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    2. 《現場總線技術及應用教程》(第2版)
      發布部門:天啟自動化   發布時間:2015-02-28   瀏覽次數:

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      內容簡介

             在工業自動化應用技術領域,國際和國內市場占有率最高的現場總線技術和實時以太網技術分別是PROFIBUS和PROFINET。本書以PROFIBUS和PROFINET為主線,詳細講解了現場總線技術的基本概念、工作原理和實際工程應用方法。在書的開始,對控制系統以及現場總線技術的發展歷程、現場總線技術中使用的工業網絡和通信基礎知識進行了概括性的介紹;全書的重點內容是講解PROFIBUS DP/PA和PROFINET的基本原理和具體應用,在此基礎上詳細剖析了DP-V0/V1、PROFINET和AS-i的報文結構和含義,在重點章節中給出了具體的應用實例;此外,本書對傳感器級和執行器級的現場總線技術的代表—AS-i以及工業控制系統國際標準編程語言IEC61131-3進行了深入淺出的講解,并給出了許多實例。為方便高等院校和高職院校作為教材使用,全書各章都配有大量的習題和思考題,在附錄A中配有11個實驗的指導書。在其他附錄中還提供了精心編排的PROFIBUS常用信息速查表,羅列出了學習現場總線技術及下載相關軟件及文檔的常用網站地址。

             本書的使用對象主要是高等院校相關專業的本科生和研究生、各企業和設計院所的電氣工程技術人員。另外在對相關內容進行選擇和簡化后,高職院校也可以作為教材使用。

             本書第2版既是技術進步的產物,也是我們過去幾年工作經驗的總結,更是我們的汗水和寶貴知識精華的結晶!以作者的專業技術知識、實際應用經驗和深厚寫作功底,相信本書會是一本值得使用的教材和參考資料,肯定能給廣大的讀者帶來較大的收獲。

      前   言

             時光如梭,轉眼之間離本書的第1版出版發行過去5年時間了。5年來,現場總線技術的應用和發展如火如荼,現在實時工業以太網技術也逐漸走到了前臺。針對技術的飛速發展,本書必須與時俱進才能保持內容上和應用上的先進性。

             我們已經看到現場總線這種“革命性”的技術給工業自動化應用技術領域所帶來的深刻的影響,IEC 61158第4版中增補的11種實時以太網技術又把這場革命推向了高潮。如何迎接這場革命,是廣大的工程技術人員不能回避的問題。對高等院校的老師來說,怎樣把新的知識及時傳授給學生,也是必須要做好的事情。

             本書第1版出版發行后,在國內50多所高等院校被作為教材使用,受到了廣大教師的好評。雖然有些院校由于受實驗條件的限制而不能很好地開設有關《現場總線技術》方面的課程,但也有70多位老師和作者聯系,就《現場總線技術》方面的教學、實驗室建設進行探討。作為第一個“中國PROFIBUS/PROFINET技術培訓中心”,到目前為止,我們為國內(包括臺灣)的數十家企業、公司和高等院校的300多位工程技術人員和老師提供了PROFIBUS/PROFINET技術的培訓服務。

          和本書第1版相比,本書第2版主要有以下幾個方面的不同:

      ◆大幅度修正和編寫了現場總線技術概述部分的內容,增補了最新國際標準的發展情況;

      ◆全面編排、完善和改寫了PROFIBUS技術的內容,把DP和PA的傳輸技術、安裝技術和通信技術等內容柔和到了一起;

      ◆詳細講解PROFINET實時技術和PROFINET IO技術;

      ◆對實驗內容進行了大幅度調整和重新設計。

             第2版既是技術進步的產物,也是我們過去幾年工作經驗的總結,是我們的汗水和寶貴知識精華的結晶 !

      本書的具體結構

             本書共分四大部分,總共9章內容和4個附錄。

      第一部分:基礎知識

             本部分包括兩章內容。第1章結合實例回顧和分析了自動化控制技術的發展歷程,介紹了現場總線在工業控制網絡結構中的位置和作用;詳細介紹了現場總線國際標準IEC61158的產生和發展情況,并詳細講解了現場總線技術的基礎知識。第2章高度概括的總結了在工業控制網絡中所要用到的網絡及通信的基礎知識,這些內容大家可能原來學習過,但重新溫習這部分知識,對學習現場總線技術是必須的,另外在第2章介紹了工業控制系統中用于完成數據交換任務的OPC技術。

      第二部分:核心內容

             本部分是本書的中心,圍繞著PROFIBUS、PROFINET和AS-i來講解現場總線的原理及其應用技術。它包括六章內容。第3章詳細介紹了PROFIBUS的基礎知識、傳輸技術,重點是PROFIBUS的傳輸技術和安裝技術;第4章詳細講解PROFIBUS的通信技術,詳細講解DP-V0/V1報文的結構,這是本書最重要的章節;第5章詳細講解實時工業以太網中使用的基礎知識—以太網技術和TCP/IP技術,并講解PROFINET基礎知識和安裝技術;第6章詳細講解PROFINET實時通信技術和PROFINET IO技術,對PROFINET CBA也進行了介紹;第7章講解最底層的現場總線AS-i技術及其應用,此外還介紹了AS-i Safety at Work技術。在第8章的開始,講解使用現場總線技術時必須考慮的一些問題,最后通過3個綜合實例,介紹了現場總線技術的應用。

      第三部分:相關技術

             本書最后一章講解了工業控制國際標準編程語言IEC61131-3,并給出了大量實例。IEC61131-3是現場總線技術時代必須掌握的編程語言,也是未來的方向。

      第四部分:重要附錄

             本部分包括4個主要的附錄。附錄A設計了11個實驗,它們是這門應用性很強的課程所必須具備的內容,每個實驗都包括實驗目的、使用設備及裝置、實驗內容和實驗報告要求等,該部分可為任課教師開設實驗提供指導;附錄B是PROFIBUS常用信息速查表,整理和羅列出了DP-V0/V1的幾乎所有有用的信息,它是PROFIBUS學習和使用者的“Bible”;附錄C是本書所使用的縮略語列表;附錄D為大家提供了學習現場總線技術時可能會帶來幫助的一些網站地址。為降低讀者的購書成本,本書去掉了隨書配帶的CD,讀者可以從提供的相關網站上下載所需要的軟件和其他文檔。

             另外,在每一章的最后都有對本章內容進行回顧和總結的“本章小結”,以及豐富的“思考題和練習題”。

      如何分配課時和授課內容

             本書既可以作為相關專業研究生、本科生的教材,也可以作為電氣工程師、電工等有關技術人員的參考資料和培訓教材。另外在對相關內容進行選擇和簡化后,高職院校也可以作為教材使用。層次不同,所需要的授課內容、課時進度和實驗項目也會不同,下表給出一些指導性的建議,供授課教師參考。下表中一個課時為50分種,每個實驗所使用的課時數為2個,實驗個數和實驗內容請根據實際情況在附錄A中選擇,給學生布置的“思考題和練習題”也可進行適當選擇。

       

       

      第1章

      第2章

      第3章

      第4章

      第5章

      第6章

      第7章

      第8章

      第9章

      實驗

      總課時

      研究生

      2

      2

      2

      6

      4

      4

      2

      2

      2

      14

      40

      本科生

      2

      4

      6

      8

      8

      6

       

      2

      2

      8

      46

      高職院校

      4

      10

      12

      16

      可不講V1報文

      12

      10

      可不講報文

       

      6

      10

      20

      100

      PROFIBUS技術培訓

      2

       

      10

      10

       

       

       

       

       

      10

      32

      PROFINET技術培訓

      2

       

       

       

      10

      10

       

       

       

      10

      32

      致謝

             首先感謝英國Manchester Metropolitan University工程與技術系首席講師、英國PROFIBUS資格中心(PROFIBUS COMPETENCY CENTRE,PCC)原主任Andy Verwer先生,經過他的允許,本書PROFIBUS和AS-i重要章節的部分內容和某些例子是在其培訓課程散頁講稿的基礎上,經過修改、補充后編寫的。Andy為我在英國PCC的學習和工作提供了很好的條件和環境,使我完成了書中重要章節的演示實例和實驗。他熱忱、嚴謹的工作態度和敬業精神將是我學習的榜樣!他是本書的合作作者。

             感謝全國工業過程測量和控制標準化技術委員會工業通信(現場總線)及系統分技術委員會(TC124/SC4)GB/Z《工業通信網絡  現場總線規范  類型10:PROFINET IO規范》

             國家標準起草工作組。作為專家組成員之一,我有幸參加了PROFINET IO國家標準的起草和轉化工作。正是這些相關的第一手資料,才使得本書第5章和第6章得以順利完成。特別感謝工作組組長、原中國PROFIBUS專業委員會主席、機械工業自動化研究所原所長李百煌教授,他對晚輩在學術上的熱情指導和教誨使我難忘,從他身上我看到了一個大師的風范!

             特別感謝我的助手江豪講師,就本書的編排和修訂,我和他進行過多次溝通和討論,他提出了不少合理的建議。本書第8章中的部分實例就是我們團隊完成的實際工程項目,其中的兩個實例是我們發表的論文。

             感謝我指導的研究生常潔、喬金鋒、任瑞武、宋云召等同學,他們對本書的文字部分進行了認真的校對和檢查工作,繪制了部分插圖,并開發了一些實驗項目。

             在寫作時,本書部分章節個別段落的內容參考了一些已出版的文獻,這些文獻已在書后的參考文獻中一一列出,在此我向這些文獻的作者表示衷心的感謝!另外特別感謝許許多多的網站為我所帶來的幫助!

             最后我要真誠地感謝我的家人,他們所給予我的最無私的愛是我永遠前進的強大動力,一想起這些,我就不敢有絲毫的懈怠,而只有更加刻苦勤奮地學習和工作。

             江豪、兌幸福、張保威、靳建森、李建軍、孫紅艷、李秀芳、張貴林等同志參加了部分章節的編寫工作。

             本書作者編著的另一本書《現代電氣控制及PLC應用技術》(第2版)在200多所高等院校和高職院校作為教材使用,該書曾獲得2004年度全國大學出版社協會優秀暢銷書一等獎。所以我也相信,以自己深厚的寫作功底、對現場總線、實時以太網及其前沿技術的深入理解和把握、以及全面的應用經驗為基礎而完成的《現場總線技術及應用教程》(第2版)一書,會是一本值得大家使用的教材和參考資料,同時也能為PROFIBUS、PROFINET、AS-i和IEC61131-3等技術在我國的推廣做出貢獻。

             對于其他電類課程的實驗教學環節,在市場上都能找到成套的實驗設備和裝置,大家只需買來即可使用?,F場總線技術和實時以太網技術的課程則不同,其一是技術新;其二是實驗所用設備及裝置比較瑣碎,現在市場上沒有合適的成套設備和裝置供用戶使用。所以對于籌建現場總線技術及應用(或工業控制網絡技術)實驗室的學?;騿挝?,如果需要,本書作者可提供具體的指導和幫助。

             該書的完成花費了很多時間和心血,雖然經過認真仔細的修改、校對,但由于作者在學術水平上的局限性和寫作過程中的疏漏,書中肯定還會有不正確、不準確的地方出現,不管是大錯還是小錯,我都希望廣大的讀者能給我指出來,以便重印時改正。也歡迎大家來Email就PROFIBUS、PROFINET、AS-i和IEC61131-3方面的技術問題進行交流和探討,作者也歡迎和有關企業、公司進行工程項目和研究課題方面的技術合作。作者的電子信箱是:wyh@zzuli.edu.cn,關于“中國PROFIBUS/PROFINET技術培訓中心”和“中國IEC61131-3培訓中心”,以及我們實驗室的情況,請瀏覽:http://www.zzictec.com/。

                                                                         王永華

                                                          2011年10月

      《現場總線技術及應用教程》(第2版)目錄

       

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