工业现场网络通信技术应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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☆☆☆☆☆

宋云艳 著

图书标签:

• 工业网络
• 现场总线
• 工业以太网
• Profinet
• EtherCAT
• Modbus
• 通信协议
• 自动化
• 工业控制
• 数据采集

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111555704

版次：1

商品编码：12122508

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 全国机械行业职业教育优质规划教材（高职高专）经全国机械职业教育教学指导委员会审定 全国高职高专智能制

开本：16开

出版时间：2017-02-01

用纸：胶版纸

页数：181

内容简介

　　书以高职高专相关课程选用多的两种PLC品牌（即西门子及三菱）为平台，选择常用的PROFIBUS、CC-Link现场总线以及工业以太网作为主要内容，同时兼顾Modbus现场总线和DeviceNet现场总线。本书既满足机电一体化技术等相关专业课程的关联性，又能使学生了解工业现场网络通信技术在工业分布系统中的作用，掌握常用工业现场网络通信系统的构建和使用方法。本书的主要内容包括工业现场网络通信技术的认知、PROFIBUS现场总线通信系统的组建、CC-Link现场总线通信系统的组建、Modbus现场总线通信系统的组建、DeviceNet工业现场网络通信系统的构建以及工业以太网网络系统的组建。
　　本书内容选择合理，结构清楚，面向实际应用，适合作为高职高专电气自动化技术、机电一体化技术、工业机器人技术、生产过程自动化技术、工业网络技术及楼宇智能化工程技术等专业的教学用书，也可作为相关专业工程人员的培训教材及参考用书。
　　本书配有电子课件，凡使用本书作为教材的教师可登录机械工业出版社教育服务网注册后下载。

目录

出版说明
前言
第1章 工业现场网络通信技术的认知1
1.1 现场总线技术概述1
1.2 现场总线的通信基础6
思考与练习14
第2章 PROFIBUS现场总线通信系统的组建15
2.1 PROFIBUS基础15
2.2 PROFIBUS-DP系统24
2.3 PROFIBUS-DP现场总线通信系统的组建26
2.4 PROFIBUS系统的维护50
思考与练习52
第3章 CC-Link现场总线通信系统的组建55
3.1 CC-Link 基础55
3.2 CC-Link系统结构58
3.3 基于三菱FX系列PLC的CC-Link现场总线通信
系统的组建62
3.4 基于三菱Q系列PLC的CC-Link现场总线通信
系统的组建94
思考与练习124
第4章 Modbus现场总线通信系统的组建125
4.1 Modbus概述125
4.2 Modbus RTU通信126
4.3 S7-200 PLC之间的Modbus现场总线通信系统
的组建130
思考与练习139
第5章 DeviceNet工业现场网络通信系统的
组建141
5.1 DeviceNet概述141
5.2 DeviceNet的主要技术特点142
5.3 DeviceNet网络通信系统的组建145
思考与练习149
第６章 工业以太网网络系统的组建
6.1 工业以太网概述151
6.2 基于西门子S7-300 PLC的SIMATIC NET工业以太网
控制系统的组建153
6.3 基于三菱FX系列PLC的工业以太网络系统的
组建172
思考与练习180
参考文献181

前言/序言

　　目前工业现场的网络技术在各个工业领域应用越来越广泛，各企业对工业现场网络技术人才的需求不断增加。这就要求高职高专院校培养工业现场网络技术高技能应用型人才，以满足企业对生产现场的控制需要。
　　本书是针对高职高专学生的特点，结合企业的需求、工业现场网络发展的趋势编写的。本书以高职高专相关课程选用最多的两种PLC品牌（即西门子及三菱）为平台，选择常用的PROFIBUS、CC-Link现场总线以及工业以太网作为主要内容，同时兼顾Modbus现场总线和DeviceNet现场总线。本书既满足机电一体化技术等相关专业课程的关联性，又能使学生了解工业现场网络通信技术在工业分布系统中的作用，掌握常用工业现场网络通信系统的构建和使用方法。本书在编写时考虑到课程涉及的知识点多，内容广，以及高职高专学生的知识现状等特点，结合生产实际，以简单的案例带动知识点开展学习，以点盖面，注重培养学生解决实际问题的能力。本书的主要内容包括工业现场网络通信技术的认知、PROFIBUS现场总线通信系统的组建、CC-Link现场总线通信系统的组建、Modbus现场总线通信系统的组建、DeviceNet工业现场网络通信系统的组建以及工业以太网网络系统的组建。
　　本书内容选择合理，结构清楚，面向实际应用，适合作为高职高专电气自动化技术、机电一体化技术、工业机器人技术、生产过程自动化技术、工业网络技术及楼宇智能化工程技术等专业的教学用书，也可作为相关专业工程人员的培训教材及参考用书。
　　本书由长春职业技术学院宋云艳和南京信息职业技术学院段向军任主编，长春职业技术学院唐敏、李峰任副主编，长春职业技术学院史晶、隋欣、于周男和于颖参与了本书的编写，宋云艳完成了全书的统稿工作。第1章由李峰和于颖编写；第2章由唐敏编写；第3、4章由宋云艳编写；第5章由段向军编写，第6章由史晶、隋欣、于周男编写。本书在编写过程中参考了大量的书籍、文献及手册资料，在此向相关作者表示诚挚谢意。
　　由于编者水平有限，而且工业现场网络又是一种不断发展和完善的技术，书中难免有不当之处，敬请读者批评指正。
　　编者

《智能制造时代的数据动脉：工厂网络通信的演进与实践》 内容概要： 本书深入剖析了在工业4.0和智能制造浪潮席卷全球的背景下，工厂内部网络通信技术所经历的革命性变革及其在实际生产场景中的广泛应用。不同于传统的工业通信探讨，本书聚焦于信息物理系统（CPS）、物联网（IoT）以及边缘计算等前沿技术如何重塑了工厂的数据流、控制流和管理流，进而驱动生产效率、柔性制造和智能化决策的飞跃。 全书围绕“数据动脉”这一核心概念展开，将工厂网络通信比喻为支撑智能制造的血液循环系统。它详细阐述了从基础的现场总线（Fieldbus）到工业以太网（Industrial Ethernet）的演进历程，并重点介绍了当前主流的工业通信协议，如EtherNet/IP、PROFINET、OPC UA等，以及它们在不同应用场景下的优势与挑战。本书不仅仅停留在协议层面的介绍，更深入地探讨了这些通信技术如何支撑起实时数据采集、设备互联互通、生产过程监控、故障诊断与预测以及远程运维等关键功能。 核心章节详解： 第一篇：智能制造的网络基石——通信技术的演进之路 第一章：工业通信的黎明与曙光：从继电器到现场总线 本章追溯工业控制通信的早期阶段，从简单的继电器逻辑控制，逐步过渡到串行通信和早期的现场总线技术，如Profibus、DeviceNet、CAN总线等。 详细介绍现场总线的工作原理、拓扑结构、通信方式（如轮询、事件驱动、令牌传递等），以及其在解决传统布线复杂、信号传输衰减等问题上的贡献。 分析不同现场总线在特定行业（如自动化生产线、楼宇自控）中的应用特点和局限性，为理解工业以太网的出现奠定基础。 第二章：高速互联的新纪元：工业以太网的崛起与革新 本章重点聚焦工业以太网，阐述其如何将IT领域成熟的以太网技术引入工业现场，实现更高的传输速率、更大的带宽和更灵活的网络拓扑。 详细介绍主流工业以太网协议的架构、特点和关键技术，包括： EtherNet/IP: 强调其与CIP（Common Industrial Protocol）的结合，实现从应用层到物理层的统一，以及其在北美市场的广泛应用。 PROFINET: 深入解析其在欧洲市场的领导地位，突出其实时性、灵活性和与IT标准的兼容性，包括RT（Real-Time）和IRT（Isochronous Real-Time）等技术。 EtherCAT: 重点介绍其“即插即用”的特性，以及其“帧复制”或“数据转发”的独特机制，实现极高的实时性和确定性，尤其适用于高速运动控制。 Modbus TCP/IP: 作为一种简单、开放且易于实现的协议，分析其在中小规模应用和设备互联中的价值。 讨论工业以太网在安全性、网络诊断、远程访问等方面的新挑战和解决方案。 第三章：标准化的力量：OPC UA与跨平台互操作性的未来 本章将OPC UA（Open Platform Communications Unified Architecture）提升至战略高度，将其视为实现工业异构系统无缝通信的关键。 详细阐述OPC UA的设计理念，包括其面向服务（Service-Oriented Architecture）、平台独立性、安全性以及丰富的数据模型能力。 通过实际案例，演示OPC UA如何打通不同厂商、不同协议之间的壁垒，实现设备、系统和应用之间的数据集成，为构建MES、ERP等企业管理系统提供坚实的数据基础。 分析OPC UA在工业物联网（IIoT）中的核心作用，以及其在云边协同、数据分析等新应用场景下的潜力。 第二篇：数据驱动的智能生产——通信技术的实践应用 第四章：实时数据采集与监控：智能制造的“眼睛”与“神经” 本章深入探讨通信技术在实现生产现场实时数据采集和状态监控方面的具体应用。 通过EtherNet/IP、PROFINET等协议，讲解如何高效地从PLC、传感器、执行器等设备中提取运行参数、工艺数据、报警信息等。 结合SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）和HMI（Human-Machine Interface）系统，展示通信技术如何支持操作员对生产过程进行可视化监控、参数调整和故障响应。 重点分析网络带宽、时延、抖动等因素对实时性要求的严苛挑战，以及如何通过QoS（Quality of Service）等技术进行优化。 第五章：设备互联与协同：构建柔性生产的“脉络” 本章聚焦于如何利用通信技术实现设备之间的互联互通，从而构建柔性、可重构的生产线。 通过OPC UA或设备层面的API接口，讲解如何实现不同品牌、不同功能的设备之间的数据共享和指令交互。 分析在智能制造中，例如敏捷制造、定制化生产等场景下，通信技术如何支持生产任务的动态调度、物料的自动配送、工艺参数的实时传递。 探讨在分布式控制系统中，通信技术扮演的关键角色，如何实现多控制器之间的协同工作和信息同步。 第六章：诊断、预测与优化：从数据到智能决策 本章将通信技术的能力延伸至设备维护、故障诊断和生产过程优化。 讲解如何通过持续采集设备运行状态数据（如振动、温度、电流等），结合通信技术将数据传输至诊断分析平台。 分析如何利用机器学习和大数据分析技术，对采集到的数据进行模式识别，实现对设备潜在故障的预测性维护（PdM）。 探讨通信技术在支持生产参数实时优化、工艺流程智能化调整方面的应用，例如通过反馈控制回路，实时调整生产参数以达到最佳的生产效率和产品质量。 第七章：工业物联网（IIoT）与边缘计算：迈向更广阔的连接 本章将视角进一步拓展至工业物联网（IIoT）和边缘计算。 详细阐述IIoT如何通过各种传感器、执行器和通信网关，将工业设备、生产过程甚至产品本身连接到云端和互联网。 深入探讨边缘计算在IIoT中的重要性，强调其能够将数据处理和分析能力部署在数据源附近，降低网络延迟，提升响应速度，保护数据隐私。 分析通信技术在IIoT和边缘计算架构中的作用，包括协议转换、数据聚合、本地存储和初步分析等。 通过实际案例，展示IIoT和边缘计算在智慧工厂、供应链管理、产品生命周期跟踪等方面的应用前景。 第三篇：网络安全与未来展望 第八章：守护数据动脉：工业网络通信安全挑战与对策 本章重点关注工业网络通信面临日益严峻的安全威胁。 分析不同层面的安全风险，包括恶意软件攻击、数据篡改、拒绝服务攻击、未授权访问等，以及其对生产稳定性和企业利益的潜在损害。 详细介绍工业网络安全防护的关键技术和策略，包括： 防火墙与入侵检测/防御系统（IDS/IPS）: 在网络边界和内部关键区域部署，隔离危险流量。 访问控制与身份认证: 确保只有授权人员和设备才能访问敏感数据和系统。 数据加密: 对传输中的敏感数据进行加密，防止泄露。 网络分段（Segmentation）: 将网络划分为不同的安全区域，限制攻击的传播范围。 安全协议的应用: 如TLS/SSL在OPC UA等协议中的应用。 安全审计与监控: 持续监测网络活动，及时发现异常。 强调建立全面的工业网络安全管理体系的重要性，将安全融入到网络的设计、部署、运维的全过程。 第九章：通向智能的未来：工业通信的持续演进与创新 本章展望工业网络通信技术的未来发展趋势。 探讨5G、Wi-Fi 6等新一代无线通信技术在工业现场的应用前景，以及它们如何解决传统无线技术的带宽、时延和可靠性问题。 分析人工智能（AI）和机器学习（ML）如何进一步赋能工业通信，实现更智能的网络管理、故障预测和自优化。 讨论服务网格（Service Mesh）、微服务架构等在工业系统集成中的应用，以及它们对通信技术提出的新要求。 展望工业通信在实现数字孪生（Digital Twin）、全连接工厂（Fully Connected Factory）等更高级别智能化目标中的关键作用，以及如何通过持续的技术创新，为工业的数字化转型注入不竭动力。 本书特点： 理论与实践深度融合： 每一项技术都配以丰富的案例分析，帮助读者理解技术在实际工业场景中的应用落地。 前沿视角： 紧密跟踪工业4.0、IIoT、边缘计算等最新技术发展，为读者提供面向未来的技术视野。 系统性梳理： 从基础原理到高级应用，再到安全防护和未来展望，构建了一个完整而严谨的工业通信技术知识体系。 易于理解： 采用清晰的语言和逻辑结构，即使是非专业背景的读者也能逐步掌握相关知识。 通过本书的学习，读者将能够深刻理解智能制造时代工业网络通信的核心价值，掌握主流的通信技术及其应用方法，并能够识别和应对工业网络安全挑战，为推动企业向更智能、更高效的生产模式转型奠定坚实的技术基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一个初学者，我原以为这本书能为我打开工业通信的大门，然而实际阅读体验却让我大失所望。书中的语言风格过于学术化，充斥着大量的专业术语和晦涩难懂的公式，对于非通信专业背景的我来说，理解起来非常吃力。很多时候，我需要反复查阅资料才能弄明白一个概念，这极大地降低了学习效率。而且，书中提供的很多示例代码或者配置方法，都非常基础，甚至有些过时，并不能直接应用于我目前接触到的实际项目中。我期望的是能够看到一些贴近实际操作的“傻瓜式”教程，能够引导我一步步完成组态、调试，解决实际问题。例如，在集成某个品牌的PLC与SCADA系统时，可能遇到的各种通信端口配置、数据类型映射、错误代码解读等，书中对此几乎没有提及。反倒是花费了大量篇幅去阐述一些理论性的东西，对于我这个希望快速上手解决工作难题的读者来说，显得本末倒置。这本书更像是为通信理论研究者准备的，而不是为像我一样需要解决现场通信问题的工程师设计的。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的案例研究部分显得有些单薄且缺乏深度。虽然书中提到了一些实际的应用场景，比如在汽车制造、电力系统等领域，但这些案例的描述都比较简略，缺乏关键的技术细节和数据支撑。我希望能看到更具体、更深入的分析，比如在某个特定的工厂自动化项目中，他们是如何克服通信瓶颈的？使用了哪些具体的硬件设备和软件配置？最终取得了怎样的性能提升？书中对于这些“how-to”的部分几乎是语焉不详，更多的是对项目进行一个笼统的介绍。我特别想了解在网络复杂、干扰源多的恶劣环境下，如何保证通信的稳定性和可靠性，比如如何进行有效的电磁屏蔽、接地处理，如何选择耐腐蚀、耐高温的通信线缆和连接器。然而，这些在实际工程中至关重要的问题，书中几乎没有涉及。感觉作者更侧重于理论框架的搭建，而忽略了实际应用中那些“细节决定成败”的关键点，这对于希望从书中汲取经验、避免踩坑的读者来说，是相当不利的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排实在令人费解，虽然号称是“应用”层面的技术书籍，但前半部分花了大量篇幅去讲解各种通信协议的历史渊源、物理层接口、数据链路层原理，读起来更像是通信原理教材的精简版，枯燥乏味且信息密度不高。我迫切想知道的是，在实际的工业生产环境中，我应该如何根据不同的设备类型、不同的应用场景，选择最合适的通信协议？比如，在需要高实时性的运动控制系统中，应该优先考虑哪些协议？在需要海量数据采集上传到云端时，又该如何选择？书中对这些关键决策点几乎没有给出任何指导性的建议，更多的是对协议本身细节的罗列。我希望看到的是基于实际问题的分析，比如如何解决老旧设备与新设备之间的通信兼容性问题，如何在复杂的现场环境中进行网络诊断和故障排除，如何设计一个既可靠又高效的工业通信网络。然而，这本书在这方面的内容非常薄弱，很多时候只是泛泛而谈，缺乏具体的操作步骤和案例分析，让我感觉读了半天，实际应用中的困惑依然存在，并没有得到有效的解答，甚至有些章节的逻辑跳跃性很强，让人难以跟上作者的思路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容似乎过于陈旧，许多案例都停留在十年前，对于我这种身处自动化一线，每天都要面对 OPC UA、MQTT 甚至 TSN 这样的新兴技术的人来说，简直是鸡肋。书中对工业现场网络通信的讲解，还停留在 Modbus、Profibus 这种“古董”级别。虽然这些协议的基础知识确实重要，但作为一本面向“应用”的书籍，如果不能与时俱进，展示当下主流技术在实际场景中的落地情况，那它的价值就大打折扣了。我本来期望能看到关于工业物联网 (IIoT) 架构下，如何选择和部署通信方案，如何实现跨协议数据互通，如何利用云平台进行数据采集和分析等方面的实际指导。然而，这本书在这方面几乎是空白，仿佛作者完全忽略了近几年来工业通信领域发生的翻天覆地的变化。我甚至没有看到关于网络安全在工业通信中的重要性被充分强调，这在当今数字化转型的浪潮中是不可想象的。总而言之，对于想要了解最新工业通信技术发展和实际应用的人来说，这本书的参考价值微乎其微，更像是博物馆里的展品，看看就好，切勿照搬。

评分☆☆☆☆☆

这本书在介绍最新的工业通信标准和技术方面，显得尤为滞后。我尝试寻找关于工业以太网的高级特性，比如时间敏感网络（TSN）在实时控制中的应用，或者是在云边协同架构下，如何利用5G技术实现低延迟、高带宽的工业通信，甚至是对于工业互联网安全防护体系的构建思路，但这些内容在书中几乎无迹可寻。作者似乎完全没有意识到，工业通信领域正在经历一场由数字化、智能化驱动的深刻变革。我期待的是一本能够引导读者站在未来趋势的角度，去理解和应用工业通信技术，而不是仅仅停留在对现有技术的介绍。比如，如何利用人工智能优化通信网络的调度和管理，如何通过区块链技术来保障工业数据的安全和可信，这些前沿的探讨在书中是完全缺失的。这本书给我的感觉，就像是在一本过时的杂志上，翻阅着早已被淘汰的科技新闻，对于渴望掌握未来核心竞争力的我来说，这无疑是一种时间的浪费。