具体描述
内容提要
本书旨在介绍现场总线这一自控领域的新技术。全书力图展现现场总线的技术概貌，以计算机网
络、通信、开放系统互连参考模型等知识为基础，针对基金会现场总线、LonWorks总线、PROFIBUS总
线、CAN总线、HART等几种有影响力的现场总线技术，较全面地介绍了它们各自的技术特点、规范、通
信控制芯片、接口电路设计以及现场总线控制系统和网络系统的设计、应用等。
本书图文并茂，突出与应用技术相关的内容。可作为大专院校自动化、仪表专业师生的教学参考书，
可供相关专业的工程技术人员阅读，或作为现场总线系统设计、应用技术开发人员的培训教材。
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目录信息
第1章 现场总线概述
1.1 现场总线简介
1.1.1 什么是现场总线
1.1.2 现场总线构造了网络集成式全分布控制系统
1.1.3 现场总线是底层控制网络
1.2 现场总线的发展背景与趋势
1.2.1 现场总线是综合自动化的发展需要
1.2.2 智能仪表为现场总线的出现奠定了基础
1.2.3 现场总线将朝着开放系统、统一标准的方向发展
1.3 现场总线的特点与优点
1.3.1 现场总线系统的结构特点
1.3.2 现场总线系统的技术特点
1.3.3 现场总线的优点
1.4 几种有影响的现场总线技术
1.4.1 基金会现场总线
1.4.2 LonWorks
1.4.3 PROFIBUS
1.4.4 CAN
1.4.5 HART
1.5 以现场总线为基础的企业信息系统
1.5.1 企业信息系统的基本组成
1.5.2 企业信息系统的功能模型
1.5.3 企业信息系统的集成环境
1.6 MAP，TOP与现场总线
1.6.1 MAP，TOP的发展
1.6.2 TOP/MAP/Fieldbus的网络结构
1.6.3 LAN/Fieldbus的网络结构
第2章 网络与通信基础
2.1 总线的基本概念与操作
2.1.1 总线的基本术语
2.1.2 总线操作的基本内容
2.2 通信系统简介
2.2.1 通信系统的组成
2.2.2 数据编码
2.2.3 通信系统的性能
2.2.4 信号的传输方式
2.2.5 通信方式
2.2.6 同步方式
2.2.7 多路共传
2.3 计算机局域网及其拓扑结构
2.3.1 计算机网络与网络拓扑
2.3.2 星形拓扑
2.3.3 环形拓扑
2.3.4 总线拓扑
2.3.5 树形拓扑
2.4 网络的传输介质
2.4.1 双绞线的主要特性
2.4.2 同轴电缆的主要特性
2.4.3 光缆的主要特性
2.4.4 无线通信信道的主要特性
2.5 介质访问控制方式
2.5.1 CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）
2.5.2 令牌（标记）访问控制方式
2.6 数据交换
2.6.1 线路交换方式
2.6.2 存储转发交换方式
2.6.3 数据报方式
2.6.4 虚电路方式
2.7 差错控制
2.7.1 检错与纠错
2.7.2 CRC检错码的工作原理
2.7.3 差错控制方法
2.8 网络互连
2.8.1 网络互连的基本概念
2.8.2 网络互连设备与相应层次
2.8.3 网络互连规范
2.8.4 局域网操作系统
第3章 开放系统互连参考模型
3.1 OSI参考模型
3.1.1 OSI参考模型的结构
3.1.2 OSI参考模型的功能划分
3.2 物理层协议
3.2.1 物理层的功能与特性
3.2.2 物理接口标准EIA232－D
3.3 数据链路层协议
3.3.1 数据链路层的功能
3.3.2 高级数据链路控制协议HDLC
3.4 网络层协议
3.4.1 路径选择与中继
3.4.2 流量控制
3.4.3 网络连接建立与管理
3.5 传输层及高层协议
3.5.1 传输层
3.5.2 会话层
3.5.3 表示层
3.5.4 应用层
3.6 OSI参考模型与现场总线通信模型
3.6.1 基金会现场总线通信模型
3.6.2 LonWorks通信模型
3.6.3 PROFIBUS通信模型
3.6.4 CAN通信模型
3.6.5 HART通信模型
3.7 一致性与互操作性测试技术
3.7.1 一致性测试
3.7.2 互操作性测试
第4章 基金会现场总线
4.1 基金会现场总线系统的技术概要
4.1.1 基金会现场总线的主要技术
4.1.2 通信系统的主要组成部分及其相互关系
4.1.3 协议数据的构成与层次
4.1.4 现场总线应用进程及其网络可视部分
4.1.5 基金会现场总线网络通信中的虚拟通信关系
4.2 基金会现场总线的物理层及其网络连接
4.2.1 物理层的功能
4.2.2 物理层的结构
4.2.3 传输介质
4.2.4 基金会现场总线的物理信号波形
4.2.5 基金会现场总线的信号编码
4.2.6 现场设备
4.2.7 基金会现场总线的网络拓扑结构
4.3 数据链路层
4.3.1 链路活动调度器LAS及其功能
4.3.2 通信设备类型
4.3.3 数据链路协议数据单元DLPDU
4.3.4 链路活动调度器的工作过程
4.3.5 数据传输方式
4.3.6 数据链路时间的同步
4.4 现场总线访问子层FAS
4.4.1 总线访问子层的协议机制
4.4.2 应用关系端点角色及其特性
4.4.3 传输路径与策略
4.4.4 应用关系的建立方式
4.4.5 应用关系端点分类
4.4.6 总线访问子层的服务及其参数
4.4.7 总线访问子层协议数据单元FAS－PDU
4.4.8 数据链路层映射协议机构DMPM
4.5 现场总线报文规范层FMS
4.5.1 虚拟现场设备
4.5.2 对象字典
4.5.3 联络关系管理
4.5.4 变量访问对象及其服务
4.5.5 事件服务
4.5.6 “域”上载/下载服务
4.5.7 程序调用服务
4.5.8 FMS协议数据单元及其编码
4.5.9 FMS的信息格式
4.5.10 FMS的启动
4.6 网络管理
4.6.1 网络管理者与网络管理代理
4.6.2 网络管理代理的虚拟现场设备
4.6.3 NMA对象与相应的对象服务
4.6.4 通信实体
4.7 系统管理
4.7.1 系统管理概述
4.7.2 系统管理的作用
4.7.3 系统管理信息库SMIB及其访问
4.7.4 SMK状态
4.7.5 系统管理服务和作用过程
4.7.6 关于地址与地址分配
4.8 功能块应用进程
4.8.1 对象及其属性
4.8.2 功能块的内部结构与功能块连接
4.8.3 功能块应用进程中的用户应用块
4.8.4 块参数
4.8.5 功能块服务
4.8.6 现场总线设备的功能块应用进程
4.9 基金会现场总线通信控制器及其接口线路
4.9.1 基金会现场总线通信控制器的功能
4.9.2 基金会现场总线通信控制器芯片的介绍
4.10 基于FB3050通信控制器的网板设计
4.10.1 网板的总体设计考虑
4.10.2 线路说明
4.11 基金会现场总线系统的组态与运行
4.11.1 基金会现场总线系统的组态信息
4.11.2 系统的组态
4.11.3 网段与系统的启动
4.11.4 关于装载LAS调度表与修改组态
4.12 设备描述与FF的产品开发
4.12.1 设备描述DD
4.12.2 设备描述的开发步骤
4.12.3 设备描述语言DDL
4.12.4 基金会现场总线的产品系列与开发
4.12.5 通信行规与设备行规
4.13 现场总线控制系统的网络布线与安装
4.13.1 现场总线网段的基本构成部件
4.13.2 总线供电与网络配置
4.13.3 现场总线的网络扩充
4.13.4 关于现场总线的接地、屏蔽与极性
4.13.5 现场总线通信网络中的常见故障及常用检测工具
4.14 现场总线应用系统的实验测试
4.14.1 应用系统实验测试的一般内容
4.14.2 被测试系统简介
4.14.3 两个测试实例
4.14.4 实验测试项目及其评价
第5章 LonWorks技术和LON总线
5.1 L0nWorks技术概述及系统结构
5.1.1 LonWorks节点
5.1.2 路由器
5.1.3 网络管理
5.1.4 LON总线性能特点
5.2 LON总线分散式通信控制处理器――神经元芯片
5.2.1 处理单元
5.2.2 存储器
5.2.3 输入输出
5.2.4 通信端口
5.2.5 时钟系统
5.5.6 睡眠/唤醒机制
5.2.7 ServicePin
5.2.8 Watchdog定时器
5.3 通信
5.3.1 双绞线收发器
5.3.2 电源线收发器
5.3.3 电力线收发器
5.3.4 其他类型介质
5.3.5 路由器
5.4 LonW0rks通信协议――LonTalk
5.4.1 LonTalk协议概述
5.4.2 L0nTalk协议物理层通信协议
5.4.3 LonTalk协议的网络地址结构及对大网络的支持
5.4.4 LonTalkMAC子层
5.4.5 LonTalk协议的链路层
5.4.6 LonTalk协议的网络层
5.4.7 L0nTalk协议的传输层和会话层
5.4.8 L0nTalk协议的表示层和应用层
5.4.9 L0nTalk协议的网络管理和网络诊断
5.4.10 LonTalk协议的报文服务
5.4.11 L0nTalk协议的网络认证
5.5 面向对象的编程语言――NeuronC
5.5.1 定时器
5.5.2 网络变量
5.5.3 显示报文
5.5.4 调度程序
5.5.5 附加功能
5.6 L0nWorks的互操作性
5.6.1 简介
5.6.2 应用层接口
5.6.3 应用层端口
5.6.4 节点对象
5.6.5 L0nMark对象
5.6.6 标准网络变量类型
5.6.7 数据传送
5.6.8 结构参数
5.6.9 设备记录
5.6.10 功能块
5.7 LonWorks开发工具
5.7.1 LonBuilder和NodeBuilder
5.7.2 LonManager工具
5.7.3 硬件接口卡
5.8 LNS技术
5.8.1 概述
5.8.2 LNS编程模式
5.8.3 LNS构架
5.8.4 LCA网络服务器服务
5.8.5 LCA数据库
5.8.6 LCA现场编译器
5.9 应用系统
5.9.1 LonWorks技术在某铝电解厂槽控机中的应用
5.9.2 LonWorks技术在楼宇自动化的抄表系统中的应用
第6章 PROFIBUS
6.1 概述
6.1.1 PROFIBUS基本特性
6.1.2 PROFIBUS－DP
6.1.3 PROFIBUS－PA
6.1.4 PROFIBUS－FMS
6.2 PROFIBUS通信协议
6.2.1 PROFIBUS与ISO/OSI参考模型
6.2.2 PROFIBUS设备配置
6.2.3 面向连接的数据交换顺序图
6.3 PROFIBUS实现的可能性
6.3.1 DP从站单片实现
6.3.2 智能化FMS和DP从站的实现
6.3.3 v复杂的FMS和DP主站的实现
6.3.4 PA现场设备的实现
6.4 PROFIBUS控制器ASPC2
6.4.1 概述
6.4.2 功能概要
6.4.3 引脚描述
6.4.4 ASIC接口
6.4.5 处理器接口
6.4.6 串行总线接口
6.4.7 封装（P－MQFP100）
6.4.8 举例
6.4.9 PROFIBUS接口
6.5 设备认证
第7章 控制器局域网总线――CAN
7.1 CAN的性能特点
7.2 CAN的技术规范
7.2.1 CAN的一些基本概念
7.2.2 CAN节点的分层结构
7.2.3 报文传送及其帧结构
7.2.4 错误类型和界定
7.2.5 位定时与同步
7.2.6 CAN总线媒体装置特性
7.3 CAN总线有关器件介绍
7.3.1 CAN通信控制器82C200
7.3.2 Intel82527CAN通信控制器
7.3.3 带有CAN总线接口的微控制器及I/O器件
7.3.4 CAN总线收发接口电路82C250
7.4 CAN总线的应用
7.4.1 CAN总线的主要应用领域
7.4.2 CAN总线在HS2000系统中的应用
第8章 HART通信协议
8.1 HART的基本特点
8.1.1 HART通信协议简介
8.1.2 HART通信协议的特点与优势
8.2 HART协议物理层技术规范
8.2.1 概述
8.2.2 网络要求
8.2.3 数字信号要求
8.2.4 信号发生单元特性
8.2.5 附录――主要术语说明
8.3 HART数据链路层协议规范
8.3.1 概述
8.3.2 HART数据帧格式
8.3.3 HART协议提供的服务
8.3.4 HART协议规范
8.4 HART命令简介
8.4.1 主机命令的一致性分类
8.4.2 变送器命令分类
8.4.3 响应码信息
8.4.4 数据格式
8.4.5 变量定义
8.5 HART协议的应用
第9章 以现场总线为基础的控制系统与网络系统
9.1 现场总线控制系统
9.1.1 现场总线控制系统的设计
9.1.2 现场总线控制系统软件
9.2 现场总线新型测量系统
9.2.1 储罐计量系统
9.2.2 流量补偿计算
9.3 现场总线设备管理系统
9.3.1 设备管理系统AMS的主要功能
9.3.2 设备管理系统涉及的信息内容
9.3.3 AMS及其数据库
9.3.4 AMS的应用界面
9.4 现场信号与系统管理、系统监控软件之间的连接桥梁――OPC
9.4.1 OPC 简介
9.4.2 OPC是连接现场总线信号与监控软件的桥梁
9.5 工厂计算机网络系统的一般设计
9.5.1 工厂计算机网络系统的设计原则
9.5.2 工厂网络系统设计的一般内容
9.5.3 工厂计算机网络系统的计算服务模式
9.5.4 工厂计算机网络中的数据库
9.5.5 工厂计算机网络系统配置示例
9.5.6 工厂底层网络中的现场总线与DCS
9.6 企业内部网络Intranet
9.6.1 Intranet的一般概念
9.6.2 Intranet的主要硬件
9.6.3 Intranet的主要软件
9.6.4 Intranet的安全措施
9.6.5 结束语――Infranet，Intranet与Internet
参考文献
· · · · · · (收起)
读后感
用户评价
这本书的排版和图示质量，可以说是同类技术书籍中的翘楚。我特别留意了关于“网络拓扑设计与故障诊断”那一章的插图。通常这类书籍的图表往往是低分辨率的截图或者模糊的示意图，但这本书中的每一张网络连接图，无论是星型、环型还是总线型拓扑，线条都极其清晰锐利，色彩区分得当，甚至连数据包流向的箭头都标注得精确到位。例如，书中对“环网冗余自愈机制”的动态演示图，精确地展示了从主路径故障到备用路径接管所需要的毫秒级延迟变化，这对于设计高可用性系统至关重要。此外，作者在故障排除的章节中，提供了一套非常系统化的排查流程，从物理层（光纤/电缆的损耗检查）一直到应用层（协议栈的校验错误），每一个步骤都对应了具体的诊断工具和预期的屏幕输出，这极大地提升了现场维护人员的工作效率。我甚至把其中关于电磁兼容性（EMC）对信号完整性的影响分析部分，单独打印出来贴在了我的工作台上，足见其参考价值之高。
这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，硬壳的质感配上那深邃的蓝色调，瞬间就给人一种专业、严谨的感觉，仿佛预示着里面内容的份量。我首先翻阅的是关于“工业以太网的标准化进程”那一章节，内容详实到令人惊叹。作者不仅梳理了IEEE 802.1工作组的历史沿革，还深入分析了PROFINET、EtherNet/IP以及CC-Link IE等主流协议在实时性、数据一致性方面的技术差异和优劣势对比。特别是其中关于时间敏感网络（TSN）的探讨，作者并没有停留在概念层面，而是结合了实际的芯片级实现难度和现有设备兼容性的案例进行剖析，这一点对于正在进行老旧产线数字化改造的工程师来说，简直是如获至宝。书中对不同网络拓扑结构在抗故障能力上的模拟仿真结果图表清晰明了，使得原本晦涩的通信冗余设计原理变得直观易懂，这比我之前看过的任何一本侧重于网络基础理论的书都要深入和实用得多。如果说有什么可以改进的地方，或许是涉及到更前沿的5G-URLLC技术在工业控制层面的融合应用，这部分内容略显保守，期待后续版本能有更具前瞻性的探讨。整体来说，这是一本扎根于工程实践，又具备深厚理论功底的力作，绝对是值得工程师案头常备的工具书。
对于初学者来说，理解工业控制网络中的各种概念，尤其是各种“总线”之间的历史渊源和技术演进路线，常常感到迷茫。这本书的“历史沿革与技术路线图”部分，简直就是一堂精彩的、结构化的大师课。作者的叙事风格非常流畅且富有条理，从早期的串行通信（如RS-485）的局限性开始，循序渐进地引入了CAN、DeviceNet，直到现代以太网的崛起，每一步的过渡都解释得非常自然，让人清晰地看到技术迭代背后的驱动力——无非是对更高带宽、更低延迟和更强互联的需求。最妙的是，作者在阐述每种技术时，都会配上一个简短的“应用场景侧写”，比如某类总线在电机驱动控制中的优势，另一类在过程控制中的稳定特性。这使得抽象的技术术语立刻有了具体的具象感。我个人通过这种方式，终于搞清楚了为什么某些老设备还在坚持使用某种特定的现场总线，而不是盲目追逐最新的技术。这种对技术生态的尊重和深刻理解，是很多教材所欠缺的。
我是一个侧重于系统集成和项目落地的技术人员，对那些脱离实际应用场景的纯理论书籍往往敬而远之。然而，这本关于“分布式控制系统与现场数据采集”的篇章，彻底颠覆了我的看法。它没有陷入传统PLC编程语言的繁琐细节，而是将重点放在了如何构建一个高效、可靠的“数据神经系统”。作者对OPC UA在跨平台数据互操作性上的架构设计分析得极为透彻，特别是关于安全上下文的建立与证书管理流程的描述，简直就是一份可以照着执行的安全加固指南。书中引用的几个案例，比如某大型化工企业的温控系统升级，详细记录了从老旧的Modbus网络迁移到基于TCP/IP的新架构过程中遇到的数据丢失和时间戳不同步等实际难题，以及最终是如何通过优化中间件的缓冲机制解决的。这种“问题-分析-解决方案”的叙事结构，让阅读过程充满了探索的乐趣。我尤其欣赏作者对“数据语义化”的强调，这正是当前智能制造中，实现真正意义上数据价值转换的关键瓶颈。阅读完这部分，我对如何设计一个面向未来的、可扩展的工业数据模型有了全新的认识，远超我预期的收获。
让我感到耳目一新的是，作者在全书的多个关键节点，融入了对“工业网络安全威胁建模”的探讨。这在传统的现场总线技术书籍中是极为少见的。书中并没有止步于防火墙和VPN这些传统网络安全概念，而是深入到了控制层面的安全漏洞分析。例如，对网络嗅探（Sniffing）技术在某些非加密总线协议中可以轻易捕获到关键控制指令的风险进行了模拟演示。更进一步，作者探讨了针对PLC或RTU固件的零日攻击（Zero-Day Attack）的潜在防范策略，虽然具体到代码层面的防御超出了本书范围，但其从系统设计初期就应融入安全思维的理念，对我触动很大。这本书成功地将“运行稳定”和“安全可靠”这两个常常被割裂的概念，紧密地结合在了一起，体现了作者对当代工业控制系统所面临的复杂挑战有着深刻的洞察力。它不再仅仅是一本教你如何连接设备的参考书，而更像是一本指导你如何构建一个面向未来、能够抵御已知和未知风险的智能制造基础设施的蓝图。
