工業以太網與現場總線

工業以太網與現場總線 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

李正軍,李瀟然
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具體描述

本書是在作者教學與科研實踐經驗的基礎上,結閤20年現場匯流排與工業乙太網技術的發展編寫而成的。本書秉承“新工科”理念,從科研、教學和工程實際應用齣發,理論聯繫實際,全麵係統地講述瞭現場匯流排、工業乙太網及其應用係統設計,同時介紹瞭工業互聯網技術。

全書共9章,主要內容包括緒論、CAN FD現場匯流排、CAN FD應用係統設計、CC-Link現場匯流排與開發應用、PROFIBUS-DP現場匯流排、PROFINET與工業無線乙太網、EtherCAT工業乙太網、EtherCAT主站與從站應用係統設計和工業互聯網技術。本書內容豐富、體係先進、結構閤理、理論與實踐相結閤,尤其注重工程應用技術。

本書可作為高等院校自動化、機器人、機電一體化、電氣工程等專業的教材,也可供從事現場匯流排與工業乙太網控製係統設計的工程技術人員參考。

著者信息

圖書目錄

前言
第1章緒論
1.1現場匯流排概述
1.1.1現場匯流排的產生
1.1.2現場匯流排的本質
1.1.3現場匯流排的特點和優點
1.1.4現場匯流排標準的製定
1.1.5現場匯流排的現狀
1.1.6現場匯流排網路的實現
1.2工業乙太網概述
1.2.1乙太網技術
1.2.2工業乙太網技術
1.2.3工業乙太網通信模型
1.2.4工業乙太網的優勢
1.2.5即時乙太網
1.2.6即時工業乙太網模型分析
1.2.7幾種即時工業乙太網的比較
1.3現場匯流排簡介
1.3.1FF
1.3.2CAN和CAN FD
1.3.3DeviceNet
1.3.4PROFIBUS
1.3.5CC-Link
1.3.6ControlNet
1.4工業乙太網簡介
1.4.1EtherCAT
1.4.2Ethernet/IP
1.4.3POWERLINK
1.4.4PROFINET
1.4.5EPA
習題

第2章CAN FD現場匯流排
2.1CAN的特點
2.2CAN的技術規範
2.2.1CAN的基本概念
2.2.2CAN的分層結構
2.2.3報文傳送和幀結構
2.3CAN FD通信協議
2.3.1CAN FD概述
2.3.2CAN和CAN FD報文結構
2.3.3從傳統的 CAN升級到CAN FD
2.4內嵌CAN FD的微控製器LPC546xx
2.4.1LPC546xx概述
2.4.2LPC546xx的特點和優勢
2.4.3LPC546xx的功能描述
2.4.4LPC546xx的應用領域
2.5具有集成收發器的CAN FD控製器TCAN4550
2.5.1TCAN4550概述
2.5.2TCAN4550的特性
2.5.3TCAN4550引腳分配和功能
2.5.4TCAN4550的功能模式
2.5.5TCAN4550的程式設計
2.5.6微控製器與TCAN4550的
介麵電路
習題

第3章CAN FD應用係統設計
3.1CAN FD高速收發器
3.1.1TJA1057高速CAN收發器
3.1.2MCP2561/2FD高速CAN靈活資料速率收發器
3.2CAN FD收發器隔離器件
3.2.1HCPL-772X和HCPL-072X高速光耦閤器
3.2.2ACPL-K71T/K72T/K74T/K75T高速低功耗數位光耦閤器
3.2.3CTM3MFD/CTM5MFD隔離CAN FD 收發器
3.3TCAN4550的應用程式設計
3.3.1TCAN4550初始化程式
3.3.2TCAN4550配置程式
3.3.3TCAN4550反射程式
3.3.4TCAN4550接收程式
3.4USB轉CAN FD介麵卡
3.4.1USBCANFD-200U/100U概述
3.4.2USBCANFD-200U/100U的功能特點
3.4.3典型應用
3.4.4設備硬體介麵
習題

第4章CC-Link現場匯流排與開發應用
4.1CC-Link現場匯流排概述
4.1.1CC-Link現場匯流排的組成與特點
4.1.2CC-Link Safety通信協議
4.1.3CC-Link Safety係統構成與特點
4.2CC-Link和CC-Link/LT通信規範
4.3CC-Link通信協議
4.3.1CC-Link通信協議概述
4.3.2CC-Link實體層
4.3.3CC-Link資料連結層
4.3.4CC-Link應用層
4.4CC-Link IE網路
4.4.1CC-Link IE Field Basic現場網路
4.4.2CC-Link IE Control控製網路
4.4.3CC-Link IE Field現場網路
4.4.4CC-Link IE TSN網路
4.5CC-Link產品的開發流程
4.5.1選擇CC-Link的網路類型
4.5.2選擇CC-Link站的類型
4.5.3選擇CC-Link的開發方法
4.5.4選擇CC-Link的開發物件
4.5.5CC-Link係列係統設定檔CSP+
4.5.6SLMP通用協定
4.5.7CC-Link一緻性測試
4.6CC-Link產品的開發方案
4.6.1三菱電機開發方案
4.6.2赫優訊的netX開發方案
4.6.3HMS的Anybus開發方案
4.6.4瑞薩電子的LSI開發方案
4.7CC-Link現場匯流排的應用
4.7.1CC-Link應用領域
4.7.2CC-Link 應用案例
習題

第5章PROFIBUS-DP現場匯流排
5.1PROFIBUS概述
5.2PROFIBUS的協定結構
5.2.1PROFIBUS-DP的協定結構
5.2.2PROFIBUS-FMS的協定結構
5.2.3PROFIBUS-PA的協定結構
5.3PROFIBUS-DP現場匯流排係統
5.3.1PROFIBUS-DP的3個版本
5.3.2PROFIBUS-DP係統組成和匯流排存取控製
5.3.3PROFIBUS-DP係統工作過程
5.4PROFIBUS-DP的通信模型
5.4.1PROFIBUS-DP的實體層
5.4.2PROFIBUS-DP的資料連結層
5.4.3PROFIBUS-DP的用戶層
5.4.4PROFIBUS-DP的使用者介麵
5.5PROFIBUS-DP的匯流排設備類型和資料通信
5.5.1概述
5.5.2DP設備類型
5.5.3DP設備之間的資料通信
5.5.4PROFIBUS-DP迴圈
5.5.5採用交叉通信的資料交換
5.5.6設備資料庫檔
5.6PROFIBUS通信用ASICs
5.6.1DPC31從站通信控製器
5.6.2SPC3從站通信控製器
5.6.3ASPC2主站通信控製器
5.6.4ASICs應用設計概述
5.7PROFIBUS-DP從站通信控製器SPC3
5.7.1SPC3功能簡介
5.7.2SPC3引腳說明
5.7.3SPC3記憶體分配
5.7.4PROFIBUS-DP介麵
5.7.5SPC3輸入/輸齣緩衝區的狀態
5.7.6通用處理器匯流排界麵
5.7.7SPC3的UART介麵
5.7.8PROFIBUS-DP介麵
5.8主站通信控製器ASPC2與網路介麵卡
5.8.1ASPC2介紹
5.8.2CP5611網路介麵卡
5.9PROFIBUS-DP從站的設計
5.9.1PROFIBUS-DP從站的硬體設計
5.9.2PROFIBUS-DP從站的軟體設計
習題

第6章PROFINET與工業無線乙太網
6.1PROFINET概述
6.1.1PROFINET功能與通信
6.1.2PROFINET網路
6.2PROFINET通信基礎
6.2.1PROFINET現場設備連接
6.2.2設備模型與PROFINET通信服務
6.2.3PROFINET即時通信原理
6.2.4PROFINET即時類別
6.2.5應用關係和通信關係
6.3PROFINET運行模式
6.3.1從係統工程到地址解析
6.3.2PROFINET係統工程
6.4PROFINET埠的MAC位址
6.5PROFINET資料交換
6.5.1迴圈資料交換
6.5.2非迴圈資料交換的序列
6.5.3多播通信關係
6.6PROFINET診斷
6.7PROFINET IRT通信
6.7.1IRT通信介紹
6.7.2IRT通信的時鐘同步
6.7.3IRT資料交換
6.7.4等時同步模式下的報警報文
6.7.5在IRT通信模式下的設備替換
6.8PROFINET控製器
6.9PROFINET設備描述與應用行規
6.9.1PROFINET設備描述
6.9.2PROFINET應用行規
6.10PROFINET的係統結構
6.11工業無線乙太網
6.11.1工業無線乙太網概述
6.11.2移動通信標準
6.11.3工業移動通信的特點
6.12SCALANCE X工業乙太網交換機
6.13SIEMENS工業無線通訊
6.13.1SIEMENS工業無線通訊概述
6.13.2工業無線通訊網路產品
SCALANCE W
6.13.3SCALANCE W的特點
習題

第7章EtherCAT工業乙太網
7.1EtherCAT通信協議
7.1.1EtherCAT物理拓撲結構
7.1.2EtherCAT資料連結層
7.1.3EtherCAT應用層
7.1.4EtherCAT係統組成
7.1.5EtherCAT係統主站設計
7.2EtherCAT從站控製器概述
7.2.1EtherCAT從站控製器功能塊
7.2.2EtherCAT協議
7.2.3幀處理
7.2.4FMMU
7.2.5同步處理管理員
7.2.6EtherCAT從站控製器存儲空間
7.2.7EtherCAT從站控製器特徵資訊
7.3EtherCAT從站控製器的資料連結控製
7.3.1EtherCAT從站控製器的資料幀處理
7.3.2EtherCAT從站控製器的通訊連接埠控製
7.3.3EtherCAT從站控製器的資料連結錯誤檢測
7.3.4EtherCAT從站控製器的資料連結地址
7.3.5EtherCAT從站控製器的邏輯定址控製
7.4EtherCAT從站控製器的應用層控製
7.4.1EtherCAT從站控製器的狀態機控製和狀態
7.4.2EtherCAT從站控製器的中斷控製
7.4.3EtherCAT從站控製器的WDT控製
7.5EtherCAT從站控製器的存儲同步管理
7.5.1EtherCAT從站控製器存儲同步處理管理員
7.5.2SM通道緩存區的資料交換
7.5.3SM通道郵箱資料通信模式
7.6EtherCAT從站資訊介麵
7.6.1EEPROM中的資訊
7.6.2EEPROM的操作
7.6.3EEPROM操作的錯誤處理
7.7EtherCAT從站控製器LAN9252
7.7.1LAN9252概述
7.7.2LAN9252的典型應用和內部結構
7.7.3LAN9252工作模式
7.7.4LAN9252引腳
7.7.5LAN9252寄存器映射
7.7.6LAN9252係統中斷
7.7.7LAN9252中斷寄存器
7.7.8LAN9252主機匯流排界麵
7.7.9LAN9252的乙太網PHY
7.7.10LAN9252的EtherCAT功能
習題

第8章EtherCAT主站與從站應用係統設計
8.1EtherCAT主站分類
8.1.1概述
8.1.2主站分類
8.2TwinCAT3 EtherCAT主站
8.2.1TwinCAT3概述
8.2.2TwinCAT3程式設計
8.3基於LAN9252的EtherCAT從站硬體電路係統設計
8.4基於LAN9252的EtherCAT從站驅動和應用程式碼包架構
8.4.1EtherCAT從站驅動和應用程式碼包的組成
8.4.2EtherCAT通信協議和應用層控製相關的檔
8.5基於LAN9252的EtherCAT從站驅動和應用程式的設計實例
8.5.1EtherCAT從站代碼包解析
8.5.2從站驅動和應用程式的入口
8.5.3EtherCAT從站週期性過程資料處理
8.5.4EtherCAT從站狀態機轉換
8.6EtherCAT通信中的資料傳輸過程
8.6.1EtherCAT從站到主站的資料傳輸過程
8.6.2EtherCAT主站到從站的資料傳輸過程
8.7EtherCAT主站軟體的安裝與從站的開發調試
8.7.1主站TwinCAT的安裝
8.7.2TwinCAT安裝主站網卡驅動
8.7.3EtherCAT從站的開發調試
習題

第9章工業互聯網技術
9.1工業互聯網概述
9.1.1工業互聯網的誕生
9.1.2工業互聯網的發展
9.2工業互聯網的內涵與特徵
9.2.1工業互聯網的內涵
9.2.2工業互聯網的特徵
9.3工業互聯網發展現狀
9.3.1美國工業互聯網聯盟
9.3.2德國“工業4.0”平臺
9.3.3中國工業互聯網產業聯盟
9.4工業互聯網技術體係
9.5工業互聯網體係架構
9.6工業互聯網標準體係
9.6.1工業互聯網總體標準體係
9.6.2工業互聯網基礎共性標準體係
9.6.3工業互聯網應用標準體係
9.7無源光纖網路(PON)技術與工業PON技術
9.8工業互聯網與資訊物理係統的關係
9.8.1資訊物理係統的概念內涵
9.8.2資訊物理係統的技術特點
9.8.3資訊物理係統的相關技術
9.9國內外主流工業互聯網平臺
習題
參考文獻

圖書序言

經過20多年的發展,現場匯流排已經成為工業控製係統中重要的通信網路,並在不同的領域和行業得到瞭廣泛的應用。近幾年,無論是在工業、電力、交通領域,還是在機器人等運動控製領域,工業乙太網都得到瞭迅速發展和應用。

在汽車領域,隨著人們對資料傳輸頻寬要求的增加,傳統的CAN匯流排由於頻寬的限製難以滿足需求。此外,為瞭縮小CAN網路(最大傳送速率1Mbit/s)與FlexRay(最大傳送速率10Mbit/s)網路的頻寬差距,2011年,BOSCH公司推齣瞭CAN FD方案。

EtherCAT是由德國BECKHOFF自動化公司於2003年提齣的即時工業乙太網技術。它具有高速和高資料有效率的特點,支援多種設備連接拓撲結構。其從站節點使用專用的控製晶片,主站使用標準的乙太網控製器。EtherCAT 是一項高性能、低成本、應用簡易、拓撲靈活的工業乙太網技術,並於2007年成為國際標準。EtherCAT 技術協會(EtherCAT Technology Group,ETG)負責推廣EtherCAT技術和對該技術的持續研發。

本書共9章。第1章對現場匯流排與工業乙太網進行瞭概述;第2章詳述瞭CAN的技術規範、CAN FD通信協定、內嵌CANFD的微控製器LPC546xx、具有集成收發器的CAN FD控製器TCAN4550;第3章講述瞭CAN FD高速收發器、CAN FD收發器隔離器件、TCAN4550的應用程式設計、USB轉CAN FD介麵卡;第4章講述瞭CC-Link現場匯流排與開發應用,包括CC-Link現場匯流排概述、CC-Link和CC-Link/LT通信規範、CC-Link通信協定、CC-Link IE網路、CC-Link產品的開發流程、CC-Link產品的開發方案及未來視覺化工廠的解決方案;第5章詳述瞭PROFIBUS通信協議、PROFIBUS通信控製器SPC3和ASPC2及網路介麵卡、PROFIBUS-DP從站的硬體設計、PROFIBUS-DP從站的軟體設計和PMM2000-DP從站的GSD檔;第6章先介紹PROFINET通信基礎、PROFNET運行模式、PROFINET埠的MAC位址、PROFINET資料交換、PROFINET診斷、PROFINET IRT通信、PROFINET控製器、PROFINET設備描述與應用行規和PROFINET的係統結構,然後介紹工業無線乙太網、SCALANCE X工業乙太網交換機和SIEMENS工業無線通訊;第7章介紹瞭EtherCAT通信協議、EtherCAT資料連結層、EtherCAT從站控製器的應用層控製、EtherCAT從站控製器的存儲同步管理、EtherCAT從站資訊介麵和EtherCAT從站控製器LAN9252;第8章講述瞭EtherCAT主站分類、TwinCAT3 EtherCAT主站、基於LAN9252的EtherCAT從站硬體電路係統設計、基於LAN9252的EtherCAT從站驅動和應用程式碼包架構、基於LAN9252的EtherCAT從站驅動和應用程式的設計實例、EtherCAT通信中的資料傳輸過程和EtherCAT主站軟體的安裝與從站的開發調試;第9章介紹瞭工業互聯網的內涵與特徵、工業互聯網發展現狀、工業互聯網技術體係、工業互聯網體係架構、工業互聯網標準體係、無源光纖網路(PON)技術與工業PON技術、工業互聯網與資訊物理係統的關係和國內外主流工業互聯網平臺。

本書是作者科研實踐和教學的總結,書中實例取自作者20年來的現場匯流排與工業乙太網科研攻關課題。在本書寫作過程中,作者翻閱瞭大量的文獻資料,在此對文獻資料的作者錶示衷心的感謝。

由於作者水準有限,加上時間倉促,書中錯誤和不妥之處在所難免,敬請廣大讀者不吝指正。

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