，在此一并表示感谢！编者
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