导语

  

内容提要

  

    本书着眼于帮助读者理解工业控制网络的基本概念、典型技术及应用场景。通过给出大量操作性较强的应用案例，读者能够根据自己的实际需要选择相应的网络技术。本书首先以工业控制网络技术发展历程为线索，详细讲解了典型的现场总线技术，如CAN总线技术和PROFIBUS总线技术；工业以太网技术，如PROFINET、EtherCAT；工业无线通信技术，如WirelessHART、ISA100、WIA－PA通信协议；然后介绍了工业网络的集成技术，以实现各种工业通信网络与企业信息网络之间的无缝连接；最后介绍了工业控制系统随着网络技术的大量使用所面临的信息安全威胁以及相应的安全防护技术。
    本书可作为普通高等院校自动化类专业、仪器类专业、计算机类专业等的教材，也可作为从事网络控制工程工作的技术人员的参考书。

序
前言
第1章  工业控制网络技术概述
  1.1  工业控制系统的发展历程和趋势
    1.1.1  传统标准信号控制系统
    1.1.2  直接数字控制系统
    1.1.3  集散控制系统
    1.1.4  现场总线控制系统
    1.1.5  工业以太网控制系统
  1.2  工业控制网络的基本概念、简单分类与技术特点
    1.2.1  工业控制网络的基本概念
    1.2.2  工业控制网络的简单分类
    1.2.3  工业控制网络的特点
  1.3  现场总线概述
    1.3.1  现场总线的产生与发展
    1.3.2  现场总线的基本概念与特点
    1.3.3  现场总线的发展现状
    1.3.4  主流现场总线介绍
  1.4  工业以太网概述
    1.4.1  工业以太网的产生和发展
    1.4.2  工业以太网的定义与特点
    1.4.3  实时以太网技术
    I.4.4  主流工业以太网介绍
  1.5  工业控制系统的信息安全
  本章小结
  习题
第2章  CAN总线技术及其应用
  2.1  CAN总线发展与特点
  2.2  CAN技术规范
    2.2.1  CAN技术规范中的基本概念
    2.2.2  报文传输
    2.2.3  报文滤波
    2.2.4  报文校验
    2.2.5  编码
    2.2.6  错误处理
    2.2.7  故障界定
    2.2.8  振荡器容差
    2.2.9  位定时要求
  2.3  CAN控制器及收发器
    2.3.1  独立CAN控制器SJAl000
    2.3.2  带SPI接口的独立CAN控制器MCP2515
    2.3.3  CAN总线收发器PCA82C250
    2.3.4  CAN总线收发器TJAl050
  2.4  CAN总线技术应用实例
    2.4.1  CAN总线技术应用综述
    2.4.2  CAN总线节点硬件设计
    2.4.3  CAN总线节点的软件设计
    2.4.4  嵌入式PLC的CAN网络通信实例
  2.5  基于CAN网络的高层协议
    2.5.1  CAN网络高层协议概述
    2.5.2  CANopen
  本章小结
  习题
第3章  PRoFIBUS总线技术及其应用
  3.1  PROFIBUS概述
  3.2  PROFIBUS-DP通信协议
    3.2.1  PROFIBUS-DP的物理层
    3.2.2  PROFIBUS-DP的数据链路层
    3.2.3  PROFIBUS-DP的用户层
  3.3  PROFIBUS-DP设备简介
    3.3.1  两门子S7-300 PLC
    3.3.2  远程I/O
    3.3.3  西门子触摸屏TP 177B
  3.4  PROFIBUS.DP系统
    3.4.1  STEP7软件介绍
    3.4.2  PROFIBUS-DP系统组态
  3.5  PROFIBUS-PA
    3.5.1  PROFIBUS-PA简介
    3.5.2  PROFIBUS-PA总线的优势
    3.5.3  PROFIBUS-PA在工程设计中的应用
  3.6  PROFIBUS-FMS应用案例
    3.6.1  PROFIBUS-FMS简介
    3.6.2  系统分析
    3.6.3  系统组态
  本章小结
  习题
第4章  PROFINET技术及其应用
  4.1  PROFINET基础
    4.1.1  PROFINET概述
    4.1.2  PROFINET和PROFIBUS的主要区别
    4.1.3  PROFINET的组成
    4.1.4  PROFINET的通信协议模型
  4.2  PROFINET实时通信技术
    4.2.1  通信等级
    4.2.2  通信通道
    4.2.3  等时同步实时通信
  4.3  PROFINET I/O
    4.3.1  PROFINET I/O设备模型
    4.3.2  数据元素
    4.3.3  应用关系
    4.3.4  通信关系
    4.3.5  通信路径及使用的协议
    4.3.6  主要报文的帧结构
    4.3.7  网络诊断和管理
  4.4  PROFINET CBA
    4.4.1  PROFINET CBA概述
    4.4.2  工艺技术模块和组件模型
    4.4.3  现场设备结构
    4.4.4  PROFINET CBA的通信
    4.4.5  PROFINET CBA的使用过程
  4.5  组态一个简单的PROFINET
    4.5.1  系统组成及架构
    4.5.2  组态过程
    4.5.3  系统运行
  本章小结
  习题
第5章  EtherCAT技术及其应用
  5.1  EtherCAT概述
  5.2  EtherCAT协议
    5.2.1  EthercAT系统组成
    5.2.2  EtherCAT数据帧结构
    5.2.3  EtherCAT报文寻址和通信服务
    5.2.4  分布时钟
    5.2.5  通信模式
    5.2.6  状态机和通信初始化
    5.2.7  应用层协议
  5.3  EtherCAT从站硬件设计
    5.3.1  EtherCAT从站控制芯片
    5.3.2  微处理器操作的EtherCAT从站硬件设计实例
    5.3.3  直接I/O控制EtherCAT从站硬件设计实例
  5.4  EtherCAT软件设计
    5.4.1  EtherCAT主站软件设计
    5.4.2  EtherCAT从站软件设计
  5.5  EtherCAT伺服驱动器控制应用协议
    5.5.1  CoE（CANopen over EtherCAT）
    5.5.2  SoE（SERCOS over EtherCAT）
  本章小结
  习题
第6章  工业无线通信标准及典型应用
  6.1  短距离无线通信标准
    6.1.4  ISO/IEC有关射频识别（RFID）技术的标准
  6.2  WirelessHART标准及典型应用
    6.2.1  WirelessHART标准简介
    6.2.2  典型应用案例
  6.3  ISA 100.11a标准及典型应用
    6.3.1  ISA 100.11a标准简介
    6.3.2  典型应用案例
  6.4  面向工业过程自动化的WIA-PA标准及应用
    6.4.1  WIA-PA标准简介
    6.4.2  典型应用案例
  6.5  面向工厂自动化的WIA-FA标准及应用
    6.5.1  WIA-FA标准简介
    6.5.2  典型应用案例
  6.6  基于WIA-PA的隧道施工安全监控系统研发实例
  本章小结
  习题
第7章  工业网络集成技术
  7.1  工业控制系统网络集成需求分析
  7.2  现场设备与控制网络集成EPON技7R
    7.2.1  EPON技术简介
    7.2.2  协议转换器设计及实现
  7.3  控制网络与信息网络的集成OPC技术
    7.3.1  OPC技术简介
    7.3.2  OPC DA技术应用
    7.3.3  基于OPC UA的数字化车间互联网络架构
  7.4  工业网络发展趋势及典型技术
    7.4.1  工业网络发展趋势
    7.4.2  典型技术
  本章小结
  习题
第8章  工业控制系统信息安全
    防护技术
  8.1  工业控制系统信息安全概述
    8.1.1  工业控制系统信息安全的脆弱性和威胁
    8.1.2  工业控制系统信息安全所面临威胁的特点
  8.2  工业控制系统信息安全防护标准
    8.2.1  IEC 62443系列标准
    8.2.2  工业控制系统安全指南
    8.2.3  集散控制系统（DCS）网络安全防护要求
  8.3  工业控制系统信息安全防护技术
    8.3.1  传统信息安全防护技术
    8.3.2  工业控制系统信息安全防护新技术
  本章小结
  习题
附录  缩略语对照表
参考文献