工业控制网络与通信（第二版） - 应用型本科计算机类专业系列教材 - 中国高校教材图书网
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书名： |
工业控制网络与通信（第二版）
应用型本科计算机类专业系列教材
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| ISBN： | 9787560676609 |
条码： | 5606 |
| 作者： |
王小英
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装订： | |
| 印次： | 2-1 |
开本： | 16开 |
| 定价： |
￥50.00
折扣价：￥47.50
折扣：0.95
节省了2.5元
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字数： |
449千字
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| 出版社： |
西安电子科技大学出版社 |
页数： |
304页
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| 发行编号： | |
每包册数： |
8
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| 出版日期： |
2025-8-7 |
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| 内容简介： |
本书介绍工业控制网络的相关技术及其应用。全书由9章组成。首先以计算机网络为基础，全面介绍了计算机网络所涉及的相关概念和体系结构，以及TCP/IP协议族的主要协议；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、PROFINET工业以太网和CAN总线为原型，全面介绍和分析了它们的体系框架和应用实例；然后介绍了工业4.0背景下智能制造技术的核心支撑要素和系统构成及其典型应用；最后探讨了新型工业控制网络技术，如工业互联网平台、时间敏感网络、软件定义网络、MQTT协议、工业无线网络通信技术及工业控制网络的安全等问题。
本书从应用的角度出发，结合先进的网络技术，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。本书在内容的选取上坚持科学性、先进性和实用性，内容翔实，语言通俗易懂。本书既可作为高等院校电气自动化、计算机控制技术、仪器仪表等专业的教材，也可作为工业控制网络领域相关人员的参考书。
为方便教学，本书配有参考实验项目、部分习题参考答案以及免费的电子课件，凡选用本书作为授课教材的教师，均可发送邮件至1323454@qq.com索取。
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| 作者简介： |
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| 章节目录： |
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 2
1.1.2 多台主机互联的计算机网络 3
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总线 14
1.3.3 LonWorks现场总线 14
1.3.4 CIP网络 15
1.3.5 HART现场总线 16
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 19
1.5 工业控制网络的特点和发展趋势 20
1.5.1 工业控制网络的特点 20
1.5.2 工业控制网络的发展趋势 21
课后习题 23
第2章 计算机网络基础 24
2.1 计算机网络概述 24
2.1.1 网络中的网络——互联网 24
2.1.2 互联网的组成 25
2.1.3 网络边缘部分通信方式 25
2.1.4 网络核心部分通信方式 27
2.2 计算机网络的分类 30
2.2.1 按网络作用范围分类 30
2.2.2 按网络使用者分类 31
2.2.3 按网络拓扑结构分类 31
2.2.4 按网络通信介质分类 33
2.3 计算机网络的性能指标 34
2.3.1 速率 34
2.3.2 带宽 34
2.3.3 时延 35
2.3.4 吞吐量 36
2.3.5 往返时间 36
2.3.6 利用率 36
2.4 计算机网络的体系结构 37
2.4.1 协议与层次划分 37
2.4.2 OSI参考模型 38
2.4.3 TCP/IP参考模型 39
2.4.4 五层协议体系结构 39
2.5 数据传输过程 41
课后习题 42
第3章 TCP/IP协议族 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 55
3.2.1 概述 55
3.2.2 使用点对点信道的数据链路层 56
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 61
3.2.5 虚拟局域网 64
3.3 网络层 66
3.3.1 虚拟网络互联 66
3.3.2 网络层协议 68
3.3.3 IP地址 68
3.3.4 IP地址与硬件地址 71
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 75
3.3.8 网络地址转换 76
3.3.9 IPv6协议 78
3.4 传输层 79
3.4.1 进程间通信 80
3.4.2 端口地址 81
3.4.3 用户数据报协议 82
3.4.4 传输控制协议 82
3.4.5 套接字 85
3.5 应用层 86
3.5.1 域名系统 86
3.5.2 超文本传输协议 89
3.5.3 动态主机配置协议 91
3.6 网络协议分析工具 93
3.6.1 协议分析器 93
3.6.2 Wireshark 94
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 100
4.2.3 Modbus的数据传输模式 101
4.2.4 Modbus的帧格式 101
4.2.5 Modbus的寄存器 103
4.2.6 Modbus的功能码 104
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 111
4.4.1 博途软件 111
4.4.2 S7-1200 PLC中的Modbus通信 111
课后习题 128
第5章 PROFIBUS现场总线及应用 129
5.1 PROFIBUS概述 129
5.2 PROFIBUS通信协议 130
5.2.1 PROFIBUS分类 130
5.2.2 PROFIBUS系统的典型网络结构 131
5.2.3 PROFIBUS网络拓扑规则 132
5.2.4 PROFIBUS协议框架 133
5.2.5 PROFIBUS-DP报文格式 134
5.3 PROFIBUS现场总线在西门子系列
PLC中的应用 139
5.3.1 PROFIBUS-DP通过CPU集成
DP口连接S7-300智能从站 139
5.3.2 PROFIBUS-DP通过CP 342-5作为
主站DP口连接 145
5.3.3 PROFIBUS-DP通过CP 342-5作为
从站DP口连接 148
5.3.4 PROFIBUS-DP通过GSD文件与
第三方设备通信 152
5.3.5 PROFIBUS-DP在FDL自由第2层
方式下的通信 156
课后习题 160
第6章 PROFINET工业以太网及
应用 162
6.1 PROFINET概述 162
6.1.1 PROFINET 162
6.1.2 PROFINET的技术特点 163
6.1.3 PROFINET网络拓扑 163
6.1.4 PROFINET连接器 164
6.2 PROFINET通信 164
6.2.1 PROFINET通信体系结构 164
6.2.2 PROFINET CBA与PROFINET
IO 166
6.2.3 PROFINET与OPC的集成 167
6.2.4 PROFINET与其他现场总线
系统的集成 167
6.3 PROFINET IO在西门子系列PLC中的
应用 168
6.3.1 PROFINET IO设备类型 168
6.3.2 PROFINET IO与PROFIBUS-DP的
比较 169
6.3.3 S7-300 PN CPU与ET200S PROFINET
IO通信 170
6.3.4 S7-300 PN CPU 作为 PROFINET
智能I/O设备使用 181
课后习题 187
第7章 CAN总线及应用 188
7.1 CAN总线概述 188
7.1.1 CAN总线 188
7.1.2 CAN总线的特点 189
7.1.3 CAN总线与RS485总线 190
7.2 CAN通信协议 190
7.2.1 CAN通信模型 190
7.2.2 CAN总线的电平 191
7.2.3 CAN的帧格式 192
7.2.4 错误处理与故障界定 197
7.3 CAN的应用层 200
7.3.1 CAN的应用层简述 200
7.3.2 常用的CAN应用层协议 200
7.3.3 CANopen协议 201
7.4 CANopen在西门子系列PLC中的
应用 202
7.4.1 PN/CAN LINK网关组态为CAN
透明传输模式 203
7.4.2 PN/CAN LINK 网关组态为 CANopen
管理器/CANopen 从站模式 210
课后习题 221
第8章 智能制造 222
8.1 智能制造概述 222
8.1.1 定义 222
8.1.2 德国的工业4.0 223
8.1.3 美国的工业互联网 224
8.1.4 《中国制造2025》和“智能+” 225
8.2 智能制造的核心支撑技术 225
8.2.1 大数据(Big Data) 226
8.2.2 算力 227
8.2.3 算法 228
8.2.4 通信技术的网络集成——5G 229
8.3 智能制造系统的构成 230
8.3.1 制造业用户分类 230
8.3.2 智能“神经系统”的基本架构 231
8.3.3 中枢神经——ERP + MES 231
8.3.4 神经突触——PLC 232
8.3.5 神经元——传感器与RFID标签 232
8.3.6 神经纤维——工业通信网络 233
8.3.7 强有力的躯干——智能制造装备 234
8.3.8 智能制造重构生产体系 234
8.4 智能制造的典型应用 235
8.4.1 智能决策——工业大脑 235
8.4.2 智能网联汽车 238
8.4.3 智慧城市 239
8.4.4 智慧矿山 239
8.5 中国智能制造面临的挑战 240
8.5.1 关键装备、核心零部件受制于人，
短期内难以实现国产替代 240
8.5.2 小微企业难以融入智能化
发展浪潮 241
8.5.3 大部分中国企业缺少智能制造的
文化内核——“工匠精神” 241
课后习题 242
第9章 新型工业控制网络核心技术 243
9.1 工业互联网平台 243
9.1.1 工业互联网平台的发展历程 243
9.1.2 工业互联网平台功能架构 244
9.1.3 工业互联网平台的四大技术趋势 245
9.2 时间敏感网络 246
9.2.1 为什么需要TSN 246
9.2.2 TSN协议架构 248
9.2.3 TSN + OPC UA 251
9.3 软件定义网络 253
9.3.1 为什么需要SDN 253
9.3.2 SDN体系结构 254
9.3.3 Google——SDN应用案例 255
9.4 消息队列遥测传输协议 255
9.4.1 为什么IoT选择MQTT 256
9.4.2 MQTT协议的特点 256
9.4.3 MQTT协议的工作原理 257
9.4.4 MQTT协议实例 259
9.5 工业无线通信技术 260
9.5.1 工业无线通信技术标准 260
9.5.2 工业无线网络应用分类 263
9.5.3 工业无线网络设备的基本类型 264
9.6 工业控制网络的安全问题 265
9.6.1 互联互通带来的安全挑战 266
9.6.2 典型工控安全事件分析 267
9.6.3 构建工业互联网安全保障体系 271
课后习题 273
附录一 参考实验项目 274
附录二 部分习题参考答案 290
参考文献 295
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| 精彩片段： |
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| 书 评： |
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| 其 它： |
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