第1篇理論篇

第1章現場總線技術概論1

1.1現場總線簡介1

1.1.1什么是現場總線2

1.1.2什么是現場總線控制系統2

1.2現場總線的發展背景與趨勢3

1.2.1現場總線的產生背景3

1.2.2現場總線控制系統的發展過程3

1.2.3智能傳感器為現場總線控制系統的出現奠定了基礎4

1.2.4現場總線的發展方向5

1.3現場總線的特點與分類7

1.3.1現場總線系統的結構特點7

1.3.2現場總線系統的技術特點8

1.3.3現場總線的優點8

1.3.4現場總線的分類9

1.4應用現場總線應注意的若干問題9

1.5現場總線的現狀10

1.5.1基金會總線10

1.5.2Lonworks總線10

1.5.3Profibus總線11

1.5.4Interbus總線11

1.5.5CAN總線12

1.5.6HART總線12

1.5.7WorldFIP總線13

1.5.8P-Net總線13

1.5.9ControlNet總線13

1.5.10SwiftNet總線14

1.5.11CC-Link14

1.5.12DeviceNet15

1.5.13AS-i總線15

1.6現場總線的標準16

1.6.1IEC的現場總線標準16

1.6.2ISO的現場總線標準18

1.6.3現場總線中國標準19

習題119



第2章網絡通信基礎20

2.1總線的基本概念與操作20

2.1.1總線的基本術語20

2.1.2總線操作的基本內容21

2.2計算機數據通信基礎23

2.2.1數據通信的基本概念23

2.2.2數據的調制與編碼24

2.2.3數據編碼技術25

2.2.4數據傳輸方式27

2.2.5通信方式27

2.2.6數字信號同步方式28

2.3計算機網絡拓撲結構28

2.3.1計算機網絡拓撲的定義28

2.3.2計算機網絡拓撲的分類29

2.3.3計算機網絡拓撲結構的選擇32

2.4介質訪問控制方式32

2.5數據交換技術33

2.6差錯控制技術36

2.6.1差錯產生的原因36

2.6.2差錯控制編碼36

2.6.3差錯控制方法37

2.7網絡互聯37

習題238



第3章開放系統互連（OSI）參考模型39

3.1OSI參考模型39

3.1.1OSI參考模型的結構39

3.1.2OSI參考模型中的數據傳輸過程40

3.1.3OSI參考模型各層的功能簡介41

3.2物理層協議42

3.2.1物理層的功能概述42

3.2.2物理層標準舉例42

3.2.3常見物理層設備與組件44

3.2.4物理層傳輸介質45

3.3數據鏈路層47

3.3.1數據鏈路層的功能47

3.3.2數據鏈路層協議分類及高級數據鏈路控制協議（HDLC）格式49

3.3.3數據鏈路層的網絡連接設備50

3.4網絡層51

3.4.1網絡層功能51

3.4.2路由選擇算法52

3.4.3網絡層的網絡連接設備52

3.5傳輸層53

3.5.1傳輸層的功能53

3.5.2傳輸層的服務類型與協議等級54

3.6會話層以上高層協議55

3.6.1會話層55

3.6.2表示層56

3.6.3應用層56

3.7現場總線通信模型57

習題358



第4章Interbus現場總線技術59

4.1Interbus現場總線技術基礎59

4.1.1Interbus總線系統的結構與組成59

4.1.2Interbus總線模塊63

4.1.3Interbus總線網絡配置72

4.2Interbus現場總線的自動控制系統72

4.2.1自動化系統73

4.2.2控制技術73

4.2.3軟件介紹77

4.2.4Interbus控制系統實例80

4.3Interbus傳輸協議81

4.3.1協議結構82

4.3.2Interbus傳輸方法的構成和原理86

4.4Interbus組態與編程96

4.4.1PC WORX控制板的組態與編程96

4.4.2Interbus系統規劃與設計101

4.4.3安裝與接線102

4.4.4Interbus診斷與維護105

習題4107



第5章Profibus現場總線108

5.1Profibus現場總線概述108

5.1.1Profibus的基本特性109

5.1.2Profibus總線存取協議109

5.1.3Profibus協議模型及結構110

5.1.4Profibus傳輸技術112

5.1.5Profibus-FMS116

5.1.6Profibus-PA117

5.1.7Profibus-DP118

5.1.8Profibus-DP通信設置122

5.1.9Profibus在工廠自動化系統中的應用122

5.2Profibus-DP控制系統的組建123

5.2.1Profibus控制系統的組成123

5.2.2Profibus控制系統配置的幾種形式124

5.2.3Profibus-DP控制系統的組成125

5.2.4Profibus模板128

5.2.5SIMATIC S7系統中的Profibus-DP128

5.2.6EM277模塊135

5.2.7使用Profibus-DP進行數據通信的實例138

5.2.8Profibus-DP的診斷功能141

5.2.9安裝和調試一個Profibus-DP系統145

5.3Profibus-DP控制系統的軟件設置148

5.3.1Profibus的安裝及參數設置149

5.3.2硬件組態149

5.3.3軟件編程160

5.3.4計算機與PLC 300的通信162

5.3.5下位機設置163

5.3.6計算機與PLC 200的通信163

5.3.7主站與從站間數據交換165

習題5168



第2篇實訓篇

第6章現場總線技術實訓169

6.1現場總線系統控制169

6.1.1變頻器的設置169

6.1.2STEP7系列軟件編程（見5.3.2節）171

6.1.3硬件組態（見5.3.2節）171

6.1.4建立計算機與PLC 300的通信（見5.3.4節）171

6.1.5下位機設置（見5.3.5節）171

6.1.6建立計算機與PLC 200的通信（見5.3.6節）171

6.1.7Siemens公司的WinCC實時監控系統171

6.2自動機自動線應用技術系統172

6.2.1控制系統的組成173

6.2.2總控電氣部分173

6.3自動機自動線自動循環部分175

6.3.1上料單元175

6.3.2下料單元177

6.3.3加蓋單元180

6.3.4穿銷釘單元183

6.3.5模擬、電控換向、伸縮轉向單元185

6.3.6檢測單元188

6.3.7液壓換向單元190

6.3.8氣動機械手分揀單元195

6.3.9升降梯與高架疊層立體倉庫單元198



參考文獻207