工业网络和现场总线技术基础与案例 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郑发跃，李宏昭，吕健编著 著

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• 工业网络
• 现场总线
• 自动化
• 工业控制
• 通信技术
• Profinet
• Ethernet/IP
• Modbus
• CAN总线
• 传感器网络

店铺： 文轩网旗舰店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121323362

商品编码：16268660123

出版时间：2017-08-01

作  者:郑发跃,李宏昭,吕健 编著 定  价:59 出 版 社:电子工业出版社 出版日期:2017年08月01日 页  数:306 装  帧:平装 ISBN:9787121323362 ●上篇基础篇
●第1章现场总线概述（2）
●1.1现场总线的发展（2）
●1.1.1什么是现场总线（2）
●1.1.2现场总线的特点（3）
●1.2现场总线的应用领域（4）
●1.2.1控制系统的层次（4）
●1.2.2各种现场总线的应用范围（5）
●1.3现场总线的标准（6）
●1.3.1IEC61158的制定（6）
●1.3.2关于IEC62026的情况（7）
●1.3.3ISO11898（7）
●1.3.4现场总线的国家标准及企业标准（7）
●1.4几种典型的现场总线介绍（8）
●1.4.1PROFIBUS（8）
●1.4.2FF现场总线基金会（10）
●1.4.3CAN（12）
●1.4.4WorldFIP（13）
●1.4.5DeviceNet（13）
●1.4.6ASi（15）
●部分目录

内容简介

本书分为两篇。上篇主要介绍现场总线的基础知识，包含靠前～5章。靠前章介绍了几种典型的现场总线；第2章阐述了数据通信基础与网络互联技术，包括网络硬件、网络互联设备与技术、通信参考模型；第3、4、5章分别详细阐述DeviceNet、ControlNet和EtherNet/IP的网络模型、应用方法、组态软件等，并以实例说明它们的具体配置和使用方法。下篇主要阐述现场总线技术方面的应用网络案例，重在罗克韦尔PLC的三种总线技术的基本应用。罗克韦尔自动化公司以NetLinx技术的开放现场总线网络为核心，采用统一的Logix控制器和可视化平台，实现控制系统、批处理、运动/传动系统等的数据共享和信息无缝连接。 郑发跃,李宏昭,吕健 编著 郑发跃，北航硕士，高校教师，中国电子学会会员。对工业网络和现场总线技术有系统、深入的研究，并具备丰富的实践经验。主持过基于PLC的智能温度控制系统的研究、基于wifi的室内定位技术的研究、基于nRF24E1的无线传感网络节点设计等科研课题。所著图书实例丰富，指导性强。

智能工厂的神经系统：工业通信技术深度解析与实践指南 在当今高度互联的制造业浪潮中，工厂的智能化、自动化和高效运营已经成为企业生存和发展的核心竞争力。而支撑这一切的，正是工厂内部错综复杂的“神经系统”——工业通信网络。它连接着生产线上的每一个传感器、执行器、控制器、人机界面，乃至更高级别的MES（制造执行系统）和ERP（企业资源规划）系统，确保海量数据的实时、可靠传输，从而实现生产流程的精准调度、过程的实时监控、设备的智能诊断以及能源的高效管理。 本书旨在为读者提供一个全面、深入且极具实践价值的工业通信技术知识体系。我们不仅仅是介绍各种技术的“是什么”，更侧重于“为什么”以及“如何做”，帮助读者透彻理解工业网络的核心原理，掌握现场总线和工业以太网技术的关键特性，并能在实际工程项目中灵活运用，解决通信难题，提升生产效率。 第一部分：工业通信的基石——原理与分类 在深入探讨具体技术之前，我们首先需要建立起对工业通信宏观的认知。本部分将从工业通信的定义、发展历程出发，阐述其在现代制造业中的重要性。我们将剖析工业通信网络所面临的独特挑战，例如实时性要求、可靠性保障、恶劣环境适应性、安全性需求以及与IT网络的融合等，并在此基础上，引出工业通信技术的几种主要分类方式： 按照网络层级划分： 从底层现场设备连接的现场总线，到区域控制的工业以太网，再到企业级的IT/OT融合网络，我们将清晰地描绘出工厂内部通信的层次结构，并分析各层级通信的需求和特点。 按照通信介质划分： 介绍常用的工业通信介质，包括双绞线、光纤、无线（如Wi-Fi、LoRa、NB-IoT等）等，分析它们的传输特性、适用场景和优缺点，为读者在实际选型中提供参考。 按照通信协议类型划分： 区分串行通信与并行通信，同步通信与异步通信，以及面向消息的通信与面向连接的通信，为理解各种具体协议奠定理论基础。 第二部分：现场总线的深度探索——从基础到前沿 现场总线技术是工业自动化领域最早的通信技术之一，至今仍在许多领域发挥着至关重要的作用。本部分将对几种主流的现场总线技术进行深度解析： AS-Interface (AS-i): 作为一种简单、经济、面向驱动的现场总线，AS-i特别适合于连接简单的传感器和执行器，如开关量输入、小型电机等。我们将详细讲解其独特的“一根线”供电和通信机制，分析其在简化布线、降低成本方面的优势，并探讨其适用范围。 PROFIBUS家族 (PROFIBUS DP/PA): PROFIBUS是全球应用最广泛的现场总线之一。我们将深入剖析PROFIBUS DP（分布式Peripherals）在快速、高效的现场设备连接中的应用，讲解其主从通信机制、报文结构、错误检测与处理等核心技术。同时，我们将探讨PROFIBUS PA（Process Automation）在本质安全防爆区域的特点，以及其在过程控制领域的独特优势。 DeviceNet: 基于CAN（Controller Area Network）协议的DeviceNet，凭借其开放性和易用性，在北美市场得到了广泛应用。我们将详细解读DeviceNet的通信模型、对象模型，以及其在设备识别、数据交换方面的特点，并对比其与其他现场总线的异同。 CANopen: 作为CAN协议在高端应用领域的一种网络协议，CANopen以其强大的灵活性和丰富的应用层协议而闻名。我们将深入研究CANopen的通信对象（COB-ID）、对象字典（Object Dictionary）、节点管理以及多种通信机制（PDO, SDO, EMCY, SYNC），帮助读者理解其如何在复杂的自动化系统中实现高效、灵活的数据通信。 Foundation Fieldbus (FF): 专为过程控制设计的Foundation Fieldbus，包括H1（低速）和HSE（高速）两个版本。我们将详细介绍FF在实现设备互联互通、分布式控制、仪表集成等方面的革命性意义，重点讲解其在分布式系统中的应用，以及与传统4-20mA信号相比的优势。 Modbus RTU/ASCII: 作为一种简单、开放的串行通信协议，Modbus RTU/ASCII仍然在许多传统自动化设备中占据重要地位。我们将详细讲解Modbus协议的报文结构、功能码、寻址方式，并提供实际应用中的配置和故障排除建议。 第三部分：工业以太网的崛起——速度、灵活性与融合 随着IT技术的飞速发展，以太网在工业领域的应用日益广泛，并催生了各种面向工业应用的实时以太网协议。本部分将聚焦于工业以太网的关键技术： Ethernet/IP: 基于标准以太网和TCP/IP协议的Ethernet/IP，通过CIP（Common Industrial Protocol）实现与ControlNet和DeviceNet的兼容性。我们将深入分析Ethernet/IP的通信架构、报文封装、设备配置文件（EDS），以及其在实现IT/OT融合方面的独特优势。 PROFINET: 作为西门子公司推出的新一代工业以太网解决方案，PROFINET以其高实时性、灵活性和可扩展性而著称。我们将详细讲解PROFINET的实时通信机制（IRT, Isochronous Real-Time），PROFINET IO（Input/Output）的拓扑结构、设备角色（Controller, Device, Proxy），以及其在提升生产效率和实现灵活制造方面的应用。 EtherCAT: 以其极高的实时性能和极低的网络延迟而闻名的EtherCAT，为运动控制和实时同步应用提供了强大的解决方案。我们将深入探讨EtherCAT的工作原理，包括“飞速传递”的数据处理方式，以及其在多轴运动控制、高速同步等领域的核心优势。 Modbus TCP/IP: 将Modbus协议封装在TCP/IP协议中，Modbus TCP/IP提供了在标准以太网上传输Modbus数据的能力。我们将分析其报文结构、端口号，并探讨其在实现简单数据交换和远程访问方面的应用。 Powerlink: 另一种高性能的开放式实时以太网协议，Powerlink在驱动控制、运动同步等领域展现出强大的实力。我们将探讨其基于“轮询”的通信机制，以及其在高吞吐量和确定性时间控制方面的特点。 TSN (Time-Sensitive Networking): 作为下一代工业以太网的重要发展方向，TSN旨在为标准以太网提供更强的实时性和确定性。我们将探讨TSN的关键技术，如时间同步（IEEE 802.1AS）、调度（IEEE 802.1Qbv, IEEE 802.1Qcr）、流量整形等，并展望其在未来智能工厂中的应用前景。 第四部分：无线通信在工业场景的应用 随着物联网和工业4.0的推进，无线通信在工业自动化中的作用日益凸显。本部分将聚焦于工业无线通信技术： 工业Wi-Fi: 分析标准Wi-Fi在工业环境下的挑战（如干扰、漫游、安全性）以及如何通过优化配置和选择工业级设备来克服这些挑战。 低功耗广域网 (LPWAN): 重点介绍LoRa、NB-IoT等LPWAN技术在工业物联网中的应用，分析其低功耗、长距离通信的优势，以及在远程监控、资产追踪、环境监测等方面的场景。 专用工业无线协议: 探讨一些针对特定工业应用场景的无线通信技术，如WirelessHART、ISA100.11a等，分析其在过程自动化、资产健康管理等领域的应用。 第五部分：工业通信系统的设计、选型与实施 理论知识最终需要转化为实际工程能力。本部分将提供一套系统化的工业通信系统设计、选型和实施的实践指南： 需求分析与方案设计： 如何根据具体的工业应用场景，明确通信需求（如实时性、带宽、节点数量、环境条件、安全性等），并基于此进行整体网络架构设计。 关键技术选型： 如何根据性能要求、成本预算、兼容性、技术成熟度等因素，选择最适合的现场总线或工业以太网技术。 设备选型要点： 介绍在选择PLC、HMI、传感器、执行器、网络交换机、网关等通信设备时需要考虑的关键技术参数和认证标准。 布线与安装规范： 讲解工业通信线缆的选择、敷设、屏蔽、接地等规范，以及网络设备的物理安装要求，以确保通信的稳定性和可靠性。 网络配置与参数设置： 详细指导各种通信协议的网络配置方法，包括IP地址分配、节点地址设置、报文配置、安全策略等。 通信故障诊断与排除： 提供一套系统性的故障排查流程，讲解如何利用网络抓包工具、诊断软件、示波器等工具，快速定位和解决通信问题。 网络安全防护： 探讨工业网络面临的安全威胁，并介绍相应的安全防护策略，包括防火墙、VPN、访问控制、加密等，确保生产系统的安全运行。 第六部分：实际案例分析与应用拓展 为了帮助读者更好地理解和应用所学知识，本部分将提供一系列典型的工业通信应用案例： 离散制造业生产线通信： 以汽车制造、电子产品组装等场景为例，展示如何构建高效、实时的通信网络，实现生产自动化和柔性制造。 过程工业的自动化控制： 聚焦于石油化工、电力、水处理等行业，阐述现场总线和工业以太网在复杂过程控制、安全仪表系统（SIS）中的应用。 智能仓储与物流： 分析自动化立体仓库、AGV（自动导引车）等系统中的通信需求，以及如何利用工业通信技术实现高效的仓储管理。 能源管理与监控： 介绍工业通信技术在能源计量、能耗监测、电网通信等方面的应用。 工业物联网 (IIoT) 与数据采集： 探讨如何利用工业通信技术构建 IIoT 平台，实现设备状态监控、预测性维护、大数据分析等。 本书特色： 理论与实践并重： 深入浅出地讲解技术原理，并辅以大量的实际应用案例和配置指导。 全面性： 覆盖了从基础概念到主流技术的广泛内容，旨在为读者构建完整的知识框架。 前瞻性： 关注了TSN等新兴技术的发展趋势，为读者指明未来方向。 易读性： 采用清晰的逻辑结构和图文并茂的方式，便于读者理解和吸收。 无论您是工业自动化工程师、电气工程师、控制工程师，还是希望深入了解现代工厂运作机制的IT专业人士，亦或是相关专业的在校学生，本书都将是您宝贵的参考资料和实践指南。通过学习本书，您将能够更自信地应对工业通信领域的挑战，设计、实施和维护高效、可靠的工业网络，为企业的智能化转型贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

作为一名即将步入工业自动化行业的在校学生，我深知扎实的基础知识的重要性。在寻找相关书籍时，我偶然发现了《工业网络和现场总线技术基础与案例》，这正是我梦寐以求的那一本。这本书的体系结构非常完善，从最基本的工业网络概念，如 OSI 模型和 TCP/IP 协议栈在工业环境下的应用，一直讲到各种具体的现场总线技术。我印象最深的是关于现场总线分类的部分，作者将它们按照不同的通信介质（如串行、以太网）和应用领域（如过程控制、运动控制）进行了清晰的划分，这让我能够快速建立起一个整体的认识框架。书中对每种现场总线的介绍都非常细致，不仅仅是原理，更包含了实际的组网配置、参数设置以及故障排除方法。它提供的案例研究，例如在一个智能制造工厂中如何选择和部署 CANopen 总线来连接大量的传感器和执行器，如何通过 EtherCAT 实现高精度的同步控制，都极具参考价值。这本书不仅让我理解了“是什么”，更教会了我“怎么用”，为我未来的学习和工作打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我一直以来都在为工业物联网（IIoT）的实际落地而苦恼，尤其是关于设备之间的互联互通问题。市面上很多关于 IIoT 的书籍都侧重于平台和应用层，而忽略了底层通信的复杂性。这本书的出现，简直是解决了我的燃眉之急。它深入浅出地剖析了工业网络和现场总线技术，让我明白了为什么在工业环境中，标准的 IT 网络协议往往不足以应对严苛的要求。书中对各种现场总线的特点和适用场景进行了详尽的比较，例如，它解释了为什么在对实时性要求极高的运动控制领域，EtherCAT 能够脱颖而出，而在过程控制领域，HART 协议依然扮演着重要角色。更重要的是，书中提供了非常多实用的案例，展示了如何在复杂的工业场景中，比如油气开采、电力传输等领域，有效地集成和管理不同厂家的设备，实现数据的无缝采集和传输。我尤其喜欢它关于协议转换和网关技术的讨论，这对于我整合现有系统和引入新技术至关重要。读完这本书，我对如何构建一个稳定、高效、可扩展的工业通信基础设施有了更清晰的思路。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的让我对工业自动化领域的通信方式有了全新的认识。我一直对各种“总线”的概念感到模糊，不知道它们到底有什么区别，在实际生产中又是如何协同工作的。这本《工业网络和现场总线技术基础与案例》就像一盏明灯，把那些复杂的理论和枯燥的技术术语抽丝剥茧地呈现在我面前。从最基础的电气信号传输，到各种物理层协议的演变，再到不同应用场景下最适合的总线选择，书中都有详尽的介绍。我特别喜欢它不仅仅停留在理论层面，而是用大量的实际案例来佐证。例如，在描述Profibus时，书中引用了一个汽车制造厂的例子，详细说明了其在运动控制和I/O设备连接中的优势，以及如何通过它实现高效率的生产线。这种“理论+实践”的模式，让我在学习的过程中，能够立刻感受到知识的价值，并且能够将所学应用到实际工作中去。书中的插图和图表也非常丰富，清晰地展示了网络拓扑结构、数据帧格式等关键信息，这对于我这种视觉型学习者来说，简直是福音。即使是对工业自动化领域稍有了解的人，也能从中学到很多，甚至对于经验丰富的工程师来说，这本书也能提供一些新的视角和解决问题的思路。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在设备维护领域工作多年的技术人员，平时接触到的很多设备通信都比较零散，缺乏系统性的知识。当我翻开《工业网络和现场总线技术基础与案例》这本书时，就仿佛打开了一个全新的世界。这本书的叙述方式非常直观，从最基础的电信号、信号编码开始讲起，逐步深入到各种通信协议的细节。我尤其对书中关于现场总线在电气安全、防爆以及实时性方面的考量分析印象深刻，这让我理解了为什么工业通信需要一套不同于消费级网络的标准。书中通过大量具体的案例，比如在一个啤酒生产线上，如何利用 Profinet 实现多台灌装机的精确同步和数据交换，或者在水处理厂，如何通过 Modbus 远程监控和控制大量的泵和阀门，这些生动的实例让我能够立刻联想到自己日常工作中遇到的问题，并且从中找到了解决的思路。书中的图示也非常清晰，帮助我理解了复杂的网络结构和数据流向。总而言之，这本书对我这样一线技术人员来说，非常有价值，它不仅拓宽了我的知识面，更提升了我解决实际问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

我之前一直在一个小型自动化设备公司工作，接触到的通信方式比较单一，主要是Modbus TCP/IP。当我了解到行业内存在着像EtherNet/IP、Profinet、CANopen等多种多样的现场总线技术时，心里一直痒痒的，想深入了解一下。这本书真的是一本宝藏！它没有上来就抛出复杂的概念，而是循序渐进地讲解。从最初的串行通信讲到并行通信，再到以太网的兴起，最后引出现场总线。我惊喜地发现，书中对每一种主要的现场总线都进行了深入的剖析，包括它的通信原理、数据传输方式、在不同行业中的应用场景，甚至还分析了它们的优缺点以及与其他总线的兼容性。我尤其被书中的案例分析深深吸引。比如，它详细讲解了如何在一个大型化工项目中，利用EtherNet/IP实现对分布式控制系统的精确监控和安全管理，以及Profinet在高端运动控制领域的卓越表现，通过这些生动的例子，我仿佛亲身经历了这些技术在实际工程中的应用过程，那些原本晦涩难懂的专业术语也变得清晰起来。这本书的语言风格也很接地气，没有过多的技术术语堆砌，读起来很流畅。