现场总线技术是测量与控制领域的新技术。《现场总线技术与应用》系统地介绍了现场总线技术的产生背景、理论与技术基础,深入揭示了导致现场总线标准多样化的媒体访问控制技术,并将现有20多种总线国际标准划分为I/O位传输现场总线、设备现场总线、狭义现场总线和工业以太网4个大类,从总线的技术特点、规范、总线接口电路设计及现场总线控制系统设计与应用等方面,较全面地阐述了4类总线的典型代表CAN、Profibus、FF-H1和FF-HSE,同时也给出了其他总线标准的技术要点和区别。
全书共分9章,每章配有习题。内容由浅入深,避免了概念上的跳跃,较为系统和完整地反映了现场总线技术的*新发展状况。
《现场总线技术与应用》可作为高等院校自动化、测控技术、信息工程、计算机应用、机电一体化等专业高年级本科生、研究生的教材,也可作为从事现场总线技术及应用的工程技术人员的参考书。

前言
第1章概述
1.1现场总线的基本概念
1.1.1现场总线的由来
l.1.2现场总线的定义
1.2现场总线的特点
1.2.1现场总线的基本特性
1.2.2现场总线与IT计算机网络技术的区别
1.3现场总线的现状
1.3.1现场总线国际标准
1.3.2造成多个标准共存的原因
l.3.3现场总线标准的共性与分类
1.4现场总线的未来
1.4.1积极推动单一现场总线国际标准的制订
1.4.2从冲突走向合作
习题

第2章数据通信基础
2.1通信模型
2.2数据传输
2.2.1数据传输的基本术语
2.2.2传输模式
2.2.3传输损伤
2.3传输媒体
2.3.1有线传输媒体
2.3.2无线传输
2.4传输数据编码
2.4.1模拟信号传输数字数据
2.4.2数字信号传输数字数据
2.4.3模拟信号传输模拟数据
2.4.4数字信号传输模拟数据
2.5数据通信接口
2.5.1通信接口特性
2.5.2EIA-232-D串行通信接口
2.5.3RS-485串行通信接口
2.5.4IEC61158.2串行通信接口
2.6差错检测与校正
2.6.1奇偶检验码
2.6.2CRC检验码
2.6.3差错控制机制
2.7多路复用技术
2.7.1频分复用
2.7.2时分复用
习题

第3章现场总线体系结构
3.1网络体系结构概述
3.1.1网络协议及分层的概念
3.1.2开放系统互连参考模型的制定
3.2开放系统互连参考模型中的若干重要概念
3.2.1各层的主要功能
3.2.2开放系统互连环境
3.2.3服务、协议与服务访问点
3.2.4信息传送单元
3.2.5服务原语
3.2.6面向连接服务与无连接服务
3.2.7源/目的与生产者/用户网络传输模式
3.3现场总线体系结构的建立及特点
3.3.1工业通信网络的特殊性
3.3.2现场总线的组成要素
3.3.3现场总线通信模型
3.4现场总线网络的拓扑结构
3.4.1总线型结构
3.4.2星型结构
3.4.3环型结构
3.4.4树型结构
3.4.5菊花链型结构
3.4.6网状结构
习题

第4章媒体访问控制技术
4.1媒体访问控制技术概述
4.2集中控制型受控访问方法
4.2.1轮叫探询的性能分析
4.2.2传递探询的性能分析
4.3ALOHA随机访问方法
4.3.1纯ALOHA
4.3.2时隙ALOHA
4.3.3预约ALOHA
4.4CSMA随机访问方法
4.4.1CSMA原理和基本类型
4.4.2时隙非持续CsMA的性能分析
4.4.3CSMA/CD工作原理
4.4.4CSMA/CD性能分析
4.5物理环访问方法
4.5.1令牌环访问方法
4.5.2令牌环访问方法性能估计
4.5.3时间片环与寄存器插入环访问方法
4.6令牌总线访问方法
4.6.1令牌总线原理
4.6.2令牌总线访问方法性能分析
4.6.3两种总线型访问方法的比较
习题

第5章输入输出位传输现场总线
5.1位传输总线概述
5.2汽车总线的分类
5.3CAN总线体系结构及协议标准
5.3.1CAN总线及其基本特点
5.3.2CAN总线的体系结构
5.3.3CAN报文格式
5.3.4帧编码及其发送/接收
5.3.5总线访问
5.3.6错误检测与错误处理
5.3.7位定时与同步
5.3.8CAN总线的电气连接
5.4CAN控制器
5.4.1CAN控制器选型
5.4.2CAN控制器SJAl000
5.4.3CAN控制器MCP2515
5.5CAN总线收发器
5.5.1CAN总线收发器TJAl050
5.5.2CAN总线收发器MC2P2551
5.6CAN节点的实现
5.6.1CAN节点硬件构成
5.6.2CAN节点通信程序设计
5.7CAN总线应用系统设计
5.7.1CAN总线应用系统的一般组成
5.7.2CAN总线网络设计步骤
5.7.3CAN报文格式分析工具-CANscope
5.7.4工具软件CANoe
5.7.5车身电子系统CAN总线通信网络设计
5.8cAN与其他位传输总线的比较
5.8.1PLNET
5.8.2SwiftNet
5.8.3AS-I
5.8.4DeviceNet
5.8.5SDS
5.8.6Seriplex
5.8.7位传输总线主要特性比较表
习题

第6章设备现场总线
6.1设备现场总线概述
6.217rofit)US总线的产生及特点
6.2.1Profibus发展历程
6.2.2Profibus的特点
6.3ProfiI)US总线体系结构
6.3.1物理层及物理连接
6.3.2现场总线数据链路层
6.3.3应用层
6.3.4用户层与设备行规
6.3.5Profibus-一FMS/DP/PA协议的异同点
6.4Profil3US产品开发
6.4.1开发方案与流程
6.4.2Profmus芯片说明
6.4.3Profibus-DP主/从站通信接口板
6.4.4GSE)文件
6.4.5Profil)US设备设计实例
6.5fJrofilpus现场总线控制系统应用
6.5.1Profibus控制系统项目设计
6.5.2Profibus应用实例
6.6ProfilDUS与其他设备现场总线的比较
6.6.1ControlNet
6.6.2WorldFIP
6.6.3Interbus

第7章狭义现场总线
第8章工业以太网
第9章现场总线控制系统的设计与集成
参考文献
附录A 排除系统基础
附录BIEEE802标准
附录CCAPL语言简介
……

控制技术、通信技术、计算机技术和芯片技术的高速发展,导致了测量与控制领域的深刻变革,产生了现场总线这一新技术。现场总线是运行在生产现场的智能检测设备和控制设备之间、测控设备与控制室之间的双向、多点、全数字串行通信系统,被认为是测量与控制领域的开放系统互连通信网络。现场总线的出现,对测控设备及控制系统的设计方法产生了巨大革新,从根本上改变了传统测控系统的结构形式,并给测控设备和系统的*终用户带来更大的实惠和方便。因此,自其出现之日起,就受到广泛关注,并迅速成为世界范围内测控技术研究的热点。
目前,现场总线技术的发展还处于初级阶段,完善和单一的现场总线国际标准短时期内还不会出现。尽管如此,由于其在经济性、**性、可靠性及**率等方面的优势,该技术全面进入测量与控制领域将是大势所趋,几乎所有发达**的大学、科研机构和**公司都在进行相关的研究。现场总线是多种技术的综合,庞大而复杂。现有的现场总线多种多样,总数超过40种,其中25种已经成为现场总线国际标准。这种技术上的多样性和种类的不统一,给人们学习和掌握这一新技术带来很大困难。本书作者从事集散控制系统和现场总线技术的教学和研究工作长达15年,对现场总线技术有了一定程度的理解,期望通过编写本书,由浅入深,系统、全面地介绍现场总线的产生背景、理论与应用技术基础,反映现场总线的*新发展状况,为推动现场总线技术的开发和应用发挥作用。
全书共分9章,每章配有习题。第1章介绍现场总线的产生和发展趋势;第2章介绍数据通信基础与通信接口标准;第3章介绍一些网络基本概念和术语,分析构成现场总线的要素和现场总线的一般体系结构;第4章深人揭示了导致现场总线标准多样化的媒体访问控制技术;第5、6、7、8章,将现有20多种总线国际标准划分为I/O位传输现场总线、设备现场总线、狭义现场总线和工业以太网4个大类,从总线的技术特点、规范、总线接口电路设计以及现场总线控制系统设计与应用等方面,较全面地阐述这4类总线的典型代表CAN、Profibus、FF-H1和FF-HSE,同时给出其他总线标准的技术要点以及它们之间的差别;第9章则介绍现场总线控制系统的一般设计方法、集成技术,并分析现场总线网络与企业信息网络的相互关系。本书带星号(*)的章节可根据教学需要灵活选用。
从本书的章节结构组成可以看出,作者力图将现场总线技术这一庞大的主题细化,使之更易于理解,讲述的**是基本原理以及与该技术和体系结构有关的重要问题,同时也探讨了一些该领域的领先技术。
本书的编写得到了科学出版社和我的同事们的大力支持。周美娇参加了本书第2、4两章的编写;左小五、艾春丽参加了第5章的编写;张俊华参加了第6章部分内容和应用实例的编写工作;于莲芝副教授参加了第7章的编写。唐莹、顾嫣、顾睿菲、米萍、龚勇、郭苗苗等做了书稿的文字校对工作。

《现场总线技术与应用》共分9章,每章配有习题。第1章介绍现场总线的产生和发展趋势;第2章介绍数据通信基础与通信接口标准;第3章介绍一些网络基本概念和术语,分析构成现场总线的要素和现场总线的一般体系结构;第4章深入揭示了导致现场总线标准多样化的媒体访问控制技术;第5、6、7、8章,将现有20多种总线国际标准划分为I/O位传输现场总线、设备现场总线、狭义现场总线和工业以太网4个大类,从总线的技术特点、规范、总线接口电路设计以及现场总线控制系统设计与应用等方面,较全面地阐述这4类总线的典型代表CAN、Profibus、FF-H1和FF-HSE,同时给出其他总线标准的技术要点以及它们之间的差别;第9章则介绍现场总线控制系统的一般设计方法、集成技术,并分析现场总线网络与企业信息网络的相互关系。