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工业现场网络通信技术应用及实践

作译者：傅仁轩,王庆华

出版时间：2024-01 千字数：332 版次：01-01 页数：208

开本：16开装帧： I S B N ：9787121468490

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纸质书定价：￥45.0

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项目 1  工业现场网络通信技术认知 .......................................................................... 1 
任务 1.1  工业控制网络 ............................................................................................... 2 
1.1.1  什么是工业控制网络 ........................................................................................ 2 
1.1.2  工业控制网络的特点 ........................................................................................ 2 
1.1.3  工业控制网络的结构 ........................................................................................ 3 
1.1.4  工业控制网络的分类 ........................................................................................ 5 
1.1.5  工业控制系统的发展 ........................................................................................ 6 
任务 1.2  现场总线技术认知 ...................................................................................... 7 
1.2.1  现场总线的认知 ................................................................................................ 7 
1.2.2  现场总线的结构概述 ........................................................................................ 8 
1.2.3  现场总线的特点 .............................................................................................. 12 
1.2.4  现场总线的本质 .............................................................................................. 13 
1.2.5  现场总线的现状 .............................................................................................. 15 
1.2.6  常用的现场总线 .............................................................................................. 16 
任务 1.3  现场总线的通信认知 ................................................................................. 20 
1.3.1  数据通信的基本认知 ...................................................................................... 20 
1.3.2  通信传输技术 .................................................................................................. 22 
1.3.3  网络拓扑结构 .................................................................................................. 31 
1.3.4  网络控制方法 .................................................................................................. 32 
1.3.5  数据交换技术 .................................................................................................. 33 
1.3.6  差错控制技术 .................................................................................................. 34 
1.3.7  网络互连设备 .................................................................................................. 36 
1.3.8  常用工业控制设备及通信协议 ...................................................................... 38 
1.3.9  现场总线控制网络 .......................................................................................... 39 
实训 1.1  实训设备认知 ...............................................................................................
实训 1.2  实训设备操作 .............................................................................................41 
思考与练习 .................................................................................................................42 

项目 2  PROFIBUS 网络控制系统构建与运行 ........................................................... 43 
任务 2.1  PROFIBUS 认知 ...........................................................................................44 
2.1.1  PROFIBUS 的特点.......................................................................................... 44 
2.1.2  PROFIBUS 的分类.......................................................................................... 45 
2.1.3  PROFIBUS 通信协议概述 .............................................................................. 46 
2.1.4  PROFIBUS 传输技术 ...................................................................................... 48 
2.1.5  PROFIBUS 系统配置 ...................................................................................... 52 
任务 2.2  S7-1200 PLC 之间的 PROFIBUS-DP 控制系统构建与运行 .................. 55 
2.2.1  PROFIBUS-DP 控制系统的网络结构 ........................................................... 55 
2.2.2  PROFIBUS-DP 控制系统的工作过程 ........................................................... 56 
2.2.3  S7-1200 PLC PROFIBUS-DP 电气连接及特性数据 .................................... 57 
2.2.4  S7-1200 PLC 之间的 PROFIBUS-DP 控制系统构建 ................................... 57 
任务 2.3  S7-1200 PLC 与 S7-1500 PLC 之间的 PROFIBUS-DP 控制系统构建与运行.... 63 
2.3.1  控制要求 .......................................................................................................... 63 
2.3.2  控制系统硬件配置及结构图 .......................................................................... 63 
2.3.3  硬件组态 .......................................................................................................... 63 
实训 2.1  两个 PLC 之间的 PROFIBUS-DP 通信系统设计 ........................................... 66 
实训 2.2  多站设备的 PROFIBUS 网络控制系统构建 ................................................... 67 
思考与练习 ......................................................................................................................... 68 

项目 3  Modbus 网络控制系统构建与运行 ........................................................................... 69 
任务 3.1  Modbus 认知 ..................................................................................................... 70 
3.1.1  Modbus 认知概述............................................................................................ 70 
3.1.2  Modbus RTU 通信 ........................................................................................... 73 
任务 3.2  PLC 与 RS485 仪表的 Modbus 控制系统构建与运行 .................................... 79 
3.2.1  控制要求 .......................................................................................................... 80 
3.2.2  系统硬件设计 .................................................................................................. 80 
3.2.3  Modbus RTU 指令 ........................................................................................... 85 
3.2.4  系统软件设计 .................................................................................................. 90 
学习拓展：PLC 与两个 RS485 仪表的通信设计 ..................................................... 94 
任务 3.3  PLC 之间的 Modbus 控制系统构建与运行 .................................................... 94 
3.3.1  RS485 连接器的接线 ...................................................................................... 94 
3.3.2  硬件组态 .......................................................................................................... 95 
3.3.3  主站软件编程 .................................................................................................. 95 
3.3.4  从站软件编程 .................................................................................................. 98 
3.3.5  监控测试 ........................................................................................................ 100 
实训 3.1  PLC 与 RS485 仪表的 Modbus RTU 通信系统 ............................................. 101 
实训 3.2  PLC 与两个 RS485 仪表的 Modbus RTU 通信系统 ..................................... 101 
实训 3.3  两个 PLC 之间的 Modbus RTU 通信系统 ..................................................... 102 
实训 3.4  触摸屏控制 PLC 与 RS485 仪表的 Modbus 通信 ......................................... 103 
思考与练习 ....................................................................................................................... 104 

项目 4  CC-Link 现场总线通信系统的构建 ......................................................................... 105 
任务 4.1  CC-Link 现场总线技术认知 .......................................................................... 106 
4.1.1  主要功能 ........................................................................................................ 106 
4.1.2  CC-Link 的性能特点 .................................................................................... 107 
4.1.3  通信协议 ........................................................................................................ 109 
4.1.4  CC-Link 系统的结构 .................................................................................... 110 
任务 4.2  三菱 Q 系列 PLC 与 FX 系列 PLC 的 CC-Link 控制系统的构建与运行 .... 112 
4.2.1  控制要求 ........................................................................................................ 112 
4.2.2  CC-Link 的网络控制系统结构设计 ............................................................. 112 
4.2.3  CC-Link 通信硬件的组态 ............................................................................ 113 
4.2.4  CC-Link 通信网络的组态 ............................................................................ 121 
4.2.5  软件编程与运行调试 .................................................................................... 125 
实训4.1  Q 系列 PLC 与FX 系列 PLC 的CC-Link 控制系统构建 .............................. 126 
思考与练习 ....................................................................................................................... 127 

项目 5  工业以太网控制系统的构建与运行 ........................................................................ 128 
任务 5.1  工业以太网技术认知 ...................................................................................... 129 
5.1.1  工业以太网的产生及认知 ............................................................................ 129 
5.1.2  工业以太网的要求 ........................................................................................ 129 
5.1.3  工业以太网的优势 ........................................................................................ 130 
5.1.4  工业以太网应用于工业现场的关键问题 .................................................... 131 
5.1.5  实时以太网 .................................................................................................... 132 
5.1.6  几种主要的工业以太网 ................................................................................ 133 
任务 5.2  PROFINET 网络的远程 I/O 控制系统构建与运行 ...................................... 136 
5.2.1  远程 I/O 控制系统 ........................................................................................ 136 
5.2.2  控制要求 ........................................................................................................ 137 
5.2.3  GSD 文件 ....................................................................................................... 138 
5.2.4  系统构建 ........................................................................................................ 141 
任务 5.3  PROFINET 网络的 PLC 之间的控制系统构建与运行 ................................ 145 
5.3.1  PLC 之间的 PROFINET 控制系统 .............................................................. 145 
5.3.2  控制要求 ........................................................................................................ 146 
5.3.3  系统构建 ........................................................................................................ 146 
任务 5.4  PROFINET 网络的运动控制系统构建与运行 .............................................. 149 
5.4.1  运动控制系统简介及其组成 ........................................................................ 149 
5.4.2  S7-1200 PLC 运动控制方式简介 ................................................................. 150 
5.4.3  PLC 的运动控制指令 ................................................................................... 151 
5.4.4  PROFINET 网络的伺服运动控制系统构建 ................................................ 162 
任务 5.5  Modbus TCP 网络的控制系统构建与运行 ................................................... 173 
5.5.1  Modbus TCP 通信 ......................................................................................... 173 
5.5.2  S7-1200/1500 PLC 之间的 Modbus TCP 通信控制系统 ............................. 174 
5.5.3  S7-1500 PLC 之间的 Modbus TCP 仿真通信 .............................................. 185 
实训 5.1  PROFINET 网络的远程控制系统构建与运行 .............................................. 191 
实训 5.2  PLC 之间的 PROFINET 控制系统构建与运行 ............................................ 192 
实训 5.3  PROFINET 网络的运动控制系统构建与运行 .............................................. 193 
实训 5.4  Modbus TCP 网络的控制系统构建与运行 ................................................. 194 
实训 5.5  综合实训 .......................................................................................................... 195 
思考与练习 ....................................................................................................................... 196 
参考文献 ........................................................................................................................... 197

近年来，工业现场网络一直是工业自动化领域的研究热点，以现场总线技术和工业以太网技术为代表的工业现场网络技术引发了工业自动化领域的重大变革，工业自动化正朝着网络化、开放化、智能化和集成化的方向发展。工业控制网络是控制技术、通信技术和计算机技术在工业现场控制层、过程监控层和生产管理层的综合体现，已广泛应用于过程控制自动化、制造自动化、楼宇自动化、交通运输等多个领域，应用工业控制网络的工业自动化系统将越来越多，各企业在设计研发、施工调试、设备维护等环节对工业控制网络技术人才的需求不断增加。这就要求高职高专院校要大力培养工业现场网络技术的复合型 技术技能人才，以满足企业对生产现场的控制需要。 
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       本书可作为高职高专学生的教材，适用专业包括电气自动化技术、机电一体化技术、工业机器人技术等。当不同的专业选用本书作为教材时，可根据实际需要对书中内容进行 适当的取舍或调整。 
       本书由广东工贸职业技术学院的傅仁轩、王庆华担任主编，广东工贸职业技术学院的曾洁琼、陈启明担任副主编；中电科普天科技股份有限公司的陈龙飞，广东工贸职业技术 学院的宋显文、徐悦、段傲参与了编写，傅仁轩完成了全书的统稿工作。 限于编者的学识水平，书中难免存在不足和疏漏，恳请有关专家、教师、工程师和广 大读者批评指正。

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