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目录1

第1章　企业信息网络技术1

1.1　企业信息网络1

1.2　企业网技术4

1.2.1　企业网技术的需求4

1.2.2　企业网技术4

1.2.3　企业网的特性5

1.2.4　企业信息化与自动化的层次模型5

1.3　企业网的体系结构6

1.3.1 体系结构6

1.3.2　控制网络系统与企业网的关系8

1.3.3　企业网的实现结构8

1.4　企业网的实现11

1.4.1 建立企业网的策略11

1.4.2　分布式控制网络平台12

1.4.3　分布式控制网络平台14

1.5.1 CIMS的概念、产生与发展15

1.5　企业网应用——CIMS15

1.5.2　CIMS的构成16

1.5.3　CIMS中的数据集成技术17

1.6　企业内联网20

1.6.1 Intranet的基本概念20

1.6.2　Intranet应用22

1.6.3　Intranet与Internet24

1.6.4　Intranet的模式及技术24

1.6.5　Intranet的安全技术28

1.6.6　Intranet的建立29

1.6.7　Intranet管理32

1.6.8　基于现场总线的Intranet36

第2章　控制网络技术38

2.1 网络的信息通信基础38

2.1.1　数据传输技术38

2.1.2　两台相邻设备之间的数据通信39

2.1.3　多台相邻设备之间的数据通信40

2.1.5　网络中不同计算机之间的数据交换42

2.1.4　信号的传输方式42

2.1.6　差错检测与控制45

2.2　开放式系统互连参考模型46

2.2.1　OSI参考模型46

2.2.2　OSI参考模型各层的基本功能47

2.2.3　OSI参考模型的数据传输49

2.3　网络协议50

2.3.1　IP协议51

2.3.2　传输控制协议54

2.3.3　TCP/IP之上的网络服务和高层协议56

2.3.4 NetBEUI/NetBIOS协议57

2.3.5 IPX/SPX协议58

2.3.6　ATM协议59

2.4　局域网技术62

2.4.1 局域网的特点与基本组成62

2.4.2　局域网协议63

2.4.3　媒体访问控制方法63

2.5.1　传统以太网技术68

2.5　局域网的网络互连68

2.5.2　快速以太网技术72

2.5.3　光纤分布式数据接口74

2.5.4 ATM网络技术80

2.5.5 千兆位以太网85

2.6　网络连接设备91

2.6.1 网络连接的基本概念91

2.6.2　网络互连设备的选择91

2.6.3　无线局域网连接产品102

2.7　控制网络与信息网络104

2.7.1　控制网络与信息网络的区别104

2.7.2　控制网络与信息网络的互连105

2.7.3　控制网络与信息网络互连技术在控制领域的应用106

2.7.4　控制网络的规划设计107

2.8　控制网络与信息网络的集成109

2.8.1　控制网络与信息网络集成的目标109

2.8.2　控制网络与信息网络集成技术109

2.8.3　控制网络技术的展望110

第3章　现场总线控制网络111

3.1　现场总线技术111

3.1.1　现场总线的产生和发展111

3.1.2　现场总线的技术特点113

3.1.3　几种有影响的现场总线115

3.2　现场总线控制网络技术117

3.2.1 现场总线控制系统117

3.2.2　现场总线控制系统的组成118

3.2.3　现场总线控制系统的体系结构120

3.2.4　现场总线与网络的差异123

3.3　现场总线设备124

3.3.1 设备类型124

3.3.2　设备管理124

3.4　现场总线控制网络的体系结构125

3.4.1　现场总线控制网络的模型125

3.4.2　FCS的拓扑结构127

3.5　通信模型与协议128

3.5.1　基金会现场总线通信模型130

3.5.2　LonWorks通信模型131

3.5.3　Profibus通信模型131

3.5.4 CAN通信模型131

3.6 现场总线控制系统的软件结构132

3.6.1 软件设计的基本原则132

3.6.2 数据采集工作站及现场总线通信服务器133

3.6.3　实时数据库133

3.6.4　控制策略组态134

3.6.5　监控组态系统137

3.6.6　远程应用138

3.7　现场总线控制系统的集成140

3.7.1　控制系统的集成140

3.7.2　现场总线控制网络与信息网络的集成141

3.7.3　现场总线控制系统建立时注意的技术问题143

3.8　现场总线控制系统的功能块及组态144

3.8.1　功能块组态概述145

3.8.2　功能块库151

3.8.3　功能块的内部结构与功能块连接153

3.8.4　功能块的应用进程154

3.9　现场总线控制系统的网络布线与安装155

3.9.1　现场总线系统的网络部件155

3.9.2　网络布线和安装157

3.10　现场总线的发展趋势160

3.10.1　现场总线与计算机通信技术的关系160

3.10.2　国内现场总线的发展趋势162

3.10.3　现场总线应用工程的发展趋势163

第4章　Profibus总线技术165

4.1 Profibus基本特性166

4.2 Profibus总线171

4.2.1 Profibus-PA171

4.4.2 Profibus-DP173

4.2.3 Profibus-FMS179

4.3 Profibus通信协议181

4.3.1 Profibus与OSI参考模型181

4.3.2 Profibus设备配置182

4.3.3 面向连接的数据交换185

4.4 Probibus控制系统的集成技术186

4.4.1 Profibus控制系统的组成186

4.4.2 Profibus控制系统的配置186

4.4.3 Profibus系统配置中的设备选型188

4.5 Profibus通信接口与从站的实现196

4.5.1 Profibus协议专用ASICS芯片196

4.5.5 PA现场设备的实现197

4.5.4 复杂的FMS和DP主站的实现197

4.5.3 智能化FMS和DP从站的实现197

4.5.2 DP从站单片实现197

4.6 Profibus控制器ASPC2198

4.6.1 ASPC2功能198

4.6.2 ASPC2引脚199

4.6.3 ASIC接口200

4.6.4 处理器接口203

4.7 Profibus总线技术应用207

5.1 基金会现场总线的核心技术213

第5章 基金会现场总线技术213

5.2 通信系统结构及其相互关系214

5.2.1　通信实体214

5.2.2　协议数据的构成与层次215

5.2.3　基金会现场总线网络拓扑216

5.2.4　应用进程及其网络可视对象217

5.2.5　虚拟通信关系221

5.3　基金会现场总线的物理层及其网络连接223

5.3.1　物理层的功能223

5.3.2　物理层的结构223

5.3.3　传输媒体224

5.3.4　基金会现场总线的物理信号波形225

5.3.5　基金会现场总线的信号编码225

5.3.6　现场设备227

5.4　数据链路层228

5.4.1　链路活动调度器及其功能228

5.4.3　数据链路协议数据单元229

5.4.2　通信设备类型229

5.4.4　链路活动调度器的工作230

5.4.5　数据链路时间的同步231

5.4.6　数据传输方式231

5.5　现场总线访问子层232

5.5.1 协议机制232

5.5.2　应用关系端点角色233

5.5.3　传输路径与策略234

5.5.5　应用关系端点的类型235

5.5.4　建立应用关系的方法235

5.5.6　总线访问子层的服务及其参数236

5.5.7　总线访问子层协议数据单元237

5.5.8　数据链路层映射协议机构238

5.6　现场总线报文规范层238

5.6.1　虚拟现场设备238

5.6.2　联络关系管理239

5.6.3　变量访问对象及其服务240

5.6.4　事件服务240

5.6.5　域上载／下载服务…………………………………………………………2■5.6.6　程序调用服务241

5.6.7　FMS协议数据单元及其编码242

5.6.8　FMS的信息格式243

5.6.9　FMS的启动243

5.7　网络管理243

5.7.1 网络管理者与网络管理代理243

5.7.2　网络管理代理的虚拟现场设备245

5.7.3　网络管理代理对象与相应的对象服务245

5.8.1　系统管理概述246

5.8　系统管理246

5.8.2　系统管理的功能248

5.8.3　系统管理信息库及其访问249

5.8.4　系统管理内核状态251

5.8.5　系统管理服务和作用过程251

5.8.6　地址及地址分配253

5.8.7　基金会现场总线通信控制器254

5.9　系统组态与运行254

5.9.1　基金会现场总线的系统组态254

5.9.2　系统的组态257

5.9.3　网段与系统的启动258

5.9.4　装载LAS与修改组态258

5.10　设备描述与基金会现场总线的产品开发258

5.10.1　设备描述258

5.10.2　设备描述的开发步骤259

5.10.3　基金会现场总线的系列产品与产品开发260

5.11　基金会现场总线技术应用实例261

5.11.1　基于基金会协议智能变送器的设计与开发261

5.11.2　基金会现场总线技术在丁二烯生产控制系统中的应用262

第6章　控制器局域网总线266

6.1　CAN总线性能特点266

6.2　CAN 2.0技术规范267

6.2.1 CAN的基本概念267

6.2.2　CAN节点的分层结构270

6.2.3　报文传送及其帧结构271

6.2.4　错误类型和界定277

6.2.5　位定时与同步278

6.2.6　CAN高层协议280

6.2.7　CAN总线媒体装置特性282

6.3　CAN总线相关器件285

6.3.1 CAN独立通信控制器SJA1000285

6.3.2　带有CAN总线接口的微控制器及I/O器件290

6.4　CAN总线的应用296

6.4.1 CAN总线的主要应用领域296

6.4.2　CAN总线的应用297

第7章　LonWorks总线技术299

7.1 LonWorks技术299

7.1.1 LonWorks的开放性和互操作性299

7.1.2　LonWorks网络特性299

7.1.3　LonWorks的本质安全性300

7.1.4　LonWorks技术的未来300

7.1.5　LonWorks技术的特点301

7.2　LON网络控制技术301

7.2.2　网络管理302

7.2.1 Neuron芯片302

7.2.3　LonWorks产品303

7.2.4　Lonpoint（Lonpoint System）306

7.3　LonWorks应用技术308

7.3.1　LON节点309

7.3.2　I/O设备310

7.3.3　网络变量及显式消息310

7.4.1 Neuron芯片家族311

7.4　Neuron芯片311

7.4.2　Neuron 芯片的内部结构312

7.4.3　时钟信号313

7.4.4　休眠／唤醒电路313

7.4.5　看门狗定时器314

7.4.6　复位314

7.4.7　Neuron芯片存储器配置315

7.4.8　专用开发语言Neuron C316

7.5　Neuron芯片内部网络通信端口及服务引脚316

7.5.1　通信端口316

7.5.2　收发器320

7.5.3　服务引脚322

7.5.4　定时器／计数器323

7.5.5　Neoron芯片的电气特性324

7.5.6　存储映像325

7.5.7　Neuron芯片的数据结构328

7.6　Neuron芯片的I/O对象330

7.6.1　I/O对象类别330

7.6.2　I/O定时问题332

7.6.3　I/O对象332

7.7　LonTalk协议336

7.7.1 LonTalk协议物理层337

7.7.2　命名、寻址以及路由338

7.7.3 LonTalk协议的MAC子层343

7.7.4　LonTalk协议的链路层344

7.7.7 LonTalk协议的表示层和应用层345

7.7.9　LonTalk协议的网络管理和网络诊断345

7.7.5 LonTalk协议的网络层345

7.7.6　LonTalk协议的传输层和会话层345

7.7.10　LonTalk协议的报文服务346

7.7.11 LonTalk协议的网络认证346

7.7.12　LonTalk协议定时器346

7.7.13　网络消息（管理、诊断消息服务）347

7.7.14　其他355

7.8　LonWorks开发工具357

7.8.1 基于网络的开发工具LonBuilder357

7.7.15　Neuron芯片的网络映像357

7.8.2　LonBuilder的软件和硬件358

7.8.3　基于节点的开发工具NodeBuilder359

7.8.4　LonWorks开发应用360

7.8.5　LNS技术361

7.9　LonWorks总线系统应用365

7.9.1 基于LonWorks总线的企业网365

7.9.2 LonWorks技术在楼宇自动化系统中的应用368

7.9.3　LonWorks全分散智能控制网络系统371

参考文献375