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一般工业技术

工业控制网络与通信

作者：王小英，徐惠钢主编

出版社：西安电子科技大学出版社出版时间：2021-06-01

开本： 26cm 页数： 239页

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工业控制网络与通信版权信息

ISBN：9787560660370
条形码：9787560660370 ; 978-7-5606-6037-0
装帧：一般胶版纸
册数：暂无
重量：暂无
所属分类：
工业技术
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一般工业技术

工业控制网络与通信本书特色

本书从应用的角度出发，强化概念，突出应用，将网络架构、协议内容与工厂应用有机结合。在内容的选取上既有基础的计算机网络基本知识，又有工业网络的典型应用，还有*新的工业互联网等新型工业控制网络技术。本书内容翔实、语言通俗、图文并茂，可作为大专院校自动化相关专业及从事工业控制网络工作的教学或参考用书。

工业控制网络与通信内容简介

全书由8章组成。首先全面介绍了计算机网络所涉及的相关概念和体系结构, 并选取了TCP/IP协议簇的主要协议进行阐述 ; 在此基础上, 从协议架构相对简单的Modbus现场总线入手, 介绍了其通信过程并给出了报文传输和应用实例 ; 再以西门子系列的PROFIBUS现场总线和PROFINET工业以太网为原型, 全面介绍和分析了它们的体系框架和应用实例 ; 然后介绍了智能制造技术的核心支撑要素和系统构成及其典型应用 ; *后探讨了新型工业控制网络核心技术, 如工业互联网平台、时间敏感网络、软件定义网络、MQTT协议、工业无线通信技术及工业控制网络的安全等问题。

工业控制网络与通信目录

第1章导论 1 1.1 计算机网络的发展概况 1 1.1.1 面向终端的计算机网络 1 1.1.2 多台主机互联的计算机网络 2 1.1.3 面向标准化的计算机网络 4 1.1.4 面向全球互联的计算机网络 5 1.2 工业控制网络的发展概况 6 1.2.1 计算机集中控制系统 6 1.2.2 集散控制系统 7 1.2.3 现场总线控制系统 8 1.2.4 工业以太网 10 1.3 主流现场总线概述 13 1.3.1 现场总线标准 13 1.3.2 FF现场总线 14 1.3.3 CAN总线 14 1.3.4 LonWorks现场总线 15 1.3.5 CIP网络 16 1.3.6 HART现场总线 17 1.4 主流工业以太网概述 17 1.4.1 工业以太网标准 17 1.4.2 FF高速以太网 18 1.4.3 实时以太网 20 1.5 工业控制网络的特点和发展趋势 21 1.5.1 工业控制网络的特点 21 1.5.2 工业控制网络的发展趋势 21 课后习题 24 第2章计算机网络基础 25 2.1 计算机网络概述 25 2.1.1 网络中的网络——互联网 25 2.1.2 互联网的组成 25 2.1.3 网络边缘部分通信方式 26 2.1.4 网络核心部分通信方式 28 2.2 计算机网络的分类 31 2.2.1 按网络作用范围分类 31 2.2.2 按网络使用者分类 32 2.2.3 按网络拓扑结构分类 32 2.2.4 按网络通信介质分类 34 2.3 计算机网络的性能指标 34 2.3.1 速率 34 2.3.2 带宽 35 2.3.3 时延 35 2.3.4 吞吐量 37 2.3.5 往返时间 37 2.3.6 利用率 37 2.4 计算机网络的体系结构 37 2.4.1 协议与层次划分 38 2.4.2 OSI参考模型 39 2.4.3 TCP/IP参考模型 40 2.4.4 五层协议体系结构 40 2.5 数据传输过程 42 课后习题 43 第3章 TCP/IP协议簇 44 3.1 物理层 44 3.1.1 概述 44 3.1.2 数据通信模型 44 3.1.3 数据编码技术 45 3.1.4 数据传输技术 47 3.1.5 数据传输介质 49 3.2 数据链路层 54 3.2.1 概述 54 3.2.2 使用点对点信道的数据链路层 55 3.2.3 使用广播信道的数据链路层 58 3.2.4 以太网的MAC层 60 3.2.5 虚拟局域网 64 3.3 网络层 65 3.3.1 虚拟网络互联 66 3.3.2 网络层协议 67 3.3.3 IP地址 68 3.3.4 IP地址与硬件地址 70 3.3.5 地址解析协议 72 3.3.6 网际控制报文协议 73 3.3.7 虚拟专用网 74 3.3.8 网络地址转换 76 3.3.9 IPv6协议 77 3.4 传输层 79 3.4.1 进程间通信 79 3.4.2 端口地址 80 3.4.3 用户数据报协议 81 3.4.4 传输控制协议 82 3.4.5 套接字 84 3.5 应用层 86 3.5.1 域名系统 86 3.5.2 超文本传输协议 88 3.5.3 动态主机配置协议 90 3.6 网络协议分析工具 93 3.6.1 协议分析器 93 3.6.2 Wireshark 93 课后习题 95 第4章 Modbus工业现场总线及应用 98 4.1 Modbus概述 98 4.2 Modbus通信协议 99 4.2.1 Modbus通信模型 99 4.2.2 Modbus的工作模式 99 4.2.3 Modbus的数据传输模式 100 4.2.4 Modbus的帧格式 101 4.2.5 Modbus的寄存器 102 4.2.6 Modbus的功能码 103 4.2.7 Modbus报文传输实例 104 4.3 Modbus调试工具 105 4.3.1 VSPD虚拟串口软件 106 4.3.2 Modbus Poll 107 4.3.3 Modbus Slave 108 4.3.4 Modbus Poll与Modbus Slave的互联 108 4.4 Modbus在西门子系列PLC中的 ?应用 110 4.4.1 博途软件 110 4.4.2 S7-1200 PLC中的Modbus通信 111 课后习题 127 第5章 PROFIBUS现场总线及应用 128 5.1 PROFIBUS概述 128 5.2 PROFIBUS通信协议 129 5.2.1 PROFIBUS分类 129 5.2.2 PROFIBUS系统的典型网络结构 130 5.2.3 PROFIBUS网络拓扑规则 131 5.2.4 PROFIBUS协议框架 132 5.2.5 PROFIBUS-DP报文格式 133 5.3 PROFIBUS现场总线在西门子系列 PLC中的应用 138 5.3.1 PROFIBUS-DP通过CPU集成 DP口连接S7-300智能从站 138 5.3.2 PROFIBUS-DP通过CP 342-5 作为主站DP口连接 144 5.3.3 PROFIBUS-DP通过CP 342-5 作为从站DP口连接 147 5.3.4 PROFIBUS-DP通过GSD文件与第三方设备通信 151 5.3.5 PROFIBUS-DP在FDL自由第2层方式下的通信 155 课后习题 159 第6章 PROFINET工业以太网及应用 161 6.1 PROFINET概述 161 6.1.1 PROFINET 161 6.1.2 PROFINET的技术特点 161 6.1.3 PROFINET网络拓扑 162 6.1.4 PROFINET连接器 163 6.2 PROFINET通信 163 6.2.1 PROFINET通信体系结构 163 6.2.2 PROFINET IO与PROFINET CBA 165 6.2.3 PROFINET与OPC的集成 165 6.2.4 PROFINET与其他现场总线系统的集成 166 6.3 PROFINET IO在西门子系列 PLC中的应用 167 6.3.1 PROFINET IO设备类型 167 6.3.2 PROFINET IO与 PROFIBUS-DP的比较 168 6.3.3 S7-300 PN CPU与ET200S PROFINET IO通信 168 6.3.4 S7-300 PN CPU作为PROFINET 智能I/O设备使用 180 课后习题 186 第7章智能制造 187 7.1 智能制造概述 187 7.1.1 定义 187 7.1.2 德国的工业4.0 188 7.1.3 美国的工业互联网 189 7.1.4 《中国制造2025》和 “智能+” 189 7.2 智能制造的核心支撑技术 190 7.2.1 大数据(Big Data) 191 7.2.2 算力 192 7.2.3 算法 193 7.2.4 通信技术的网络集成——5G 194 7.3 智能制造系统的构成 195 7.3.1 制造业用户分类 195 7.3.2 智能“神经系统”的基本架构 196 7.3.3 中枢神经——ERP + MES 196 7.3.4 神经突触——PLC 197 7.3.5 神经元——传感器与 RFID标签 197 7.3.6 神经纤维——工业通信网络 198 7.3.7 强有力的躯干——智能制造装备 199 7.3.8 智能制造重构生产体系 199 7.4 智能制造的典型应用 200 7.4.1 智能决策——工业大脑 200 7.4.2 智能网联汽车 203 7.4.3 智慧城市 204 7.4.4 智慧矿山 204 7.5 中国智能制造面临的挑战 205 7.5.1 关键装备、核心零部件受制于人，短期内难以实现国产替代 205 7.5.2 小微企业难以融入智能化发展浪潮 206 7.5.3 大部分中国企业缺少智能制造的文化内核——“工匠精神” 206 课后习题 207 第8章新型工业控制网络核心技术 208 8.1 工业互联网平台 208 8.1.1 工业互联网平台的发展历程 208 8.1.2 工业互联网平台功能架构 209 8.1.3 工业互联网平台的四大技术趋势 210 8.2 时间敏感网络 211 8.2.1 为什么需要TSN 211 8.2.2 TSN协议架构 213 8.2.3 TSN + OPC UA 216 8.3 软件定义网络 218 8.3.1 为什么需要SDN 218 8.3.2 SDN体系结构 219 8.3.3 Google——SDN应用案例 220 8.4 消息队列遥测传输协议 220 8.4.1 为什么IoT选择MQTT 221 8.4.2 MQTT协议的特点 221 8.4.3 MQTT协议的工作原理 222 8.4.4 MQTT协议实例 224 8.5 工业无线通信技术 225 8.5.1 工业无线通信技术标准 225 8.5.2 工业无线网络应用分类 228 8.5.3 工业无线网络设备的基本类型 229 8.6 工业控制网络的安全问题 230 8.6.1 互联互通带来的安全挑战 231 8.6.2 典型工控安全事件分析 232 8.6.3 构建工业互联网安全保障体系 236 课后习题 238 参考文献 239

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