了得網工業技術_現場總線技術及其應用(賈鴻莉)

編輯推薦

1.本書介紹現場總線與實時以太網技術及其應用繫統設計
2.本書有代表性的POWERLINK案例分析及具體應用實例。

內容簡介

本書首先介紹了現場總線技術及工業以太網技術的相關概念，進而詳細闡述了工業以太網技術、CANopen協議、POWERLINK基本原理、POWERLINK的網絡的組建及配置、POWERLINK的實現、POWERLINK的通信診斷及處理，後介紹一些有代表性的POWERLINK案例分析及具體應用實例。
本書可作為高等院校自動化及相關專業本科生、專科生的教材，也可作為從事現場總線與工業以太網技術及其應用繫統設計的工程技術人員的自學參考書或培訓教材。

第1章概述1
1.1現場總線技術
1.1.1現場總線技術的概述1
1.1.2典型現場總線簡介5
1.1.3現場總線的技術特點8
1.1.4現場總線技術展望與發展趨勢9
1.2以太網技術
1.2.1以太網技術簡介11
1.2.2以太網技術展望與發展趨勢16
1.3工業以太網技術
1.3.1工業以太網發展現狀18
1.3.2工業以太網的要求22
1.4實時工業以太網技術
第1章概述1
1.1現場總線技術
1.1.1現場總線技術的概述1
1.1.2典型現場總線簡介5
1.1.3現場總線的技術特點8
1.1.4現場總線技術展望與發展趨勢9
1.2以太網技術
1.2.1以太網技術簡介11
1.2.2以太網技術展望與發展趨勢16
1.3工業以太網技術
1.3.1工業以太網發展現狀18
1.3.2工業以太網的要求22
1.4實時工業以太網技術

第2章控制網絡基礎26
2.1數據通信基礎
2.1.1數據通信的基本概念26
2.1.2數據通信的發送與接收設備28
2.1.3數據通信的傳輸介質29
2.1.4數據編碼技術29
2.1.5數據傳輸技術30
2.1.6數據交換技術33
2.1.7差錯控制33
2.2網絡互連技術
2.2.1網絡互連的基本概念40
2.2.2網絡互連規範40
2.2.3網絡互連的通信參考模型41
2.2.4網絡互連設備44

第3章工業以太網技術54
3.1以太網(Ethernet)
3.1.1以太網的發展54
3.1.2CSMA/CD載波監聽多路訪問/衝突檢測55
3.1.3TCP/IP協議56
3.1.4以太網的實現方法57
3.1.5以太網的物理地址58
3.2以太網到工業以太網
3.3工業以太網的關鍵技術
3.3.1全雙工交換式以太網技術63
3.3.2虛擬局域網技術65
3.3.3服務質量66
3.3.4網絡可用性68
3.3.5網絡安全性68
3.3.6工業以太網繫統的安全性和可靠性70
3.3.7工業以太網的供電技術71
3.4基於工業以太網的控制網絡
3.4.1工業以太網控制網絡模型72
3.4.2工業以太網網絡方案設計74
3.4.3工業以太網應用分析74
3.4.4工業以太網實際應用76

第4章CANopen協議78
4.1CANopen的發展
4.2CAL協議
4.3CANopen基本結構與通信子協議
4.4CANopen預定義連接集
4.5CANopen標識符分配
4.6CANopen Bootup過程
4.7CANopen消息語法細節
4.7.1NMT模塊控制(NMT Module Control)84
4.7.2NMT節點保護(NMT Node Guarding)84
4.7.3NMT Bootup86
4.7.4過程數據對像(PDO)86
4.7.5服務數據對像(SDO)86
4.7.6應急指示對像(Emergency Object)89

第5章POWERLINK基本原理91
5.1POWERLINK概述
5.1.1POWERLINK物理層91
5.1.2POWERLINK數據鏈路層92
5.1.3POWERLINK應用層99
5.2POWERLINK數據幀
5.2.1SoC數據幀結構113
5.2.2Preq數據幀結構113
5.2.3Pres數據幀結構114
5.2.4SoA數據幀結構115
5.2.5ASnd數據幀結構116
5.3POWERLINK網絡性能
5.3.1網絡連接117
5.3.2多路復用117
5.3.3通信性能118
5.3.4網絡配置118
5.3.5診斷故障118
5.3.6性能參數118
5.4POWERLINK網絡拓撲
5.4.1網絡拓撲概述119
5.4.2尋址方式119
5.5POWERLINK冗餘
5.5.1雙網冗餘119
5.5.2環形冗餘122
5.5.3多主冗餘127
5.5.4冗餘繫統的典型拓撲結構134

第6章POWERLINK網絡的組建與配置136
6.1POWERLINK網絡的組建
6.2從站發送配置之網絡參數配置(0x18xx)
6.3從站發送配置之映射參數配置(0x1A00)
6.4從站接收配置之網絡參數配置(0x14xx)
6.5從站接收配置之映射參數配置(0x1600)
6.6主站發送參數的配置過程
6.7手工組建POWERLINK網絡
6.7.1配置主站和每一個從站的網絡參數和映射參數140
6.7.2用戶自己定義一些變量141
6.7.3調用Ep1ApiLinkObject()將用戶自定義的變量和object連接141
6.7.4在AppCbSync(void)函數裡編寫自己的程序142
6.8使用openCONFIGURATOR組建POWERLINK網絡
6.8.1openCONFIGURATOR的安裝143
6.8.2openCONFIGURATOR的使用143

第7章POWERLINK的實現150
7.1基於Windows的實現
7.1.1手動配置Windows主站和從站150
7.1.2設置從站的參數153
7 1.3用openCONFIGURATOR配置Windows主站和從站155
7.2基於Linux的POWERLINK的實現
7.2.1Linux的內核版本和實時補丁156
7.2.2Linux的POWERLINK主從站程序應用156
7.2.3以太網的驅動程序157
7.2.4Linux的demo157
7.2.5Linux的編譯選項157
7.2.6cmake編譯157
7.3基於FPGA的POWERLINK的實現
7.3.1基於FPGA的POWERLINK的硬件架構160
7.3.2POWERLINK和用戶的應用在同一個FPGA上161
7.3.3基於FPGA的繫統架構161
7.4基於ALTERA的FPGA的實現
7.4.1軟件和硬件162
7.4.2FPGA程序的編譯和下載163
7.4.3編譯Quartus工程163
7.4.4編譯NiosⅡ工程163
7.4.5在Eclipse中運行Nios程序164
7.4.6PC主站程序的編譯165

第8章POWERLINK通信診斷167
8.1所需軟件Wireshark簡介
8.2Wireshark使用方法
8.2.1下載及安裝167
8.2.2網絡連接167
8.2.3運行Wireshark167
8.2.4Wireshark數據分析167
8.3POWERLINK通信錯誤處理
8.3.1錯誤處理機制169
8.3.2POWERLINK可能出現的錯誤169
8.3.3各種錯誤對應的對像字典中的對像170

第9章POWERLINK技術應用實例171
9.1POWERLINK 貝加萊主站配置過程
9.1.1硬件架構171
9.1.2軟件條件171
9.1.3配置過程171
9.2Ethernet POWERLINK在機器控制領域的應用
9.2.1Ethernet POWERLINK的起源188
9.2.2Ethernet POWERLINK在CNC與機器人領域的應用188
9.2.3Ethernet POWERLINK在高動態同步運動控制領域的應用190
9.3Linux操作繫統下的POWERLINK主站和從站通信
9.3.1環境搭建192
9.3.2通信過程192
9.3.3主站發送參數的配置過程193
9.3.4從站接收配置之通信參數配置193
9.3.5操作過程193
9.4Ethernet POWERLINK在舞臺機械控制繫統中的應用
9.4.1Ethernet POWERLINK的實現方式206
9.4.2網絡結構及配置207
9.4.3硬件設計組成208

參考文獻210

前言

現場總線作為目前自控領域的新技術，具有開放性、互操作性、全分布等優勢。工業以太網技術是現代自動控制技術和信息網絡技術相結合的產物。而現場總線與其新實時以太網技術POWERLINK技術相結合是下一代自動化設備的標志性技術，是改造傳統工業的有力工具，同時也是信息化帶動工業化的重點方向。
本書從工程實際應用出發，全面繫統地介紹了現場總線與實時以太網技術及其應用繫統設計，力求所講內容具有較強的可移植性、先進性、繫統性、應用性、資料開放性，起到舉一反三的作用。全書共分9章，從現場總線技術及工業以太網技術的基本概念開始，結合貝加萊公司產學合作綜合改革項目，側重闡述了實時以太網技術POWERLINK的實現與應用。本書各章節循序漸進，環環相扣，內容完整，實用性強。首先介紹了現場總線技術及工業以太網技術的相關概念，為後文的控制網絡基礎打下基礎。進而詳細闡述了工業以太網技術、CANopen協議、POWERLINK基本原理、POWERLINK的網絡組建與配置、POWERLINK的實現、POWERLINK的通信診斷及處理。後闡述了一些有代表性的POWERLINK案例分析及具體應用實例。
本書可作為高等院校自動化、測控技術及儀器、計算機應用、信息工程、機電一體化方向的本科生、專科生的教材，也可作為從事現場總線與工業以太網技術及其應用繫統設計的工程技術人員自學參考用書或作為培訓教材使用。現場總線作為目前自控領域的新技術，具有開放性、互操作性、全分布等優勢。工業以太網技術是現代自動控制技術和信息網絡技術相結合的產物。而現場總線與其新實時以太網技術POWERLINK技術相結合是下一代自動化設備的標志性技術，是改造傳統工業的有力工具，同時也是信息化帶動工業化的重點方向。
本書從工程實際應用出發，全面繫統地介紹了現場總線與實時以太網技術及其應用繫統設計，力求所講內容具有較強的可移植性、先進性、繫統性、應用性、資料開放性，起到舉一反三的作用。全書共分9章，從現場總線技術及工業以太網技術的基本概念開始，結合貝加萊公司產學合作綜合改革項目，側重闡述了實時以太網技術POWERLINK的實現與應用。本書各章節循序漸進，環環相扣，內容完整，實用性強。首先介紹了現場總線技術及工業以太網技術的相關概念，為後文的控制網絡基礎打下基礎。進而詳細闡述了工業以太網技術、CANopen協議、POWERLINK基本原理、POWERLINK的網絡組建與配置、POWERLINK的實現、POWERLINK的通信診斷及處理。後闡述了一些有代表性的POWERLINK案例分析及具體應用實例。
本書可作為高等院校自動化、測控技術及儀器、計算機應用、信息工程、機電一體化方向的本科生、專科生的教材，也可作為從事現場總線與工業以太網技術及其應用繫統設計的工程技術人員自學參考用書或作為培訓教材使用。
本書由哈爾濱石油學院的賈鴻莉、吳玲任主編，陳泮潔、朱寶忠任副主編，劉強、劉美麗、高峰、寧晶、王丹、王聃、魏艷波、紀大偉、徐秀麗、喻宏飛、趙秋英、周微、王永輝、王智偉、韓大偉、毛雷、薛海霞、王劍宇、王曉峰、趙婧、徐宏莉、李長城、李克媛、於淼等參加了本書的資料整理工作。
全書的內容編寫安排如下：第1、2、3章由賈鴻莉編寫，第4章由朱寶忠編寫，第6章由劉強編寫，第7章由陳泮潔編寫，第5、8、9章由吳玲編寫，全書由吳玲統稿及校稿。
本書在編寫的過程中參考了相關的書刊和網上的有關資料，吸取了多方面的寶貴意見和建議，得到了領導和同行們的大力支持，在此謹表謝意！
由於水平和經驗有限，書中難免有不足之處，敬請廣大同仁和讀者批評指正。

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