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本书紧贴现场总线的应用实践，以PROFIBUS-DP和工业以太网为主，重点介绍了使用方法和应用场景，*后还加入了工业互联网的内容。本书作者以新工科人才培养体系为导向，以“立足基本理论，注重创新方法，体现综合应用”为指导思想，以“强化动手能力、激发创新意识、培养工程素养”为落脚点，编写了全书的内容。第1章介绍了现场总线的基本概念；第2章主要介绍了工业串行通信的基础知识，特别介绍了EIA485的内容；第3章介绍了现场总线PROFIBUS的协议体系和工作原理；第4章主要介绍了西门子博途软件的基本使用方法；第5章以PROFIBUS-DP为主，介绍了PROFIBUS的组网技术；第6章详细介绍了西门子公司工业以太网及PROFINET技术的原理；第7章介绍了西门子公司工业以太网的组网技术；第8章介绍了西门子公司OPC技术；第9章介绍了基于现场总线的人机界面技术；第10章介绍了现场总线应用系统的设计方法和设计过程，并给出了两个案例；第11章主要介绍了工业互联网的体系结构及常见的工业互联网平台。本书可作为普通高校电气、自动化、物联网等专业的教材，也可供自动控制工程等领域的工程技术人员阅读使用。本书配有电子课件和习题答案，欢迎选用本书作教材的老师登录www.cmpedu.com注册下载，或发jinacmp@163.com索取。
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前言二维码对应的实例组态一览表第1章现场总线技术概述1.1现场总线的诞生1.1.1自动化技术的发展历程1.1.2现场总线的定义1.1.3现场总线的概念1.2企业网的结构与网络化控制的功能模型1.3现场总线的主流技术与IEC 611581.3.1IEC 611581.3.2主流现场总线介绍1.4现场总线的特点、现状与发展1.4.1现场总线的特点与优点1.4.2现场总线的现状1.4.3现场总线的发展1.5西门子公司工业通信网络简介1.5.1西门子公司工业通信协议1.5.2西门子公司现场总线的组态软件习题第2章工业串行通信原理2.1工业串行通信简介2.2串行通信的基础知识2.2.1串行通信的概念2.2.2串行通信的数据帧2.2.3同步通信与异步通信2.2.4串行通信的全双工和半双工方式2.2.5数据传输速率与传输距离2.2.6差错检验2.2.7数据的编码2.3工业串行通信与EIA4852.3.1工业控制中的串行通信特点2.3.2EIA485的接口电路与电气特性2.3.3EIA485的半双工与全双工连接2.4串行通信的总线控制方式2.4.1串行总线的结构2.4.2串行通信的总线控制方式习题第3章现场总线PROFIBUS通信原理3.1现场总线PROFIBUS的通信模型3.1.1PROFIBUS协议的概况3.1.2PROFIBUS的通信模型简介3.1.3PROFIBUS的组成3.1.4PROFIBUS的通信方式简介3.2PROFIBUS的物理层3.2.1PROFIBUS-FMS/DP的物理层3.2.2PROFIBUS-PA的物理层3.3PROFIBUS的数据链路层3.3.1PROFIBUS数据链路层简介3.3.2PROFIBUS数据链路层提供的数据传输服务3.3.3FMA层用户与接口3.3.4数据链路层的令牌管理3.3.5数据链路层的主从网络原理3.3.6循环与响应时间3.3.7出错控制3.3.8站点内的定时器和计数器3.3.9帧3.4PROFIBUS-FMS的应用层与用户接口3.4.1PROFIBUS-FMS的通信模型3.4.2通信关系3.4.3PROFIBUS-FMS的通信对象与通信字典3.4.4PROFIBUS-FMS服务3.4.5低层接口3.4.6网络管理3.4.7FMS行规3.5PROFIBUS-DP/PA的用户接口与行规3.5.1PROFIBUS-DP/PA通信协议的模型3.5.2PROFIBUS-DP的服务功能3.5.3直接数据链路映像程序3.5.4电子设备数据文件3.5.5DP行规3.5.6PA行规习题第4章西门子博途（TIA Portal）软件介绍4.1TIA Portal的启动和退出4.2TIA Portal V15用户界面的视图4.3创建新项目4.4保存项目4.5TIA Portal V15的硬件和网络编辑器4.6添加CPU与更换CPU4.7变量表的创建4.8程序的上电与下载习题第5章现场总线PROFIBUS组网技术5.1PROFIBUS组网技术简介5.2PROFIBUS-DP主站与被动从站之间的通信5.2.1S7-300/400和ET200M/S的PROFIBUS-DP通信5.2.2S7-300/400和S7-200的PROFIBUS-DP通信5.2.3S7-1200与ET200S的PROFIBUS-DP通信5.3PROFIBUS-DP主站与智能从站之间的通信5.3.1S7-300/400之间的PROFIBUS-DP不打包通信5.3.2S7-300/400之间的PROFIBUS-DP打包通信5.4基于PROFIBUS-DP连接的直接数据交换通信5.4.1直接数据交换用于从站之间通信5.4.2直接数据交换用于多主站通信习题第6章西门子公司工业以太网PROFINET原理6.1简介6.2局域网及其体系结构6.2.1IEEE 802模型6.2.2IEEE 802标准6.2.3CSMA/CD6.3以太网6.3.1以太网的帧结构6.3.2以太网的拓扑6.3.3以太网的发展6.3.4交换型以太网6.4TCP/IP模型6.4.1TCP/IP与OSI/RM参考模型6.4.2IP6.4.3TCP6.4.4以太网与TCP/IP6.5工业以太网原理6.5.1以太网应用于工业环境的缺陷6.5.2工业以太网的特点6.5.3工业以太网的发展趋势6.5.4西门子公司工业以太网6.6实时工业以太网PROFINET6.6.1PROFINET协议结构6.6.2PROFINET的功能范围6.7PROFINET IO6.7.1PROFINET IO简介6.7.2PROFINET IO与PROFIBUS-DP6.7.3PROFINET IO设备类型6.7.4PROFINET IO协议6.7.5PROFINET IO诊断6.8PROFINET CBA6.8.1PROFINET CBA简介6.8.2PROFINET CBA组件6.8.3PROFINET CBA互连6.8.4PROFINET CBA诊断习题第7章西门子公司工业以太网组网技术7.1S7-200 PLC间的客户端/服务器端通信7.1.1C/S网络客户端配置7.1.2C/S网络服务器端配置7.1.3程序编写7.2S7-300与S7-200 PLC之间的IE通信7.2.12台CPU222客户端组态7.2.2S7-300的服务器组态7.2.3程序编写7.2.4项目下载7.2.5通信结果监控7.3多台S7-300 PLC之间的IE通信7.3.1组建网络7.3.2程序编写7.3.3项目下载及运行监控7.4S7-300与ET200S的PROFINET IO通信7.4.1组建PROFINET网络7.4.2程序编写及验证7.5西门子S7-1500 PLC与S7-1200 PLC的S7通信7.5.1通信的工艺要求7.5.2创建S7通信的项目7.5.3添加硬件与组态7.5.4调用GET和PUT通信指令块7.5.5S7通信的程序编制7.5.6S7通信的监控与仿真习题第8章西门子公司OPC技术8.1OPC简介8.1.1OPC概念8.1.2服务器与客户端的概念8.1.3OPC数据访问8.2基于以太网的OPC通信8.2.1TIA Portal组态PC station与S7-1200基于以太网的S7通信8.2.2SIMATIC NET与S7-200 SMA
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新一轮科技和产业革命以及新技术、新产品、新业态与新模式的快速发展，对工程科技人才提出了更高要求。2017年2月以来，积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推进新工科研究与实践项目的通知》，全力探索形成领跑全球的工程教育。梳理新工科专业的核心知识体系、基础课程体系和课程基本内容是新工科建设的重中之重，需要将最新科技成果落实到教材知识体系上，反映到教材内容中。在此背景下，如何将新工科与自动化专业人才的培养模式相互融合已成为相关高校人才培养改革的热点问题，建立满足新型工业化发展需求的自动化课程体系是提高人才培养质量亟待探索的问题。随着“工业4.0”及“中国制造2025”的提出，传统制造企业正在加速向智能制造转型，智能制造需要海量数据的支撑，工业现场总线作为智能制造中数据采集与控制的一个重要环节，有着举足轻重的地位。本书主要针对西门子工业现场总线、工业互联网做了介绍与实例分析，读者可以通过本书快速掌握西门子现场总线的使用方法。本书由张乐和匡程担任主编及统稿。本书第2章、第3章和第7章由张乐编写；第4章、第5章和第11章由匡程编写；第1章和第9章由吉顺平编写；第6章由孙承志编写；第10章由朱智编写；第8章由武康编写。本书针对当前市面上广泛使用的西门子公司的PLC（S7-200、S7-200SMART、S7-300、S7-400、S7-1200和S7-1500）通信及控制方式做了介绍，并列举了不少组网实例，突出了应用性，最后对工业互联网做了介绍，突出了工业智造的重要性。感谢国家中长期科技发展规划战略研究重要贡献专家、国家重大科技专项论证专家、科技部战略研究咨询专家、享受国务院政府特殊津贴专家、东南大学博士生导师李廉水教授对本书的内容和结构提出了很多宝贵的意见。感谢高教司协同育人项目（201901274037、201902179054）的支持和帮助。感谢西门子自动化教育合作项目（SCE）的支持和帮助。感谢无锡太湖学院钱银、李漫漫等协助完成了实验和审校工作。尽管经过了反复斟酌与修改，但因时间仓促、能力有限，书中难免存在疏漏与不足，敬请广大师生及工程技术人员批评指正。编者
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