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工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場總線技術(shù)是自動化類專業(yè)學(xué)生必須掌握的一門核心技術(shù)。它基于PLC控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)通信技術(shù), 是自動化與信息化相互融合的產(chǎn)物。本書介紹了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場總線技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)知識，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例，將這些核心技術(shù)重新整理，融入到不同的案例中，通過對各個案例的分析、設(shè)計(jì)、安裝、接線、編程和調(diào)試，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握各項(xiàng)核心技術(shù)。本書分為上、下兩篇。上篇為理論篇，包括工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場總線概述、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)、典型現(xiàn)場總線技術(shù)三章內(nèi)容；下篇為實(shí)戰(zhàn)篇，包括基于S7300 PLC的污水處理廠升級改造項(xiàng)目、基于多個S7系列PLC的鋼廠改建與升級項(xiàng)目、基于TIA PORTAL的自動檢測生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與調(diào)試項(xiàng)目等內(nèi)容。本書既可作為應(yīng)用型本科自動化類、電子通信類專業(yè)教學(xué)用書，也可作為高職院校電氣自動化技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書，同時可作為電氣、機(jī)械工程等相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員和有關(guān)專業(yè)師生的參考用書。

當(dāng)前，移動互聯(lián)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)機(jī)器人、高端數(shù)控、協(xié)同制造、云制造、人工智能、VR/AR、3D打印等概念紛紛涌現(xiàn)。然而，人們在對智能制造涉及的這些概念抱有美好憧憬的同時，也開始疑惑：原有的自動化技術(shù)應(yīng)該如何發(fā)展？智能制造所描述的眾多場景（如“無人工廠” “個性化定制”等）沒有一個能夠在一朝一夕完成，也沒有一個場景的實(shí)現(xiàn)是依靠單一的技術(shù)來完成的。智能制造的實(shí)現(xiàn)必然要涉及多方面的技術(shù)，同時需要各種技術(shù)的高度集成，而這其中又以自動化技術(shù)和信息化技術(shù)的高度融合為典型代表。因此，原來的單體自動化系統(tǒng)紛紛向著網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，原來單純從事自動化技術(shù)的人員也加快了向信息化方向發(fā)展的步伐。針對這種形勢，本書編者認(rèn)真分析了行業(yè)企業(yè)對電氣自動化技術(shù)相關(guān)專業(yè)人才的技術(shù)需求。分析結(jié)果顯示，對于電氣自動化技術(shù)專業(yè)的學(xué)生而言，電工電子技術(shù)、交直流電機(jī)驅(qū)動技術(shù)、電氣控制與PLC技術(shù)、嵌入式單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、HIMI技術(shù)等仍然是需要掌握的基礎(chǔ)，同時伺服電機(jī)驅(qū)動技術(shù)和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)已經(jīng)悄然上升為自動化專業(yè)兩大必備技術(shù)，尤其是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用范圍更廣。本書的主要內(nèi)容是介紹工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場總線技術(shù)，通過對本書的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)可以解決控制系統(tǒng)中各個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信問題。希望本書對自動化、電氣自動化技術(shù)（國際化專業(yè)）等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)改革起到較好的示范作用。本書以面向工作過程和行動導(dǎo)向教學(xué)為出發(fā)點(diǎn)，以應(yīng)用技術(shù)技能培養(yǎng)為核心，加強(qiáng)對學(xué)生職業(yè)能力和情商的培養(yǎng)，同時基于校企合作的開發(fā)，凸顯職業(yè)教育特色，保證教學(xué)內(nèi)容的前瞻性，倡導(dǎo)用創(chuàng)新思維解決目前的教學(xué)難點(diǎn)。本書的編寫思路如下：（1）針對目前工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場總線技術(shù)的最新發(fā)展和應(yīng)用情況，引入企業(yè)真實(shí)案例，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。（2）既有理論知識的講解，又有實(shí)踐操作的指導(dǎo)，重在培養(yǎng)學(xué)生對新知識、新技術(shù)的應(yīng)用能力。（3）理論知識講解部分力求語言簡練，不追求知識體系的完整性，而是突出對知識的應(yīng)用能力的培養(yǎng)，以夠用為度。（4）實(shí)踐操作指導(dǎo)部分結(jié)合市場應(yīng)用情況，以西門子廠家常用的各種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場總線為主進(jìn)行介紹，同時對宜科（天津）電子有限公司等廠家的遠(yuǎn)程I/O模塊和工業(yè)APP也進(jìn)行了介紹，以拓展學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用視野。本書為天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)2017年“一流應(yīng)用技術(shù)大學(xué)建設(shè)項(xiàng)目”的成果之一，也是自動化、電氣自動化技術(shù)（國際化專業(yè)）等相關(guān)專業(yè)教學(xué)資源的開發(fā)成果，包括教學(xué)用書、課件、習(xí)題等數(shù)字化教學(xué)資源。全書分為上、下兩篇，上篇以理論講授為主，下篇以實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)為主。其中，第1章由范其明編寫，第2章由曾華鵬和喬佳編寫，第3章由范其明和李云龍共同編寫，項(xiàng)目一由喬佳和劉建強(qiáng)共同編寫，項(xiàng)目二由范其明編寫，項(xiàng)目三由李云龍和呂書豪共同編寫。全書由范其明進(jìn)行統(tǒng)稿。本書在編寫過程中得到了宜科（天津）電子有限公司、天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)、天津機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院、天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院等單位領(lǐng)導(dǎo)和同仁的大力支持；另外，吳超、邢斌、王賀、趙輝等人也為本書資料的搜集和整理做了很多工作，梁浩為本書的畫圖工作給予了大力支持，在此一并表示感謝。由于編者水平有限，書中難免有疏漏之處，懇請廣大讀者批評指正。

第1章工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場總線概述 2 1.1 現(xiàn)場總線的產(chǎn)生與發(fā)展 2 1.1.1 現(xiàn)場總線的定義 3 1.1.2 現(xiàn)場總線的產(chǎn)生 3 1.1.3 現(xiàn)場總線的現(xiàn)狀 7 1.1.4 現(xiàn)場總線的發(fā)展 9 1.1.5 現(xiàn)場總線的特點(diǎn) 10 1.2 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)代企業(yè)網(wǎng)絡(luò) 12 1.2.1 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的定義 12 1.2.2 工業(yè)以太網(wǎng)的定義 13 1.2.3 現(xiàn)代企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 14 1.2.4 多種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的集成 16 1.2.5 現(xiàn)場總線的各種標(biāo)準(zhǔn) 19 課后練習(xí)與思考 20 第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ) 21 2.1 組織與結(jié)構(gòu) 21 2.1.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 22 2.1.2 節(jié)點(diǎn)與地址 24 2.1.3 傳輸介質(zhì) 27 2.2 數(shù)據(jù)通信 32 2.2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 33 2.2.2 數(shù)據(jù)編碼技術(shù) 35 2.2.3 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) 42 2.2.4 多路復(fù)用技術(shù) 45 2.2.5 數(shù)據(jù)交換技術(shù) 47 2.3 通信協(xié)議 50 2.3.1 通信協(xié)議的基本概念 50 2.3.2 媒體訪問控制 52 2.3.3 差錯控制技術(shù) 56 2.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 60 2.4.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義 60 2.4.2 OSI參考模型 61 2.4.3 TCP/IP參考模型 64 2.4.4 OSI參考模型和TCP/IP參考模型的比較 65 課后練習(xí)與思考 66 第3章典型現(xiàn)場總線技術(shù) 68 3.1 典型串行通信接口 70 3.1.1 RS232/RS232C通信接口 70 3.1.2 RS485與RS422 74 3.2 PROFIBUS與PROFINET 76 3.2.1 PROFIBUS 76 3.2.2 PROFINET 84 3.3 CCLink與CCLink IE 88 3.3.1 CCLink 88 3.3.2 CCLink IE 91 3.4 CAN與DeviceNet 93 3.4.1 CAN總線 93 3.4.2 DeviceNet 98 3.5 EtherCAT 105 3.6 OPC技術(shù)介紹 106 課后練習(xí)與思考 111 下篇實(shí) 戰(zhàn) 篇項(xiàng)目一基于S7300 PLC 的污水處理廠升級改造 114 項(xiàng)目背景及要求 114 一、項(xiàng)目背景 115 二、項(xiàng)目要求 115 項(xiàng)目準(zhǔn)備 117 一、認(rèn)識S7300 PLC 117 二、STEP7 V5.5基本操作 119 三、ET200遠(yuǎn)程I/O模塊 121 四、MM4/G120C變頻器 123 項(xiàng)目演練 131 一、S7300 PLC 與遠(yuǎn)程I/O之間的DP通信 132 二、S7300 PLC 與MM440之間的DP通信 137 三、S7300 PLC與G120之間的PN通信 141 項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn) 146 一、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì) 146 二、STEP7網(wǎng)絡(luò)組態(tài) 147 三、編程與調(diào)試 148 項(xiàng)目拓展：如何在STEP7中添加 GSD文件？ 150 一、什么是GSD文件？ 150 二、如何添加GSD文件？ 150 項(xiàng)目二基于多個S7系列PLC的鋼廠改建與升級 152 項(xiàng)目背景及要求 152 一、項(xiàng)目背景 152 二、項(xiàng)目要求 153 項(xiàng)目準(zhǔn)備 153 一、MPI通信 154 二、PROFIBUSDP通信 154 三、PROFINET通信 156 四、S7系列通信處理器模塊 157 項(xiàng)目演練 158 一、兩臺S7300 PLC之間的MPI通信 158 二、兩臺S7300 PLC之間的DP通信 162 三、兩臺S7300 PLC之間的PROFINET通信 168 四、S7300與S7400 PLC之間的PROFINET通信 172 項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn) 174 一、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 175 二、STEP7硬件與網(wǎng)絡(luò)組態(tài) 175 三、編程與調(diào)試 177 項(xiàng)目拓展：西門子冗余系統(tǒng)簡介 180 一、冗余的概念 180 二、西門子PLC硬冗余系統(tǒng) 181 三、西門子PLC軟冗余系統(tǒng) 184 項(xiàng)目三基于TIA Portal的自動檢測生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與調(diào)試 190 項(xiàng)目背景及要求 190 一、項(xiàng)目背景 190 二、項(xiàng)目要求 191 項(xiàng)目準(zhǔn)備 191 一、認(rèn)識S71200 PLC 191 二、TIA博途V13基本使用方法 195 三、SPIDER67網(wǎng)關(guān)及I/O模塊 200 項(xiàng)目演練 202 一、S7300 PLC與SPIDER67之間的PN通信 202 二、S71200 PLC與SPIDER67之間的PN通信 204 三、S7300與S71200 PLC之間的PN通信 206 項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn) 209 一、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì) 209 二、TIA博途網(wǎng)絡(luò)組態(tài) 209 三、編程與調(diào)試 210 項(xiàng)目拓展：快速工業(yè)APP生成 213 一、宜科工業(yè)APP快速開發(fā)套件概述 213 二、WorkBench及配套應(yīng)用組件簡介 213 參考文獻(xiàn) 216

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