現場總線技術及其應用（簡體書）

本書旨在介紹現場總線的理論基礎和實際應用。理論基礎部分除了常用的術語和定義外，重點介紹了各個現場總線的結構、特徵、區別，從而快速讓讀者瞭解到它們之間的差異，並牢記它們各自的特點；實際應用部分則挑選了當前較為通用的設備，用具體的通信系統搭建、現場總線數據分析來幫助讀者理解現場總線的實現過程及技術特徵。
本書共8章，內容分別為現場總線技術概述、通信與網絡基礎、Modbus現場總線及其應用、CAN總線、Profibus總線、工業以太網、非週期性數據的應用、現場總線的選擇。書末附錄簡介了本書實驗中所涉及的施耐德產品的一些特殊知識。
本書圖文並茂，每一個關鍵的知識點、具體的操作步驟都配有表或圖進行詳細的說明。
本書可作為高職高專院校自動化、儀錶類專業的基礎教材，也可作為相關技術人員的參考用書。

第1章 現場總線技術概述 1
1.1 現場總線簡介 1
1.1.1 什麼是現場總線 1
1.1.2 為什麼要使用現場總線 2
1.1.3 現場總線的誕生與發展 3
1.1.4 基於現場總線的數據通信系統 4
1.2 現場總線的特點 5
1.2.1 現場總線的硬件特點 5
1.2.2 現場總線的協議特點 6
1.3 企業級網絡 7
1.3.1 企業級網絡的結構 7
1.3.2 現場總線與企業級網絡 7
1.4 現場總線的組織及標準 8
1.4.1 常用現場總線 8
1.4.2 現場總線的組織及標準 9
小結 9
思考與習題 10

第2章 通信與網絡基礎 11
2.1 通信基礎 11
2.1.1 基本術語 11
2.1.2 數據編碼 14
2.1.3 數據傳輸方式 16
2.1.4 信號的傳輸方式 18
2.1.5 通信線路的工作方式 19
2.1.6 通信校驗和校正 19
2.2 網絡基礎 21
2.2.1 網絡拓撲 21
2.2.2 網絡的傳輸介質 23
2.2.3 網絡的連接設備 24
2.2.4 OSI參考模型 25
小結 27
思考與習題 27

第3章 Modbus現場總線及其應用 29
3.1 Modbus總線概述 29
3.1.1 Modbus總線簡介 29
3.1.2 Modbus RTU通信協議 30
3.2 Modscan軟件與ATS48軟啟Modbus RTU通信實例 35
3.2.1 硬件連接 35
3.2.2 軟啟配置 36
3.2.3 Modscan軟件配置 37
3.2.4 通信數據分析 39
3.3 M340 PLC與ATV71變頻器Modbus通信 41
3.3.1 硬件連接 41
3.3.2 變頻器配置 42
3.3.3 ATV71 Modbus控制說明 43
3.3.4 M340 PLC硬件組態 46
3.3.5 M340 PLC編程 48
3.3.6 實驗調試 53
3.3.7 多台變頻器通信 53
小結 56
思考與習題 56

第4章 CAN總線 57
4.1 CAN總線概述 57
4.1.1 CAN總線簡介 57
4.1.2 CANopen通信協議 58
4.1.3 CANopen協議的物理層 59
4.1.4 CANopen協議的數據鏈路層 60
4.1.5 CANopen協議的應用層 61
4.2 M340 PLC與Tesys T電動機管理控制器CANopen通信實驗 65
4.2.1 硬件連接 65
4.2.2 Tesys T配置 68
4.2.3 M340硬件組態 70
4.2.4 通信數據分析 77
小結 81
思考與習題 81
第5章 Profibus總線 82
5.1 Profibus總線概述 82
5.1.1 Profibus總線簡介 82
5.1.2 Profibus DP通信協議 83
5.2 西門子S7-300 PLC與施耐德ATV930變頻器的Profibus DP通信 88
5.2.1 硬件連接 88
5.2.2 變頻器配置 89
5.2.3 Profibus DP通信實驗 90
小結 100
思考與習題 100

第6章 工業以太網 101
6.1 工業以太網概述 101
6.1.1 工業以太網簡介 101
6.1.2 Modbus TCP/IP通信協議 102
6.2 M580 PLC與ATV930變頻器以太網通信實驗 106
6.2.1 硬件連接 107
6.2.2 變頻器配置 108
6.2.3 M580 PLC與ATV930變頻器Modbus TCP/IP通信實驗 109
6.2.4 M580 PLC與ATV930變頻器Ethernet IP通信實驗 127
6.3 西門子1200 PLC與施耐德ATV340變頻器的Profinet通信 135
6.3.1 硬件連接 135
6.3.2 變頻器配置 136
6.3.3 Profinet通信實驗 137
小結 145
思考與習題 146

第7章 非週期性數據的應用 147
7.1 週期性數據和非週期性數據 147
7.2 Modbus RTU的非週期性數據 148
7.2.1 使用READ_VAR和WRITE_VAR功能塊 148
7.2.2 使用DATA_EXCH功能塊 149
7.3 CANopen的非週期性數據 154
7.4 Profibus DP的非週期性數據 157
7.5 工業以太網的非週期性數據 162
小結 163
思考與習題 163

第8章 現場總線的選擇 164
8.1 現場總線的多樣性 164
8.2 如何選擇現場總線 165
小結 168
思考與習題 169

附錄1 施耐德變頻器I/O Scanner介紹 170
附錄2 施耐德變頻器的通信控制流程 173
附錄3 施耐德SoMove軟件的安裝、連線和配置 180

參考文獻 184