本書(shū)首先介紹了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)概念，進(jìn)而詳細(xì)闡述了工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、CANopen協(xié)議、POWERLINK基本原理、POWERLINK的網(wǎng)絡(luò)的組建及配置、POWERLINK的實(shí)現(xiàn)、POWERLINK的通信診斷及處理，后介紹一些有代表性的POWERLINK案例分析及具體應(yīng)用實(shí)例。
本書(shū)可作為高等院校自動(dòng)化及相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生、專(zhuān)科生的教材，也可作為從事現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員的自學(xué)參考書(shū)或培訓(xùn)教材。
適讀人群 ：本書(shū)可作為高等院校自動(dòng)化及相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生、專(zhuān)科生的教材，也可作為從事現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員的自學(xué)參考書(shū)或培訓(xùn)教材。
1.本書(shū)介紹現(xiàn)場(chǎng)總線與實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.本書(shū)有代表性的POWERLINK案例分析及具體應(yīng)用實(shí)例。
現(xiàn)場(chǎng)總線作為目前自控領(lǐng)域的新技術(shù)，具有開(kāi)放性、互操作性、全分布等優(yōu)勢(shì)。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)是現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。而現(xiàn)場(chǎng)總線與其新實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)POWERLINK技術(shù)相結(jié)合是下一代自動(dòng)化設(shè)備的標(biāo)志性技術(shù)，是改造傳統(tǒng)工業(yè)的有力工具，同時(shí)也是信息化帶動(dòng)工業(yè)化的重點(diǎn)方向。
本書(shū)從工程實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，全面系統(tǒng)地介紹了現(xiàn)場(chǎng)總線與實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，力求所講內(nèi)容具有較強(qiáng)的可移植性、先進(jìn)性、系統(tǒng)性、應(yīng)用性、資料開(kāi)放性，起到舉一反三的作用。全書(shū)共分9章，從現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的基本概念開(kāi)始，結(jié)合貝加萊公司產(chǎn)學(xué)合作綜合改革項(xiàng)目，側(cè)重闡述了實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)POWERLINK的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用。本書(shū)各章節(jié)循序漸進(jìn)，環(huán)環(huán)相扣，內(nèi)容完整，實(shí)用性強(qiáng)。首先介紹了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)概念，為后文的控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)打下基礎(chǔ)。進(jìn)而詳細(xì)闡述了工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、CANopen協(xié)議、POWERLINK基本原理、POWERLINK的網(wǎng)絡(luò)組建與配置、POWERLINK的實(shí)現(xiàn)、POWERLINK的通信診斷及處理。后闡述了一些有代表性的POWERLINK案例分析及具體應(yīng)用實(shí)例。
本書(shū)可作為高等院校自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)及儀器、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、信息工程、機(jī)電一體化方向的本科生、專(zhuān)科生的教材，也可作為從事現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員自學(xué)參考用書(shū)或作為培訓(xùn)教材使用。
本書(shū)由哈爾濱石油學(xué)院的賈鴻莉、吳玲任主編，陳泮潔、朱寶忠任副主編，劉強(qiáng)、劉美麗、高峰、寧晶、王丹、王聃、魏艷波、紀(jì)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(zhǎng)城、李克媛、于淼等參加了本書(shū)的資料整理工作。
全書(shū)的內(nèi)容編寫(xiě)安排如下：第1、2、3章由賈鴻莉編寫(xiě)，第4章由朱寶忠編寫(xiě)，第6章由劉強(qiáng)編寫(xiě)，第7章由陳泮潔編寫(xiě)，第5、8、9章由吳玲編寫(xiě)，全書(shū)由吳玲統(tǒng)稿及校稿。
本書(shū)在編寫(xiě)的過(guò)程中參考了相關(guān)的書(shū)刊和網(wǎng)上的有關(guān)資料，吸取了多方面的寶貴意見(jiàn)和建議，得到了領(lǐng)導(dǎo)和同行們的大力支持，在此謹(jǐn)表謝意！
由于水平和經(jīng)驗(yàn)有限，書(shū)中難免有不足之處，敬請(qǐng)廣大同仁和讀者批評(píng)指正。
編者
第1章概述1
1.1現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)
1.1.1現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的概述1
1.1.2典型現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介5
1.1.3現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特點(diǎn)8
1.1.4現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)展望與發(fā)展趨勢(shì)9
1.2以太網(wǎng)技術(shù)
1.2.1以太網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介11
1.2.2以太網(wǎng)技術(shù)展望與發(fā)展趨勢(shì)16
1.3工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)
1.3.1工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀18
1.3.2工業(yè)以太網(wǎng)的要求22
1.4實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)
第2章控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)26
2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)
2.1.1數(shù)據(jù)通信的基本概念26
2.1.2數(shù)據(jù)通信的發(fā)送與接收設(shè)備28
2.1.3數(shù)據(jù)通信的傳輸介質(zhì)29
2.1.4數(shù)據(jù)編碼技術(shù)29
2.1.5數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)30
2.1.6數(shù)據(jù)交換技術(shù)33
2.1.7差錯(cuò)控制33
2.2網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)
2.2.1網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念40
2.2.2網(wǎng)絡(luò)互連規(guī)范40
2.2.3網(wǎng)絡(luò)互連的通信參考模型41
2.2.4網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備44
第3章工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)54
3.1以太網(wǎng)(Ethernet)
3.1.1以太網(wǎng)的發(fā)展54
3.1.2CSMA/CD載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)55
3.1.3TCP/IP協(xié)議56
3.1.4以太網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)方法57
3.1.5以太網(wǎng)的物理地址58
3.2以太網(wǎng)到工業(yè)以太網(wǎng)
3.3工業(yè)以太網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
3.3.1全雙工交換式以太網(wǎng)技術(shù)63
3.3.2虛擬局域網(wǎng)技術(shù)65
3.3.3服務(wù)質(zhì)量66
3.3.4網(wǎng)絡(luò)可用性68
3.3.5網(wǎng)絡(luò)安全性68
3.3.6工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和可靠性70
3.3.7工業(yè)以太網(wǎng)的供電技術(shù)71
3.4基于工業(yè)以太網(wǎng)的控制網(wǎng)絡(luò)
3.4.1工業(yè)以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)模型72
3.4.2工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)74
3.4.3工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用分析74
3.4.4工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用76
第4章CANopen協(xié)議78
4.1CANopen的發(fā)展
4.2CAL協(xié)議
4.3CANopen基本結(jié)構(gòu)與通信子協(xié)議
4.4CANopen預(yù)定義連接集
4.5CANopen標(biāo)識(shí)符分配
4.6CANopen Bootup過(guò)程
4.7CANopen消息語(yǔ)法細(xì)節(jié)
4.7.1NMT模塊控制(NMT Module Control)84
4.7.2NMT節(jié)點(diǎn)保護(hù)(NMT Node Guarding)84
4.7.3NMT Bootup86
4.7.4過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象(PDO)86
4.7.5服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象(SDO)86
4.7.6應(yīng)急指示對(duì)象(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(shù)據(jù)鏈路層92
5.1.3POWERLINK應(yīng)用層99
5.2POWERLINK數(shù)據(jù)幀
5.2.1SoC數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)113
5.2.2Preq數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)113
5.2.3Pres數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)114
5.2.4SoA數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)115
5.2.5ASnd數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)116
5.3POWERLINK網(wǎng)絡(luò)性能
5.3.1網(wǎng)絡(luò)連接117
5.3.2多路復(fù)用117
5.3.3通信性能118
5.3.4網(wǎng)絡(luò)配置118
5.3.5診斷故障118
5.3.6性能參數(shù)118
5.4POWERLINK網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?
5.4.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓攀?19
5.4.2尋址方式119
5.5POWERLINK冗余
5.5.1雙網(wǎng)冗余119
5.5.2環(huán)形冗余122
5.5.3多主冗余127
5.5.4冗余系統(tǒng)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)134
第6章POWERLINK網(wǎng)絡(luò)的組建與配置136
6.1POWERLINK網(wǎng)絡(luò)的組建
6.2從站發(fā)送配置之網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置(0x18xx)
6.3從站發(fā)送配置之映射參數(shù)配置(0x1A00)
6.4從站接收配置之網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置(0x14xx)
6.5從站接收配置之映射參數(shù)配置(0x1600)
6.6主站發(fā)送參數(shù)的配置過(guò)程
6.7手工組建POWERLINK網(wǎng)絡(luò)
6.7.1配置主站和每一個(gè)從站的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和映射參數(shù)140
6.7.2用戶(hù)自己定義一些變量141
6.7.3調(diào)用Ep1ApiLinkObject()將用戶(hù)自定義的變量和object連接141
6.7.4在AppCbSync(void)函數(shù)里編寫(xiě)自己的程序142
6.8使用openCONFIGURATOR組建POWERLINK網(wǎng)絡(luò)
6.8.1openCONFIGURATOR的安裝143
6.8.2openCONFIGURATOR的使用143
第7章POWERLINK的實(shí)現(xiàn)150
7.1基于Windows的實(shí)現(xiàn)
7.1.1手動(dòng)配置Windows主站和從站150
7.1.2設(shè)置從站的參數(shù)153
7 1.3用openCONFIGURATOR配置Windows主站和從站155
7.2基于Linux的POWERLINK的實(shí)現(xiàn)
7.2.1Linux的內(nèi)核版本和實(shí)時(shí)補(bǔ)丁156
7.2.2Linux的POWERLINK主從站程序應(yīng)用156
7.2.3以太網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)程序157
7.2.4Linux的demo157
7.2.5Linux的編譯選項(xiàng)157
7.2.6cmake編譯157
7.3基于FPGA的POWERLINK的實(shí)現(xiàn)
7.3.1基于FPGA的POWERLINK的硬件架構(gòu)160
7.3.2POWERLINK和用戶(hù)的應(yīng)用在同一個(gè)FPGA上161
7.3.3基于FPGA的系統(tǒng)架構(gòu)161
7.4基于ALTERA的FPGA的實(shí)現(xiàn)
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(yùn)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(jiǎn)介
8.2Wireshark使用方法
8.2.1下載及安裝167
8.2.2網(wǎng)絡(luò)連接167
8.2.3運(yùn)行Wireshark167
8.2.4Wireshark數(shù)據(jù)分析167
8.3POWERLINK通信錯(cuò)誤處理
8.3.1錯(cuò)誤處理機(jī)制169
8.3.2POWERLINK可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤169
8.3.3各種錯(cuò)誤對(duì)應(yīng)的對(duì)象字典中的對(duì)象170
第9章POWERLINK技術(shù)應(yīng)用實(shí)例171
9.1POWERLINK 貝加萊主站配置過(guò)程
9.1.1硬件架構(gòu)171
9.1.2軟件條件171
9.1.3配置過(guò)程171
9.2Ethernet POWERLINK在機(jī)器控制領(lǐng)域的應(yīng)用
9.2.1Ethernet POWERLINK的起源188
9.2.2Ethernet POWERLINK在CNC與機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用188
9.2.3Ethernet POWERLINK在高動(dòng)態(tài)同步運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用190
9.3Linux操作系統(tǒng)下的POWERLINK主站和從站通信
9.3.1環(huán)境搭建192
9.3.2通信過(guò)程192
9.3.3主站發(fā)送參數(shù)的配置過(guò)程193
9.3.4從站接收配置之通信參數(shù)配置193
9.3.5操作過(guò)程193
9.4Ethernet POWERLINK在舞臺(tái)機(jī)械控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
9.4.1Ethernet POWERLINK的實(shí)現(xiàn)方式206
9.4.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及配置207
9.4.3硬件設(shè)計(jì)組成208
參考文獻(xiàn)210
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