西門子PLC工業通信完全精通教程(附光盤) 9787122160058 化學工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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嚮曉漢 著

圖書標籤:

• PLC
• 西門子
• 工業通信
• 編程
• 自動化
• 工業控製
• S7
• STEP7
• PROFIBUS
• PROFINET

店鋪： 北京文博宏圖圖書專營店

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122160058

商品編碼：29657926618

包裝：平裝

齣版時間：2013-03-01

基本信息

書名：西門子PLC工業通信完全精通教程(附光盤)

定價：68.00元

作者：嚮曉漢

齣版社：化學工業齣版社

齣版日期：2013-03-01

ISBN：9787122160058

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.658kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書結閤工程應用案例，詳細介紹瞭西門子PLC工業通信網絡應用技術，包括：西門子PLC的自由口通信、西門子PLC與變頻器的USS通信、西門子PLC的Modbus通信、西門子PLC的PPI通信、西門子PLC的MPI通信、西門子PLC的PROFIBUS通信、工業以太網通信、第三方網關模塊的使用、OPC通信、工業物聯網應用等內容。書中所有的例子都是經過實踐檢驗的，每個例子都包含軟硬件的配置方案圖、接綫圖和程序。對於比較復雜的例子，有專門的視頻教學文件和程序源代碼，讀者可以從光盤中學習。
　　本書可供PLC應用技術人員學習使用，也可供大院校相關專業師生參考使用。

目錄

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第1章 概述

1.1 通信基礎知識

1.1.1 通信的基本概念

1.1.2 RS-485標準串行接口

1.1.3 PLC網絡的術語解釋

1.1.4 OSI參考模型

1.2 現場總綫

1.2.1 現場總綫的概念

1.2.2 主流現場總綫的簡介

1.2.3 現場總綫的特點

1.2.4 現場總綫的現狀

1.2.5 現場總綫的發展

1.3 SIMATIC NET 工業通信網絡

1.3.1 工業通信網絡結構

1.3.2 西門子通信網絡技術說明

第2章 西門子PLC的自由口通信

2.1 自由口通信概述

2.2 S7-200係列PLC之間的自由口通信

2.3 S7-200 PLC與個人計算機的自由口通信

2.3.1 S7-200 PLC與超級終端的自由口通信

2.3.2 S7-200 PLC與個人計算機（自編程序）的自由口通信

2.4 S7-200 PLC與三菱FX係列PLC的自由口通信

2.5 S7-1200係列PLC與S7-200係列PLC的自由口通信

2.6 S7-1200係列PLC之間的自由口通信

2.7 S7-1200係列PLC與PC的自由口通信

第3章 西門子PLC與變頻器的USS通信

3.1 USS協議的基本知識

3.1.1 USS協議簡介

3.1.2 通信報文結構

3.1.3 有效數據字符

3.1.4 USS的任務和應答

3.2 S7-200與MM440變頻器的USS通信調速

3.3 S7-1200 PLC與MM440的USS通信

第4章 西門子PLC的Modbus通信

4.1 Modbus通信概述

4.1.1 Modbus協議簡介

4.1.2 Modbus傳輸模式

4.1.3 Modbus消息幀

4.2 S7-200 PLC間Modbus通信

4.2.1 使用Modbus協議庫

4.2.2 Modbus的地址

4.2.3 S7-200 PLC間Modbus通信應用舉例

4.3 S7-200 PLC與S7-1200 PLC間的Modbus通信

4.4 S7-1200 與S7-1200的Modbus通信

第5章 西門子PLC的PPI通信

5.1 認識PPI協議

5.1.1 初識PPI協議

5.1.2 PPI主站的定義

5.2 兩颱S7-200係列PLC之間的PPI通信

5.2.1 方法1--用指令嚮導

5.2.2 方法2--用網絡讀/寫指令

5.3 多颱S7-200係列PLC之間的PPI通信

第6章 西門子PLC的MPI通信

6.1 MPI通信概述

6.2 無組態連接通信方式

6.2.1 無組態連接MPI通信簡介

6.2.2 無組態單邊通信方式應用舉例

6.2.3 無組態雙邊通信方式應用舉例

6.3 全局數據包通信方式

6.3.1 全局數據包通信簡介

6.3.2 全局數據包通信應用舉例

6.4 組態連接通信方式

6.4.1 組態連接通信方式簡介

6.4.2 組態連接通信應用舉例

6.5 S7 PLC與HMI的MPI通信

6.6 WinCC flexible和PLCSIM的通信仿真

6.6.1 S7-PLCSIM簡介

6.6.2 實例

第7章 西門子PLC的PROFIBUS通信

7.1 PRIFOIBUS現場總綫概述

7.1.1 工廠自動化網絡結構

7.1.2 PROFIBUS的組成部分

7.1.3 PROFIBUS的通信模型

7.1.4 PROFIBUS的通信組成

7.1.5 PROFIBUS的通信方式

7.1.6 PROFIBUS-FMS/DP的物理層

7.1.7 PROFIBUS-FMS/DP的數據鏈路層

7.1.8 PROFIBUS-DP的應用

7.2 S7-300係列PLC與第三方設備的PROFIBUS-DP通信

7.3 PROFIBUS-DP連接智能從站的應用

7.4 一主多從PROFIBUS-DP DX通信

7.5 PROFIBUS-DP接口連接遠程ET200M

7.6 CP342-5的PROFIBUS通信應用

7.6.1 CP342-5的PROFIBUS通信概述

7.6.2 CP342-5的PROFIBUS通信應用舉例

7.7 S7-300與MM440變頻器的場總綫通信調速

7.8 S7-300通過PROFIBUS現場總綫修改MM440變頻器的參數

7.9 PROFIBUS與Sinamics S120的連接

7.9.1 Sinamics S120 AC/AC單軸驅動器概述

7.9.2 S7-300與Sinamics S120連接應用舉例

7.10 PROFIBUS-S7通信

7.10.1 PROFIBUS-S7通信簡介

7.10.2 PROFIBUS-S7通信應用舉例

第8章 工業以太網通信

8.1 以太網通信概述

8.1.1 以太網通信簡介

8.1.2 工業以太網通信簡介

8.2 S7-200 PLC的以太網通信

8.2.1 S7-200 PLC間的以太網通信

8.2.2 S7-200係列PLC與S7-300係列PLC間的以太網通信

8.2.3 S7-200係列PLC與組態王的以太網通信

8.3 S7-1200 PLC的以太網通信

8.3.1 S7-1200係列PLC間的以太網通信

8.3.2 S7-200係列PLC與S7-1200係列PLC間的以太網通信

8.3.3 S7-1200係列PLC與S7-300係列PLC間的以太網通信

8.4 S7-300/400係列PLC的以太網通信

8.4.1 西門子工業以太網通信方式簡介

8.4.2 S7-300/400工業以太網通信舉例

8.4.3 S7300/400工業以太網通信仿真

第9章 使用第三方網關模塊進行以太網絡通信

9.1 第三方網關模塊簡介

9.2 Bet-S7PPI網關

9.3 Bet-S7MPI網關

9.4 第三方網關的應用實例

第10章 OPC通信

10.1 OPC基本知識

10.1.1 OPC概念

10.1.2 OPC的宗旨

10.1.3 OPC技術基礎

10.1.4 OPC基金會

10.1.5 OPC特性

10.1.6 OPC數據通訊

10.1.7 服務器與客戶機的概念

10.2 用西門子Access組建OPC通信

10.2.1 PC Access軟件簡介

10.2.2 WinCC與S7-200的通信

10.2.3 用Excel訪問PC Access

10.3 用西門子Simatic Net組建OPC通信

10.3.1 SIMATIC NET軟件簡介

10.3.2 WinCC與S7-1200的通信

10.4 用KepServerEX組建OPC通信

10.4.1 KEPServerEX簡介

10.4.2 安裝KEPServerEX V5的要求

10.4.3 WinCC與S7-200的通信

第11章 工業物聯網及其應用

11.1 物聯網簡介

11.1.1 物聯網的概念

11.1.2 物聯網的技術特點

11.1.3 物聯網的應用範圍

11.2 工業物聯網的應用案例

11.2.1 電動機試驗機功能描述

11.2.2 控製係統方案

11.2.3 硬件組態和程序的編寫

作者介紹

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文摘

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序言

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《工業通信技術與應用實戰指南》 內容簡介 本書是一部全麵深入探討工業通信技術及其在實際應用中解決方案的專業參考著作。它旨在為從事自動化、電氣工程、過程控製、機械製造以及相關領域的技術人員、工程師、項目經理和學生提供一套係統、實用的知識體係和操作指南。本書緊密結閤工業生産的實際需求，從基礎理論到高級應用，層層遞進，力求幫助讀者建立對工業通信的深刻理解，並掌握在復雜工業環境中設計、部署和維護高效通信係統的能力。 第一部分：工業通信基礎理論與原理 本部分將從工業通信的起源和發展開始，梳理其在現代工業自動化中的核心地位和不可替代的作用。我們將詳細介紹工業通信的四大基本要素：物理層、數據鏈路層、網絡層和應用層，並結閤工業現場的特點，深入剖析每層的功能、協議及其在不同場景下的優勢與局限。 物理層解析： 深入探討各種工業現場常用的傳輸介質，包括雙絞綫、光縴、同軸電纜以及無綫通信技術（如Wi-Fi、Bluetooth、LoRa等），並分析它們在抗乾擾性、傳輸速率、傳輸距離以及成本等方麵的差異，幫助讀者選擇最適閤特定工業環境的物理連接方案。重點介紹各種工業連接器和接口標準（如RS-232, RS-485, Ethernet RJ45, M12等）的電氣特性、安裝要求和通信限製。 數據鏈路層協議詳解： 詳細闡述串行通信協議（如Modbus RTU/ASCII）的工作原理、報文結構、握手機製以及錯誤校驗方法。分析工業以太網的興起及其核心協議，包括Ethernet/IP, PROFINET, EtherCAT, Modbus TCP等。我們將深入剖析這些協議在數據幀格式、尋址方式、衝突檢測與避免、以及實時性保障等方麵的關鍵技術，並對比它們在性能、拓撲結構、連接設備數量等方麵的優劣。 網絡層與傳輸層功能： 講解TCP/IP協議族在工業通信中的應用，包括IP地址、子網掩碼、網關、端口號等概念。分析TCP和UDP協議在工業通信中的不同應用場景，重點關注TCP的可靠傳輸機製和UDP的低延遲特性。 應用層協議與數據模型： 深入研究工業通信中最具代錶性的應用層協議，如OPC（OLE for Process Control）係列標準（OPC DA, OPC UA, OPC HDA等）及其在數據采集、曆史數據存儲和實時數據交換中的核心作用。分析MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）協議在物聯網（IoT）和分布式係統中的應用，以及AMQP（Advanced Message Queuing Protocol）在高可靠性消息隊列方麵的優勢。我們將探討這些協議如何實現不同設備之間的數據互操作性和信息共享。 第二部分：主流工業通信技術深入剖析 本部分將聚焦當前工業界應用最廣泛、技術最成熟的幾種工業通信技術，對其進行深度解析，並通過詳實的案例分析，展示其在不同行業和應用場景下的強大能力。 串行通信（RS-485）深度探索： 詳細講解RS-485總綫的設計原則、電氣特性、多點通信機製（如半雙工、全雙工）、終端匹配以及接地問題。分析Modbus RTU/ASCII協議在這種介質上的具體實現，包括主從設備配置、數據寄存器類型（綫圈、輸入寄存器、保持寄存器、輸入狀態）以及常用功能碼的應用。演示如何在復雜的工業現場環境下，有效地利用RS-485構建穩定可靠的通信網絡，並探討其在低成本、遠距離通信場景下的優勢。 工業以太網技術詳解： Ethernet/IP： 深入剖析Ethernet/IP如何將標準以太網技術與CIP（Common Industrial Protocol）相結閤，實現從自動化設備到企業信息係統的無縫集成。重點講解其在生産綫自動化、設備聯網以及數據采集方麵的應用。 PROFINET： 詳細介紹PROFINET的架構、通信方式（實時通信RT, 高實時通信IRT）以及與STEP 7/TIA Portal等西門子自動化軟件的集成。分析PROFINET在生産自動化、運動控製以及故障安全通信中的強大能力。 EtherCAT： 深入理解EtherCAT的“處理即通過”（Processing on the Fly）原理，揭示其如何實現超高的實時性和極低的延遲。重點關注其在高性能運動控製、機器人協同以及復雜生産綫同步方麵的優勢。 Modbus TCP/IP： 分析Modbus TCP/IP如何在TCP/IP網絡上實現Modbus協議，使其能夠跨越更廣闊的網絡範圍。探討其在設備互聯、數據交換以及與 SCADA/HMI 係統集成中的簡便性與通用性。 其他工業以太網協議（如Powerlink, Sercos等）： 簡要介紹其他具有特定優勢的工業以太網協議，並分析其適用場景。 現場總綫技術迴顧與展望： 對CAN總綫、PROFIBUS等經典的現場總綫技術進行迴顧，分析其在工業領域長久的應用曆史和技術特點，並探討其在某些特定領域（如汽車電子、工業控製）的持續生命力，同時分析其與新一代工業通信技術的演進關係。 第三部分：工業通信係統設計與集成 本部分將指導讀者如何根據實際的工業應用需求，設計、規劃和實施高效、可靠的工業通信係統。 需求分析與係統規劃： 講解如何進行詳盡的現場勘察，明確通信需求（如數據量、通信頻率、實時性要求、可靠性標準、安全等級等）。指導讀者根據設備類型、地理分布、環境條件以及成本預算，選擇最閤適的通信技術和拓撲結構。 網絡拓撲設計： 詳細介紹各種常見的工業通信網絡拓撲結構（如星型、總綫型、環型、樹型、網狀型）的優缺點，以及如何在實際應用中優化拓撲設計以提高通信效率和冗餘性。 設備選型與連接： 指導讀者如何根據通信協議和接口要求，選擇閤適的工業交換機、路由器、網關、協議轉換器、采集模塊、現場儀錶和執行器。重點介紹工業級網絡設備的選型要點，如IP防護等級、工作溫度範圍、防爆認證、冗餘電源等。 通信協議配置與參數優化： 詳細介紹如何在各種通信協議下進行參數配置，如IP地址分配、子網劃分、端口設置、數據映射、報文格式定義等。探討如何通過調整通信參數來優化係統的性能，提高傳輸速率和降低延遲。 集成不同通信技術： 講解如何在異構的工業網絡環境中，通過網關、協議轉換器等設備實現不同通信技術之間的互聯互通。分析在集成過程中可能遇到的挑戰及相應的解決方案。 工業通信的安全性： 強調工業通信安全的重要性，介紹常見的網絡安全威脅（如未經授權訪問、數據篡改、拒絕服務攻擊等）。講解工業防火牆、VPN、訪問控製、加密通信等安全措施的應用，以及如何構建縱深防禦體係。 第四部分：工業通信係統的部署、維護與故障排除 本部分將聚焦工業通信係統的實際部署、日常維護以及故障診斷與排除，幫助讀者確保係統的長期穩定運行。 係統部署流程： 詳細介紹工業通信係統的安裝、布綫、設備連接、參數配置和調試的規範流程。強調規範化操作在保障係統性能和可靠性方麵的重要性。 係統性能監控： 介紹各種監控工具和技術，包括網絡流量分析、端口利用率監控、錯誤率統計、設備狀態監測等。指導讀者如何通過性能指標，及時發現潛在問題。 定期維護計劃： 製定詳細的定期維護計劃，包括硬件檢查、軟件更新、參數備份、連接性測試等。強調預防性維護在減少係統故障、延長設備壽命方麵的重要作用。 故障診斷與排除： 提供一套係統化的故障診斷方法論，從物理層到應用層，逐步排查問題。重點介紹各種常用的診斷工具（如網絡抓包工具、協議分析儀、示波器等）的使用技巧。針對常見的通信故障，如通信中斷、數據丟失、傳輸錯誤、延遲過高等，提供詳盡的分析思路和解決策略。 係統升級與擴展： 探討在不影響現有係統正常運行的前提下，如何進行係統升級和功能擴展。分析在麵對新的通信技術和業務需求時，如何規劃和實施係統的迭代。 第五部分：工業通信的未來發展趨勢 本部分將展望工業通信技術的未來發展方嚮，幫助讀者瞭解前沿技術和市場動態。 工業物聯網（IIoT）與邊緣計算： 深入探討IIoT如何通過海量設備的互聯互通，推動工業生産的智能化和柔性化。分析邊緣計算在本地數據處理、實時響應和降低雲端壓力方麵的關鍵作用，以及其與工業通信的深度融閤。 5G在工業通信中的應用： 闡述5G技術的高帶寬、低延遲、大連接特性將如何賦能更高級彆的工業自動化，例如柔性製造、遠程控製、AR/VR輔助操作等。 TSN（時間敏感網絡）技術： 介紹TSN如何通過標準化技術，在標準以太網上實現確定性通信，為未來工業控製和自動化係統的發展奠定基礎。 網絡安全與可信計算： 進一步探討在日益復雜的網絡環境下，如何構建更加安全可靠的工業通信體係，包括區塊鏈技術在工業數據安全和可追溯性方麵的潛在應用。 人工智能與大數據在工業通信中的作用： 分析AI和大數據如何通過分析海量的通信數據，實現故障預測、性能優化、智能決策等，進一步提升工業生産的效率和智能化水平。 本書以其嚴謹的理論體係、豐富的實戰案例、清晰的邏輯結構和深入淺齣的講解方式，將成為工業通信領域不可或缺的參考工具。無論您是初學者還是經驗豐富的工程師，都能從中獲得寶貴的知識和啓發，助力您在工業通信領域取得更大的成就。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常抓人眼球，那種深邃的藍色調和清晰的排版，一看就知道是麵嚮專業人士的。我當時在書店裏是被它那種“硬核”的氣質吸引的，尤其書名後那個“完全精通”的字樣，簡直就是對我們這些渴望技術突破的人發齣的無聲邀請。我最欣賞的是它在開篇部分對工業通信協議曆史脈絡的梳理，那不是簡單的羅列時間點，而是深入剖析瞭不同協議（比如早期的串行通信到後來的以太網基礎）是如何為瞭適應工業現場日益增長的數據量和實時性要求而迭代演進的。作者在介紹Profibus和Profinet時，用瞭很多生動的比喻，把抽象的報文結構講得像是在搭建一座精密復雜的管道係統，每一個數據包的封裝和傳輸路徑，都對應著現實中設備間的“對話流程”。這種詳盡的講解，讓我這個之前在現場處理通訊中斷問題時隻能靠“試錯法”的工程師，第一次真正理解瞭底層邏輯，感覺像是從一個隻能看懂“交通信號燈”的路人，瞬間升級成瞭能看懂“交通管製中心藍圖”的工程師。特彆是關於時間同步和網絡拓撲規劃的部分，簡直就是一本實戰寶典，很多教科書隻會提概念，這本書卻給齣瞭不同負載和網絡規模下的具體配置參數建議，讀起來非常踏實。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，我最初對這類“精通”係列的教程是抱有懷疑態度的，總覺得內容會比較淺嘗輒止，為瞭湊頁數而填充一些基礎知識。然而，這本書在麵嚮更高級的診斷工具和軟件集成方麵，展現齣瞭超乎預期的深度。例如，書中對“Wireshark”在工業以太網數據包捕獲和分析的應用，已經達到瞭準專業級的水平。它不僅教你如何過濾齣TCP/IP數據包，更進一步講解瞭如何解析Profidrive或PROFINET IRT的特定幀結構，識彆其中的循環數據和非周期數據。這種深度介入網絡底層協議棧的分析能力，是傳統自動化工程師往往欠缺的技能。通過書中的指導，我成功地使用Wireshark分析並優化瞭我們生産綫上一個高精度運動控製任務中的抖動問題，找到瞭導緻延遲的關鍵節點，這在之前的任何培訓中都是沒有涵蓋過的知識點。這本書真正做到瞭從“會用”到“理解機製”的跨越，讓技術人員不再是黑盒操作者。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘述風格非常務實，幾乎沒有一句廢話，每一個段落似乎都是從解決實際工程問題的角度齣發的。我尤其欣賞它對故障排除流程的係統性構建。在以往的工作中，遇到通訊故障往往是手忙腳亂，先重啓再說，效率低下。這本書則提供瞭一個清晰的“三層診斷模型”：第一層關注物理層（電纜、指示燈狀態）；第二層聚焦於數據鏈路層（MAC地址衝突、幀丟失率）；第三層深入到應用層（應用層心跳包超時、數據一緻性校驗）。書中的案例研究部分更是精彩絕倫，它們不是虛構的理想場景，而是根據真實工廠反饋整理的“疑難雜癥”。我記得有一個關於S7-1200與第三方設備通過Modbus TCP進行數據交換時，齣現周期性數據丟失的問題，作者層層剝繭，最終定位到是Modbus寄存器映射的字節序（Endianness）不匹配造成的。這個細節，如果不是經驗豐富的工程師親手總結，是很難在標準手冊中找到的。這種“授人以漁”的排錯思路，遠比單純教會你某個軟件界麵的操作來得寶貴。

評分☆☆☆☆☆

這本書的組織結構體現齣極強的邏輯性和遞進性，使得不同技術背景的讀者都能找到自己的切入點。對於新手來說，第一部分對不同通信介質（雙絞綫、光縴、RS-485）的特性對比和選型標準介紹，提供瞭堅實的基礎；而對於我這種已有幾年經驗的人來說，後續關於冗餘係統（如MRP/MRP-D和HSR/PRP）的詳細對比和配置指南，纔是最有價值的部分。作者在闡述冗餘機製時，不僅僅停留在“提高瞭可靠性”這種空泛的描述，而是細緻地對比瞭不同協議的切換時間、硬件成本以及對現有網絡架構的侵入性。特彆是對於S7-400H和S7-1500R/H係統的配置差異，書中提供瞭非常清晰的錶格化比較，這極大地幫助瞭我們在為高可用性項目選型時做齣權衡。整本書讀下來，最大的感受是，它不僅僅是一本技術手冊，更像是一部濃縮瞭無數項目經驗的“工業通信聖經”，它教會你的不僅僅是如何配置，更是如何基於工程經濟學和可靠性指標做齣最佳的技術決策。

評分☆☆☆☆☆

我花瞭大概一周的時間，主要攻剋瞭關於工業以太網安全性的章節。坦白說，很多關於工業控製係統（ICS）安全的書籍，要麼過於偏重理論的宏大敘事，要麼就是停留在打補丁這種非常錶麵的操作層麵。但這本書的獨特之處在於，它將網絡安全融入到瞭日常的PLC編程和HMI配置的實際操作流程中。比如，書中詳細演示瞭如何利用VLAN技術對不同安全等級的設備進行物理隔離，並配有詳細的步驟圖，連在Step 7管理器中如何創建和分配VLAN ID都給得清清楚楚。更有價值的是，它沒有迴避“OPC UA”在當前工業4.0浪潮中的核心地位，並用大量的篇幅解釋瞭其證書管理和數據加密機製，這不是簡單的API調用說明，而是深入到瞭PKI（公鑰基礎設施）在OT環境中的實際部署考量。讀完這一部分，我立刻信心倍增，迴去以後針對我們車間新上綫的幾颱設備，重新審核瞭防火牆策略和遠程訪問權限，大大提升瞭安全防護的意識和技術執行力。這種將前沿安全技術與傳統西門子硬件緊密結閤的敘事方式，是這本書最大的亮點之一。