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第1章绪论

1.1工业控制网络

1.1.1工业控制网络概述

1.1.2现场总线

1.1.3工业以太网

1.1.4工业无线网络

1.1.5工业控制网络的应用

1.1.6工业控制网络的发展趋势

1.2现场总线概述

1.2.1现场总线的产生

1.2.2现场总线的本质

1.2.3现场总线的特点和优点

1.2.4现场总线标准的制定

1.2.5现场总线的现状

1.2.6现场总线网络的实现

1.3工业以太网概述

1.3.1工业以太网技术

1.3.2工业以太网通信模型

1.3.3工业以太网的优势

1.3.4实时以太网

1.3.5实时工业以太网模型分析

1.3.6几种实时工业以太网的比较

1.4现场总线简介

1.4.1FF

1.4.2CAN和CAN FD

1.4.3LonWorks

1.4.4PROFIBUS

1.4.5DeviceNet

1.5工业以太网简介

1.5.1EtherCAT

1.5.2Ethernet POWERLINK

1.5.3PROFINET

1.5.4EPA

习题

第2章CAN现场总线

2.1CAN的技术规范

2.1.1CAN的基本概念

2.1.2CAN的分层结构

2.1.3报文传送和帧结构

2.1.4位定时与同步的基本概念

2.1.5CAN总线的位数值表示与通信距离

2.2CAN独立通信控制器SJA1000

2.2.1SJA1000内部结构

2.2.2SJA1000引脚功能

2.2.3SJA1000的工作模式

2.2.4BasicCAN功能介绍

2.2.5PeliCAN功能介绍

2.2.6BasicCAN和PeliCAN的公用寄存器

2.3CAN总线收发器

2.3.1PCA82C250/251CAN总线收发器

2.3.2TJA1051 CAN总线收发器

2.4CAN总线节点设计实例

2.4.1CAN总线硬件设计

2.4.2CAN总线软件设计

习题

第3章Modbus控制网络

3.1概述

3.1.1Modbus的特点

3.1.2Modbus的通信模型

3.1.3通用Modbus帧

3.1.4Modbus通信原理

3.2Modbus物理层

3.2.1RS232接口标准

3.2.2RS485接口标准

3.3Modbus 串行链路层标准

3.3.1Modbus的传输模式

3.3.2Modbus的差错检验

3.3.3Modbus的功能码

3.3.4Modbus的编程方法

3.4Modbus TCP

3.4.1Modbus TCP概述

3.4.2Modbus TCP应用数据单元

3.4.3ModbusRTPS

习题

第4章LonWorks嵌入式智能控制网络

4.1LonWorks概述

4.2LonWorks技术平台

4.2.1LonWorks网络

4.2.2实现控制网络

4.2.3LonWorks技术平台组件

4.2.4可互操作的自安装(ISI)

4.2.5网络工具

4.2.6LonMaker集成工具

4.2.7LonScanner协议分析器

4.2.8控制网络协议

4.36000系列智能收发器和处理器

4.3.16000系列产品概述

4.3.2FT 6000智能收发器引脚分配

4.3.36000系列芯片硬件功能

4.3.46000系列的I/O接口

4.4神经元现场编译器

4.4.1神经元现场编译器概述

4.4.2使用神经元现场编译器

4.5FT 6000 EVK评估板和开发工具包

4.5.1FT 6000 EVK的主要特点

4.5.2用于IzoT控制平台的开发套件

4.5.3IzoT NodeBuilder软件

习题

第5章PROFIBUSDP现场总线

5.1PROFIBUS概述

5.2PROFIBUS的协议结构

5.2.1PROFIBUSDP的协议结构

5.2.2PROFIBUSFMS的协议结构

5.2.3PROFIBUSPA的协议结构

5.3PROFIBUSDP现场总线系统

5.3.1PROFIBUSDP的三个版本

5.3.2PROFIBUSDP系统组成和总线访问控制

5.3.3PROFIBUSDP系统工作过程

5.4PROFIBUSDP的通信模型

5.4.1PROFIBUSDP的物理层

5.4.2PROFIBUSDP的数据链路层

5.4.3PROFIBUSDP的用户层

5.4.4PROFIBUSDP用户接口

5.5PROFIBUSDP的总线设备类型和数据通信

5.5.1概述

5.5.2DP设备类型

5.5.3DP设备之间的数据通信

5.5.4设备描述(GSD)文件

5.6PROFIBUS通信用ASIC

5.6.1SPC3从站通信控制器

5.6.2ASPC2主站通信控制器

5.7PROFIBUSDP从站通信控制器SPC3

5.7.1SPC3功能简介

5.7.2SPC3引脚说明

5.7.3SPC3存储器分配

5.7.4PROFIBUSDP接口

5.7.5SPC3输入/输出缓冲区的状态

5.7.6通用处理器总线接口

5.7.7SP3的UART接口

5.7.8PROFIBUSDP接口

5.8主站通信控制器ASPC2与网络接口卡

5.8.1ASPC2介绍

5.8.2CP5611网络接口卡

5.9PROFIBUSDP从站的设计

5.9.1PROFIBUSDP从站的硬件设计

5.9.2PROFIBUSDP从站的软件设计

习题

第6章DeviceNet现场总线

6.1DeviceNet概述

6.1.1DeviceNet的特性

6.1.2对象模型

6.1.3DeviceNet网络及对象模型

6.2DeviceNet通信模型

6.2.1物理层                         

6.2.2数据链路层

6.2.3应用层

6.3DeviceNet连接

6.3.1DeviceNet关于CAN标识符的使用

6.3.2建立连接

6.4DeviceNet报文协议

6.4.1显式报文

6.4.2输入/输出报文

6.4.3分段/重组

6.4.4重复MAC ID检测协议

6.5DeviceNet通信对象分类

6.6网络访问状态机制

6.6.1网络访问事件矩阵

6.6.2重复MAC ID检测

6.6.3预定义主从连接组

6.7指示器和配置开关

6.7.1指示器

6.7.2配置开关

6.7.3指示器和配置开关的物理标准

6.7.4DeviceNet连接器图标

6.8设备描述

6.8.1对象模型

6.8.2I/O数据格式

6.8.3设备配置

6.8.4扩展的设备描述

6.8.5设备描述编码机制

6.9DeviceNet节点的开发

6.9.1DeviceNet节点的开发步骤

6.9.2设备描述的规划

6.9.3设备配置和电子数据文档

习题

第7章  FF现场总线

7.1FF现场总线概述

7.1.1FF现场总线的主要技术

7.1.2通信系统的组成及其相互关系

7.1.3FF现场总线的通信模型

7.1.4网络管理

7.1.5系统管理

7.1.6FF现场总线的通信控制器

7.2FF现场总线功能块参数

7.2.1FF现场综述的功能块及参数概述

7.2.2控制变量的计算

7.2.3块模式参数

7.2.4量程标定参数

7.3FF现场总线的功能块库

7.3.1转换器块和资源块

7.3.2FF现场总线的功能块

7.4FF现场总线的典型功能块

7.4.1模拟输入功能块（AI）

7.4.2模拟输出功能块（AO）

7.4.3开关量输入功能块（DI）

7.4.4开关量输出功能块（DO）

7.4.5PID控制算法功能块

7.5功能块在串级控制设计中的应用

7.5.1炉温控制系统

7.5.2串级控制功能块连接

习题

第8章PROFINET与工业无线以太网

8.1PROFINET概述

8.1.1PROFINET功能与通信

8.1.2PROFINET网络

8.2PROFINET通信基础

8.2.1PROFINET现场设备连接

8.2.2设备模型与PROFINET通信服务

8.2.3PROFINET实时通信原理

8.2.4PROFINET实时类别

8.3PROFINET运行模式

8.3.1从系统工程到地址解析

8.3.2PROFINET系统工程

8.4PROFINET端口的MAC地址

8.5PROFINET数据交换

8.5.1循环数据交换

8.5.2非循环数据交换的序列

8.5.3多播通信关系

8.6PROFINET诊断

8.7PROFINET IRT通信

8.7.1IRT通信介绍

8.7.2IRT通信的时钟同步

8.7.3IRT数据交换

8.8PROFINET控制器

8.9PROFINET 设备描述与应用行规

8.9.1PROFINET设备描述

8.9.2PROFINET应用行规

8.10PROFINET的系统结构

8.11工业无线以太网

8.11.1工业无线以太网概述

8.11.2移动通信标准

8.11.3工业移动通信的特点

8.12SCALANCE X工业以太网交换机

8.13SIEMENS工业无线通信

8.13.1SIEMENS工业无线通信概述

8.13.2工业无线通信网络产品SCALANCE W

8.13.3SCALANCE W的特点

习题

第9章EtherCAT工业以太网

9.1EtherCAT概述

9.2EtherCAT物理拓扑结构

9.3EtherCAT数据链路层

9.3.1EtherCAT数据帧

9.3.2寻址方式

9.3.3通信模式

9.3.4存储同步管理器SM

9.4EtherCAT应用层

9.4.1通信模型

9.4.2从站

9.4.3主站 

9.4.4EtherCAT设备行规

9.5EtherCAT系统组成

9.5.1EtherCAT网络架构

9.5.2EtherCAT主站组成

9.5.3EtherCAT从站组成

9.6KUKA机器人应用案例

9.7EtherCAT从站控制器概述

9.7.1EtherCAT从站控制器功能块

9.7.2EtherCAT协议

9.7.3帧处理

9.7.4FMMU

9.7.5同步管理器

9.8EtherCAT从站控制器ET1100

9.8.1ET1100概述

9.8.2ET1100引脚介绍

9.8.3ET1100的PDI信号

9.8.4ET1100的物理端口和PDI引脚信号

9.8.5ET1100的MII接口

9.8.6ET1100的异步8/16位微控制器接口

9.9基于ET1100的EtherCAT从站总体结构

9.10微控制器与ET1100 的接口电路设计

9.10.1ET1100与STM32F4的FSMC接口电路设计

9.10.2ET1100应用电路设计

9.11ET1100的配置电路设计

9.12EtherCAT从站以太网物理层PHY器件

9.1310/100BASETX/FX的物理层收发器KS8721

9.13.1KS8721概述

9.13.2KS8721结构和引脚说明

9.14ET1100与KS8721BL的接口电路

9.15EtherCAT主站软件的安装

9.15.1主站TwinCAT的安装

9.15.2TwinCAT安装主站网卡驱动

9.16EtherCAT从站的开发调试

9.16.1烧写STM32微控制器程序

9.16.2TwinCAT软件目录下放置XML文件

9.16.3建立一个工程

习题

第10章物联网与无线传感器网络

10.1物联网

10.1.1物联网的定义

10.1.2物联网的特点

10.1.3物联网的基本架构

10.1.4物联网的技术架构

10.1.5物联网的应用模式

10.1.6物联网的应用

10.1.7工业物联网

10.2无线传感器网络

10.2.1无线传感器网络的特点

10.2.2无线传感器网络体系结构

10.2.3无线传感器网络的关键技术

10.2.4IEEE 802.15.4无线传感器网络通信标准

10.2.5无线传感器网络的应用

10.3蓝牙通信技术

10.3.1蓝牙通信技术概述

10.3.2无线多协议SoC芯片

10.3.3nRF5340芯片及其主要特性

10.3.4nRF5340的开发工具

10.3.5低功耗蓝牙芯片nRF51822及其应用电路

10.4ZigBee无线传感器网络

10.4.1ZigBee无线传感器网络通信标准

10.4.2ZigBee开发技术

10.4.3CC2530的开发环境

10.5W601 WiFi MCU芯片及其应用实例

10.5.1W601/W800/W801/W861概述

10.5.2ALIENTEK W601开发板

习题

第11章5G网络

11.15G网络概述

11.1.15G网络的发展历程

11.1.25G网络的技术原理

11.1.35G网络的特点

11.1.45G网络的应用领域

11.1.55G网络和边缘计算

11.1.65G网络和工业物联网

11.1.75G网络和自动驾驶

11.1.85G网络和工业控制

11.1.95G网络和智慧工厂

11.25G移动通信核心网关键技术

11.2.1概述

11.2.25G网络整体架构

11.2.35G核心网的关键技术

11.35G+工业互联网行业应用

11.3.15G+工业互联网行业发展状况

11.3.2“5G+工业互联网”典型行业应用

11.4“5G+工业互联网”融合驱动新一轮工业数字化转型

11.4.1概述

11.4.2“5G+工业互联网”关键技术

11.4.3“5G+工业互联网”的技术融合方案

11.4.4网络架构与安全体系

11.4.55G网络的典型应用场景

11.5基于5G多接入边缘计算的云化PLC系统架构设计与应用

11.5.1概述

11.5.2基于5G多接入边缘计算的云化PLC技术

11.5.3基于5G MEC的云化PLC系统架构

11.5.4系统运行机制与关键技术

习题

第12章工业互联网

12.1工业互联网概述

12.1.1工业互联网的诞生

12.1.2工业互联网的发展历程

12.1.3工业互联网概念

12.1.4工业互联网整体架构

12.1.5工业互联网与互联网的关系

12.1.6发展工业互联网的意义

12.2工业互联网的内涵与特征

12.2.1工业互联网的内涵

12.2.2工业互联网的特征

12.3工业互联网核心技术

12.3.1数据集成与边缘处理技术

12.3.2IaaS关键技术

12.3.3云计算

12.3.4工业大数据

12.3.5工业数据建模与分析

12.3.6工业App

12.3.7安全技术

12.4工业互联网与智能制造

12.5国内外主流工业互联网平台

12.5.1国内主流工业互联网平台

12.5.2国外主流工业互联网平台

习题

参考文献