西門子現(xiàn)場總線通信原理與應(yīng)用

前言

全集成自動化（Totally Integrated Automation TIA）是西門子提出的自動化理念，是全集成的自動化解決方案。TIA既便于具體的應(yīng)用，又具有非常高的生產(chǎn)效率。通過TIA，可以幫助企業(yè)提高制造工藝和業(yè)務(wù)流程水平。TIA是適用于所有行業(yè)的自動化全面解決方案。全集成自動化技術(shù)的關(guān)鍵是現(xiàn)場總線，通過現(xiàn)場總線可以實現(xiàn)設(shè)計的集成、組態(tài)的集成、管理的集成和應(yīng)用的集成。本書主要介紹了西門子現(xiàn)場總線PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET的原理與組網(wǎng)技術(shù)。全書共分為10章。第l章介紹了現(xiàn)場總線的基本概念。第2～5章為基于EIA485的工業(yè)串行通信部分。第2章主要介紹了工業(yè)串行通信的基礎(chǔ)知識，特別介紹了EIA485的內(nèi)容；第3章介紹了西門子專用的串行通信協(xié)議PPI和MPI的原理與網(wǎng)絡(luò)組態(tài)；第4章詳細(xì)介紹了現(xiàn)場總線PROFIB[JS的協(xié)議體系和工作原理；第5章以PROFIBUS－DP為主，介紹了PROFIBUS的組網(wǎng)技術(shù)。第6~7章為工業(yè)以太網(wǎng)部分。第6章詳細(xì)介紹了西門子工業(yè)以太網(wǎng)及PROFINET技術(shù)的原理；第7章介紹了西門子工業(yè)以太網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)。第8～10章為綜合應(yīng)用部分。第8章介紹了西門子OPC技術(shù)；第9章介紹了基于現(xiàn)場總線的HMI技術(shù)；第10章介紹了現(xiàn)場總線應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法和設(shè)計過程，并給出了兩個案例。本書由吉順平和孫承志統(tǒng)稿。本書第l、3、4和8章由吉順平編寫；第2章由熊田忠編寫；第5章由孫書芳編寫；第6、7章由孫承志編寫；第9、10章由任慶海編寫。本書有幸請到了柴瑞娟教授作為主審，她對本書的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)提出了很多寶貴的意見，在此表示感謝。黃捷、余娟等參與了本書的編寫工作，協(xié)助完成了實驗和校對工作，在此表示感謝。感謝西門子自動化系統(tǒng)部的教育合作部（SCE）的支持和幫助。由于作者水平有限，加之時間倉促，難免有錯誤及疏漏之處，懇請讀者不吝批評指正，不勝感激！

內(nèi)容概要

　　《西門子現(xiàn)場總線通信原理與應(yīng)用》主要介紹了西門子現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)的原理與組網(wǎng)技術(shù)。從工業(yè)串行通信的概念入手，依次介紹了西門子PPI、MPI和PROFIBUS總線的原理與組態(tài)技術(shù)。從以太網(wǎng)的基本概念入手，介紹了西門子工業(yè)以太網(wǎng)及PROFINET總線原理與組網(wǎng)技術(shù)；對PROFINET IO和CBA技術(shù)也進行了詳細(xì)說明?！　　段鏖T子現(xiàn)場總線通信原理與應(yīng)用》內(nèi)容還包括OPC技術(shù)，并介紹了西門子PLC對應(yīng)的OPC服務(wù)器設(shè)置過程?；诂F(xiàn)場總線的。HMI技術(shù)也是《西門子現(xiàn)場總線通信原理與應(yīng)用》的內(nèi)容之一?！段鏖T子現(xiàn)場總線通信原理與應(yīng)用》還通過應(yīng)用實例，介紹了現(xiàn)場總線應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法和設(shè)計過程?！　　段鏖T子現(xiàn)場總線通信原理與應(yīng)用》注重現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)知識和組網(wǎng)技術(shù)的講解，而不是羅列IEC的標(biāo)準(zhǔn)，為讀者的工程應(yīng)用打下基礎(chǔ)?！　　段鏖T子現(xiàn)場總線通信原理與應(yīng)用》可作為電氣自動化工程師現(xiàn)場總線技術(shù)的入門與提高參考書，也可供大中專院校相關(guān)專業(yè)的師生學(xué)習(xí)與參考。

書籍目錄

前言第1章 現(xiàn)場總線技術(shù)概述1.1 現(xiàn)場總線的誕生1.1.1 自動化技術(shù)的發(fā)展歷程1.1.2 現(xiàn)場總線的定義1.1.3 現(xiàn)場總線的概念1.2 企業(yè)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)化控制的功能模型1.3 現(xiàn)場總線的主流技術(shù)與IEC611581.3.1 IEC611581.3.2 主流現(xiàn)場總線介紹1.4 現(xiàn)場總線的特點、現(xiàn)狀與發(fā)展1.4.1 現(xiàn)場總線的特點與優(yōu)點1.4.2 現(xiàn)場總線的現(xiàn)狀1.4.3 現(xiàn)場總線的發(fā)展1.5 西門子工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)概述1.5.1 西門子工業(yè)通信協(xié)議1.5.2 西門子現(xiàn)場總線的組態(tài)軟件第2章 工業(yè)串行通信原理2.1 工業(yè)串行通信概述2.2 串行通信的基礎(chǔ)知識2.2.1 串行通信的概念2.2.2 串行通信的數(shù)據(jù)幀2.2.3 同步通信與異步通信2.2.4.串行通信的全雙工和半雙工方式2.2.5 數(shù)據(jù)傳輸速率與傳輸距離2.2.6 差錯檢驗2.2.7 數(shù)據(jù)的編碼2.3 工業(yè)串行通信與EIA4852.3.1 工業(yè)控制中的串行通信特點2.3.2 EIA485的接口電路與電氣特性2.3.3 EIA485的半雙工與全雙工連接2.4 串行通信的總線控制方式2.4.1 串行總線的結(jié)構(gòu)2.4.2 串行通信的總線控制方式第3章 西門子PPI和MPI通信技術(shù)3.1 西門子PPI通信技術(shù)3.1.1 PPI通信概述3.1.2 PPI通信協(xié)議3.1.3 西門子S7－200PLC之間的PPI通信的組態(tài)3.1.4 西門子S7－200PLC與上位機之間的PPI通信3.2 西門子MPI通信技術(shù)3.2.1 西門子MPI協(xié)議概述3.2.2 西門子MPI通信協(xié)議模型3.2.3 西門子MPI網(wǎng)絡(luò)的硬件組態(tài)3.2.4 PLC之間的全局?jǐn)?shù)據(jù)的MPI通信3.2.5 PLC之間的直接數(shù)據(jù)讀寫的MPI通信第4章 現(xiàn)場總線PROFIBUS通信原理4.1 現(xiàn)場總線PROFIBUS的通信模型4.1.1 PROFIBUS協(xié)議的概況4.1.2 PROFIBUs的通信模型概述4.1.3 PROFIBUS的組成4.1.4 ：PROFIBUS的通信方式概述4.2 PROFIBUS的物理層4.2.1 PROFIBUS.FMS／DP的物理層4.2.2 PROFIBUS－PA的物理層4.3 PROFIBUS的數(shù)據(jù)鏈路層4.3.1 PROFIBUS數(shù)據(jù)鏈路層概述4.3.2 PROFIBUS數(shù)據(jù)鏈路層提供的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)4.3.3 現(xiàn)場總線管理層用戶與接口4.3.4 數(shù)據(jù)鏈路層的令牌管理4.3.5 數(shù)據(jù)鏈路層的主從網(wǎng)絡(luò)原理4.3.6 循環(huán)與響應(yīng)時間，4.3.7 出錯控制4.3.8 站點內(nèi)的定時器和計數(shù)器4.3.9 幀4.4 PROFIBUS-FMS的應(yīng)用層與用戶接口4.4.1 PROFIBUS-FMS的通信模型4.4.2 通信關(guān)系4.4.3 PROFIBUS-FMS的通信對象與通信字典4.4.4 PROFIBUS-FMS服務(wù)4.4.5 低層接口4.4.6 網(wǎng)絡(luò)管理4.4.7 FMS行規(guī)4.5 PROFIBIJS－DP／PA的用戶接口與行規(guī)4.5.1 PROFIBUS－DP／PA通信協(xié)議的模型4.5.2 PROFIBUS－DP的服務(wù)功能4.5.3 直接數(shù)據(jù)鏈路映像程序4.5.4 電子設(shè)備數(shù)據(jù)文件4.5.5 DP行規(guī)4.5.6 PA行規(guī)第5章 現(xiàn)場總線PROFIBUS組網(wǎng)技術(shù)5.1 PROFIBUS組網(wǎng)技術(shù)概述5.2 PROFIBUS-DP主站與被動從站之間的通信5.2.1 S7-300／400和ET200M／S的PROFIBUS-DP通信5.2.2 S7－300／400和$7-200的PROFIBUS-DP通信5.3 PROFIBUS-DP主站與智能從站之間的通信5.3.1 S7－300／400之間的PROFIBUS－DP不打包通信5.3.2 S7－300／400之間的PROFIBUS-DP打包通信5.4 基于PROFIBUS－DP連接的直接數(shù)據(jù)交換通信5.4.1 直接數(shù)據(jù)交換用于從站之間通信5.4.2 直接數(shù)據(jù)交換用于多主站通信+第6章 西門子工業(yè)以太網(wǎng)PROFlNET原理6.1 概述6.2 局域網(wǎng)及其體系結(jié)構(gòu)6.2.1 IEEE802模型6.2.2 IEEE802標(biāo)準(zhǔn)6.2.3 載波多路訪問和沖突檢測6.3 以太網(wǎng)6.3.1 以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)6.3.2 以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)6.3.3 以太網(wǎng)的發(fā)展6.3.4 交換型以太網(wǎng)6.4 TCP／IP模型6.4.1 TCP／IP與OSFRM參考模型6.4.2 IP協(xié)議6.4.3 TCP協(xié)議6.4.4 以太網(wǎng)與TCP／IP協(xié)議6.5 工業(yè)以太網(wǎng)原理6.5.1 以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的缺陷6.5.2 工業(yè)以太網(wǎng)的特點6.5.3 工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展趨勢6.5.4 西門子工業(yè)以太網(wǎng)6.6 實時工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET6.6.1 PROFINET協(xié)議結(jié)構(gòu)6.6.2 PROFINET的功能范圍6.7 PROFINET106.7.1 PROFINETIO概述6.7.2 PROFINETIO與PROFIBUS－DP6.7.3 PROFINETIO設(shè)備類型6.7.4.PROFINETIO協(xié)議6.7.5 PROFINETIO診斷6.8 PROFINETCBA6.8.1 PROFINETCBA概述6.8.2.PRoFINETCBA組件6.8.3 PROFINETCBA互連6.8.4 PROFINETCBA診斷第7章 西門子工業(yè)以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)7.1 S7－200PLC間的客戶端／服務(wù)器端通信7.1.1 C／S網(wǎng)絡(luò)客戶端配置7.1.2 C／S網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器端配置7.1.3 程序編寫7.2 S7-300與S7－200PLC之間的IE通信7.2.1 2臺CPU222客戶端組態(tài)7.2.2 S7-300的服務(wù)器組態(tài)7.2.3 編寫通信程序7.2.4 項目下載7.2.5 通信結(jié)果監(jiān)控7.3 多臺S7-300PLC之間的IE通信7.3.1 網(wǎng)絡(luò)組建7.3.2 程序編寫7.3.3 項目下載及運行監(jiān)控7.4 S7-300與ET200S的PROFINETIO通信7.4.1 PROFINET網(wǎng)絡(luò)組建7.4.2 程序編寫及驗證第8章 西門子OPC技術(shù)8.1 OPC技術(shù)介紹8.2 西門子S7-200PLC的OPC服務(wù)器的建立8.2.1 PCAccess8.2.2 OPC服務(wù)器的建立8.2.3 測試客戶機8.3 基于PROFIBUS的OPC服務(wù)器的建立……第9章 西門子入機界面技術(shù)第10章 現(xiàn)場總線應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：發(fā)展，其功能不斷增強，而成本不斷下降。計算機技術(shù)飛速發(fā)展，同時計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也迅速發(fā)展起來了。計算機技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)場總線的誕生奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。另一方面，智能儀表也出現(xiàn)在工業(yè)控制中。在原模擬儀表的基礎(chǔ)上增加具有計算功能的微處理器芯片，在輸出的4～20mA直流信號上疊加了數(shù)字信號，使現(xiàn)場輸入輸出設(shè)備與控制器之間的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。智能儀表的出現(xiàn)為現(xiàn)場總線的誕生奠定了應(yīng)用基礎(chǔ)。將專用微處理器置入傳統(tǒng)的測量控制儀表，使它們各自具有了數(shù)字計算和數(shù)字通信能力，采用可進行簡單連接的雙絞線等作為總線，把多個測量控制儀表連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，在位于現(xiàn)場的多個微機化測量控制設(shè)備之間及現(xiàn)場儀表與遠程監(jiān)控計算機之間，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，這樣就形成了各種適應(yīng)實際需要的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線可實現(xiàn)整個企業(yè)的信息集成，實施綜合自動化，形成工廠底層網(wǎng)絡(luò)，完成現(xiàn)場自動化設(shè)備之間的多點數(shù)字通信，實現(xiàn)底層現(xiàn)場設(shè)備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場與外界的信息交換。IEC（InternationalElectrotechnicalCommission，國際電工委員會）對現(xiàn)場總線（Fieldbus）的定義為一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場，在現(xiàn)場設(shè)備之間、現(xiàn)場設(shè)備和控制裝置之間實行雙向、串行、多節(jié)點的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。1.1.3 現(xiàn)場總線的概念現(xiàn)場總線的概念有廣義與狹義之分。狹義的現(xiàn)場總線就是指基于EIlA485的串行通信網(wǎng)絡(luò)。廣義的現(xiàn)場總線泛指用于工業(yè)現(xiàn)場的所有控制網(wǎng)絡(luò)。廣義的現(xiàn)場總線包括狹義現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)。工業(yè)以太網(wǎng)是用于工業(yè)現(xiàn)場的以太網(wǎng)，一般采用交換技術(shù)，即交換式以太網(wǎng)技術(shù)。工業(yè)以太網(wǎng)以TCP／IP協(xié)議為基礎(chǔ)，與串行通信的技術(shù)體系是不同的。在工業(yè)控制中，現(xiàn)場總線的概念因場合不同而不同。例如本書書名中的“現(xiàn)場總線”是廣義的，包括現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)；而本書后面的章節(jié)中，現(xiàn)場總線的概念又是狹義的。讀者應(yīng)根據(jù)不同場合加以區(qū)別。

編輯推薦

《西門子現(xiàn)場總線通信原理與應(yīng)用》是由機械工業(yè)出版社出版的。

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