工業控製網絡技術-第2版

工業控製網絡技術-第2版 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

張帆 著
圖書標籤:
  • 工業控製
  • 網絡安全
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  • PLC
  • DCS
  • Modbus
  • Profinet
  • Ethernet/IP
  • 自動化
  • 通信協議
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店鋪: 英敏圖書專賣店
齣版社: 機械工業齣版社
ISBN:9787111519782
商品編碼:29596811531
包裝:平裝-膠訂
開本:16
齣版時間:2016-03-01

具體描述


內容介紹
隨著電子技術、計算機技術和自動控製技術的飛速發展,工業自動化水平迅速*高。人們對工業自動化係統的要求越來越高,各種各樣種類繁多的自動控製裝置、遠程或特種場所的監控設備在工業控製*域的大量使用,使得現代的自動控製係統越來越龐大、復雜。為瞭讓各種各樣的自動控製裝置協調工作,管理人員隨時能準確的掌握生産現場的實時數據。“工業控製網絡技術”的廣泛應用有效的解決瞭自動控製係統的分布控製和遠程監控。本書重點放在對工業控製網絡技術基本概念、原理,以及對“現場zoxg綫”、“工業以太網”、“DCS集散控製係統”和“工業控製儀錶”的典型應用的介紹上;注重對學生技術應用能力及分析問題、解決問題能力的培養,有利於學生對技術知識的靈活應用及畢業後的自學。本書以三年製高職高專學生為主要閱讀對象。適用的專業包括:“電氣自動化技術”、“電力係統自動化技術”、“儀錶控製技術”、“機電1體化技術”、“應用電子技術”、“數控技術”。對於不同的專業選用本書作為教材使用時,可對書中的內容作適*刪減。建議教學時數為60學時,其中,理論教學為40學時,上機實驗、實訓20學時。

目錄
目錄 qiax言 *1章導論 11計算機網絡的發展概況 111*1階段:麵嚮終端分布的 計算機通信網 112*二階段:分組交換數據網

目錄

qiax言

1 章導論

1
1 計算機網絡的發展概況

1
1 1 *1階段:麵嚮終端分布的

計算機通信網

1
1 2 *二階段:分組交換數據網

PSD*

1
1 3 第三階段:局域網( LA* )、

互聯網( Ixterxet )和綜閤業務

數字網( ISD*

1
1 4 第四階段:第四代計算機網絡

1
2 計算機網絡的基本概念

1
2 1 計算機網絡的定義和分類

1
2 2 計算機網絡的結構與功能

1
2 3 計算機網絡的作用

1
3 工業控製網絡的特點與趨勢

1
3 1 工業控製網絡的迴顧

1
3 2 現場zoxg綫控製係統

1
3 3 工業以太網

1
3 4 工業控製網絡的發展趨勢

本章小結

思考與練xi

2 章計算機網絡基礎

2
1 網絡數據通信基礎

2
1 1 基本概念

2
1 2 數據編碼技術

2
1 3 數據傳輸技術

2
1 4 數據交換技術

2
1 5 傳輸介質

2
1 6 媒體訪問控製

2
1 7 差錯控製技術

2
2 計算機網絡體係結構

2
2 1 基本概念

2
2 2OSI 參考模型

2
2 3TCP/IP 參考模型

2
2 4OSI TCP/IP 參考模型的

比較

本章小結

思考與練xi

3 章工業控製網絡的基本構成

3
1 工業控製網絡概述

3
1 1 工業控製網絡的産生和發展

3
1 2 工業控製網絡與工業企業網

3
2 典型的工業企業網

3
2 1 工業企業網的體係結構

3
2 2 建立工業企業網的策略

3
2 3 工業企業網的應用

3
3 工業控製網絡

3
3 1 集散控製係統

3
3 2 現場zoxg綫

3
3 3 工業以太網

本章小結

思考與練xi

4 章現場zoxg綫及其應用

4
1 現場zoxg綫概述

4
1 1 現場zoxg綫的發展曆程

4
1 2 現場zoxg綫的特點

4
2PROFIBUS 介紹

4
2 1PROFIBUS 在工廠自動化係統

中的位置

4
2 2PROFIBUS 控製係統的組成

4
2 3PROFIBUS 網絡協議

4
3S7 係列 PLC PROFIBUS DP 應用

4
3 1PROFIBUS 基礎

4
3 2PLC 作為主站連接 ET 200

PROFIBUS
DP 通信

4
4 通過 PROFIBUS 與第三方設備通信

4
5PROFIBUS 自由*二層通信

4
6 特殊環境下的 PROFIBUS 網絡

4
6 1H 係統中的 PROFIBUS DP

4
6 2 工藝控製中的 PROFIBUS DP

4
7 其他類型的現場zoxg綫

4
7 1 基金會現場zoxg綫簡介

4
7 2LoxWorks 簡介

本章小結

思考與練xi

5 章工業以太網及其應用

5
1 工業以太網概述

5
2S7 300 的以太網應用

5
3PROFI*ET IO CBA

5
4PROFI*ET IO 的應用實例

5
5 基於 TIA PORTAL (博途)的

網絡視圖

5
5 1TIA PORTAL (博途)簡介



5
5 2 TIA PORTAL (博途)中

進行 PROFI*ET IO 的組態

5
6 西門子通信zoxg結

本章小結

思考與練xi

6 章過程控製中的網絡技術

6
1 過程控製係統概述

6
1 1 過程控製係統的基本概念

6
1 2 過程控製係統的組成及分類

6
1 3 過程控製係統的過渡過程及

性能指標

6
1 4 過程控製係統的發展概況

6
2 過程控製係統的數學模型

6
2 1 被控過程的數學模型

6
2 2 解析*建立過程的數學模型

6
3 過程控製係統的基本控製規律

6
3 1 基本控製規律

6
3 2 控製器參數對過渡過程的影響

本章小結

思考與練xi

7 章工業控製網絡的設計與組建

7
1 工業控製網絡的集成設計

7
1 1 工業控製網絡係統集成方*

7
1 2 工業控製網絡係統集成的原則

7
2 工業控製網絡的組建

7
2 1 確定係統任務

7
2 2 基於現場zoxg綫的工業控製網絡

構建

7
3 應用實例

7
3 1 工業控製網絡在煙草行業

的應用

7
3 2 工業控製網絡在汽車製造行業

的應用

7
3 3 工業控製網絡在鋼鐵行業連鑄機

控製中的應用

本章小結

思考與練xi

參考文獻

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顯示全部信息

工業控製網絡技術(第二版) 前言 在當今高度自動化和智能化的工業生産環境中,工業控製網絡技術扮演著至關重要的角色。它不僅是連接分散的自動化設備、傳感器、執行器以及上位控製係統的神經中樞,更是實現生産過程監控、數據采集、優化調度、故障診斷和遠程維護的基石。隨著工業4.0、工業互聯網和智能製造的蓬勃發展,對工業控製網絡的需求日益增長,對其性能、可靠性、安全性和開放性的要求也愈發嚴苛。 本書《工業控製網絡技術(第二版)》旨在為廣大工業界的技術人員、工程師、研究者以及相關專業的學生提供一個全麵、深入且實用的技術參考。相較於第一版,本書在內容上進行瞭大量的更新和擴展,更加緊密地圍繞當前工業控製網絡發展的熱點和前沿技術,力求反映最新的行業標準、技術趨勢和實踐經驗。我們深信,掌握先進的工業控製網絡技術,對於提升企業競爭力、保障生産安全、實現精益生産具有不可替代的意義。 第一章 工業控製網絡概述 本章將首先對工業控製網絡的內涵、發展曆程以及在現代工業中的地位進行宏觀介紹。我們將探討工業控製網絡的基本概念,包括其與傳統IT網絡的區彆與聯係,以及在不同工業領域(如製造業、能源、交通、樓宇自動化等)的應用場景。隨後,我們將迴顧工業控製網絡技術的發展脈絡,從早期的串行通信、現場總綫,到當前的以太網為基礎的工業網絡,重點分析不同技術代際的演進邏輯和技術突破。最後,本章還將闡述工業控製網絡在推動工業自動化、信息化、智能化進程中的核心作用,為後續章節的學習打下堅實的基礎。 第二章 工業通信協議 工業通信協議是實現不同設備之間信息交互的“語言”。本章將深入剖析當前工業領域主流的通信協議,並按照其技術特點和應用範圍進行分類講解。 串行通信協議: 盡管麵臨挑戰,RS-232、RS-485等經典串行通信協議在某些特定的、對成本和簡單性要求較高的場景下仍有應用。我們將介紹其工作原理、通信方式(半雙工、全雙工)、信號電平等,並分析其局限性。 現場總綫(Fieldbus): 現場總綫技術是工業自動化領域的重要裏程碑,它將傳感器和執行器直接連接到網絡,實現瞭設備層數據的分散式處理和實時通信。本章將重點講解幾種具有代錶性的現場總綫,例如: PROFIBUS: 作為最早、最成熟的現場總綫之一,我們將詳細介紹其DP(Decentralized Peripherals)和PA(Process Automation)兩種模式,分析其拓撲結構、通信機製、數據幀格式以及在不同應用中的優勢。 CAN(Controller Area Network): 最初為汽車電子設計,但因其高可靠性、實時性和多主能力,已被廣泛應用於工業自動化、工業機器人等領域。我們將深入探討CAN總綫的幀格式、仲裁機製、錯誤檢測和處理機製。 Modbus: 作為一種簡單、開放的通信協議,Modbus RTU(串行)和Modbus TCP(以太網)因其易於實現和跨平颱兼容性,至今仍被大量使用。我們將詳細解讀Modbus的報文結構、功能碼以及在不同應用中的配置。 其他現場總綫: 視篇幅和重要性,我們還會簡要介紹如DeviceNet、Foundation Fieldbus、Interbus等在特定領域仍有廣泛應用的現場總綫技術。 工業以太網協議: 隨著以太網技術的成熟和成本的降低,基於以太網的工業通信協議已成為主流。本章將詳細闡述以下協議: EtherNet/IP(Industrial Protocol): 結閤瞭標準以太網、CIP(Common Industrial Protocol)和ODVA(Open Device Vendor Association)的開放性,EtherNet/IP在北美市場占據主導地位。我們將重點分析其CIP對象模型、數據交換機製以及與ControlNet、DeviceNet的兼容性。 PROFINET(Process Field Network): 作為PROFIBUS的以太網化升級,PROFINET是歐洲市場的主流選擇。我們將深入講解PROFINET的三種通信模式(RT、IRT、Standard Ethernet)、實時性保障機製、拓撲結構以及其在實時控製和數據通信方麵的強大能力。 EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology): 以其卓越的實時性、高性能和靈活性而聞名,EtherCAT在運動控製、機器人等對實時性要求極高的領域錶現齣色。我們將詳細解析EtherCAT的工作原理,包括其“數據報寄生”的技術創新、掃描周期、分布式時鍾同步等。 Modbus TCP: 這是Modbus協議在TCP/IP網絡上的實現,繼承瞭Modbus的簡單性和易用性,並充分利用瞭以太網的高帶寬和靈活性。 OPC UA(Open Platform Communications Unified Architecture): 作為一種麵嚮服務(SOA)的通信技術,OPC UA緻力於實現不同廠商、不同平颱之間的互聯互通,是構建工業互聯網和智能製造的基礎。我們將詳細介紹OPC UA的架構、信息模型、安全機製以及其在數據集成和跨平颱通信中的重要作用。 時間敏感網絡(TSN - Time-Sensitive Networking): 隨著工業應用對確定性通信和高精度同步的需求不斷提升,TSN作為下一代以太網技術,正逐步成為工業控製網絡的發展方嚮。本章將對TSN的核心技術,如IEEE 802.1AS(時間同步)、IEEE 802.1Qbv(時隙調度)等進行介紹,並探討其在工業控製領域的應用前景。 第三章 工業網絡拓撲和布綫 選擇閤適的網絡拓撲結構和進行規範的布綫是保障工業網絡穩定運行的關鍵。本章將係統介紹工業控製網絡中常見的拓撲結構,分析其優缺點以及適用場景。 總綫型拓撲: 結構簡單,成本較低,但存在單點故障和通信擁堵的風險。 星型拓撲: 具有較高的可靠性,易於管理,但布綫復雜,成本較高。 環型拓撲: 具有冗餘性,提高可靠性,但數據傳輸延遲可能增加。 樹型/混閤型拓撲: 結閤瞭不同拓撲的優點,適用於大型復雜係統。 在布綫方麵,我們將重點關注工業環境下的特殊要求,包括: 電纜選型: 根據不同的通信協議和環境條件,選擇閤適的屏蔽電纜、非屏蔽電纜、光縴等。 連接器和接口: 介紹工業接頭、RJ45、M12等常見連接器的選型和安裝規範。 屏蔽和接地: 詳細闡述工業環境中電磁乾擾(EMI)對通信的影響,以及如何通過屏蔽和接地來提高網絡的抗乾擾能力。 布綫規範和安全: 強調在易燃易爆、高溫高濕等特殊環境下,布綫設計和施工必須遵循的相關安全標準和規範。 光縴通信: 介紹光縴在工業控製網絡中的優勢,如高帶寬、長距離傳輸、抗電磁乾擾等,並講解光縴布綫、連接和維護的基本知識。 第四章 工業網絡設備 實現工業控製網絡的功能,離不開各種專業的網絡設備。本章將介紹工業控製網絡中關鍵的網絡設備及其功能。 工業交換機: 與普通IT交換機不同,工業交換機通常具有更強的耐用性、抗乾擾能力和一定的智能化管理功能。我們將介紹非網管型、網管型交換機,以及支持PoE(Power over Ethernet)、冗餘環網協議(如ERPS)等特性的工業交換機。 工業路由器: 用於連接不同網絡段,實現數據路由和隔離。我們將探討工業路由器在VPN、防火牆、NAT等方麵的功能。 工業防火牆: 保護工業控製係統免受網絡攻擊,隔離IT和OT網絡。本章將重點介紹其在威脅防護、訪問控製、日誌審計等方麵的作用。 網關(Gateway): 用於不同通信協議之間的數據轉換,例如連接現場總綫和以太網。我們將詳細介紹不同類型工業網關的功能和應用。 無綫接入點(AP): 在需要無綫連接的場景下,如移動設備監控、遠程維護等,工業級AP提供瞭穩定可靠的無綫通信解決方案。 網絡診斷和監控工具: 介紹用於監測網絡流量、檢測故障、分析性能的網絡分析儀、協議分析儀等。 第五章 工業網絡安全 隨著網絡攻擊日益嚴峻,工業控製網絡的安全性已經成為不容忽視的議題。本章將深入探討工業網絡安全的關鍵技術和策略。 工業網絡安全威脅: 分析常見的網絡攻擊類型,如病毒、惡意軟件、DDoS攻擊、勒索軟件、內部威脅等,以及它們對工業生産的潛在影響。 安全防護策略: 介紹縱深防禦(Defense in Depth)的安全理念,包括: 網絡分段和隔離: 將IT網絡與OT網絡進行物理和邏輯隔離,限製攻擊的傳播範圍。 訪問控製: 實施最小權限原則,嚴格控製用戶和設備的訪問權限。 身份認證和授權: 使用強密碼、多因素認證等機製。 安全審計和日誌管理: 記錄網絡活動,及時發現異常行為。 漏洞管理和補丁更新: 定期掃描係統漏洞,及時更新安全補丁。 加密技術: 對敏感數據進行加密傳輸和存儲。 工控安全標準和規範: 介紹國際和國內的工控安全標準,如IEC 62443、NIST SP 800-82等。 安全事件響應: 製定應急預案,快速有效地響應安全事件。 第六章 工業物聯網(IIoT)和工業4.0 工業物聯網(IIoT)和工業4.0是當前工業發展的兩大重要驅動力,工業控製網絡在其中扮演著核心角色。本章將探討工業控製網絡如何支撐IIoT和工業4.0的發展。 IIoT的架構和關鍵技術: 介紹IIoT的分層架構,包括感知層、網絡層、平颱層和應用層。重點分析工業控製網絡在連接海量設備、實現數據采集和傳輸中的作用。 工業4.0的核心理念: 探討互聯互通(Connectivity)、信息透明(Information Transparency)、技術協助(Technical Assistance)和分布式決策(Decentralized Decisions)等理念,以及工業控製網絡如何實現這些目標。 數據采集和邊緣計算: 介紹如何通過工業控製網絡,將來自傳感器、設備和生産過程的海量數據匯聚,並利用邊緣計算技術對數據進行預處理和分析,降低網絡負擔,提高響應速度。 數字孿生(Digital Twin): 探討數字孿生技術如何利用實時采集的工業數據,構建現實世界的虛擬模型,從而實現模擬、預測和優化。 雲平颱和大數據分析: 介紹如何將工業數據上傳至雲平颱進行存儲和深度分析,從而挖掘生産過程中的潛在價值。 第七章 工業控製網絡的性能優化和故障診斷 保障工業控製網絡的穩定高效運行,需要對其性能進行持續優化,並具備快速準確的故障診斷能力。 性能瓶頸分析: 識彆網絡延遲、帶寬不足、丟包、擁塞等潛在性能問題。 性能優化方法: QoS(Quality of Service)配置: 針對不同應用和服務,配置優先級和帶寬保障。 網絡協議優化: 閤理選擇和配置通信協議,減少不必要的開銷。 網絡冗餘設計: 采用冗餘鏈路和冗餘設備,提高網絡的可用性。 負載均衡: 分散網絡流量,避免單點過載。 故障診斷方法: 物理層診斷: 檢查綫纜連接、光縴端口、信號電平等。 協議層診斷: 使用協議分析儀,捕獲和分析通信報文,查找協議錯誤。 設備故障診斷: 檢查網絡設備的狀態指示燈、日誌信息,判斷設備是否正常工作。 網絡監控係統: 利用專業的網絡管理係統,實時監控網絡狀態,告警異常。 遠程維護和診斷: 介紹如何通過安全的遠程訪問技術,實現對工業網絡的遠程監控和故障排除。 第八章 行業應用實例分析 本章將通過具體的行業應用案例,展示工業控製網絡技術在不同領域的實際應用,加深讀者對理論知識的理解。我們將選取以下幾個典型行業進行深入剖析: 離散製造業: 如汽車製造、電子産品組裝等,重點關注其在生産綫自動化、機器人協作、質量檢測等方麵的網絡應用。 流程工業: 如石油化工、電力、製藥等,側重於其在過程控製、安全聯鎖、 SCADA係統中的網絡應用。 智能交通係統: 如交通信號控製、軌道交通通信、港口自動化等。 智能樓宇和能源管理: 如樓宇自控、智能電網、新能源設施監控等。 每個案例分析都將從具體的應用需求齣發,介紹所采用的網絡技術、通信協議、設備選型,以及網絡在提升生産效率、保障安全、降低成本等方麵所起到的關鍵作用。 第九章 工業控製網絡的發展趨勢 展望未來,本章將探討工業控製網絡技術的發展趨勢,為讀者提供前瞻性的視角。 5G在工業控製中的應用: 5G技術的高帶寬、低延遲和海量連接特性,將為工業無綫通信帶來革命性的變化。 人工智能(AI)與工業網絡融閤: AI在網絡預測性維護、智能流量管理、異常檢測等方麵的應用。 網絡安全麵臨的新挑戰和新解決方案: 隨著技術的發展,網絡攻擊方式也在不斷演變,需要持續探索更高級的安全防護技術。 開放性和標準化: 推動工業網絡技術嚮更加開放、標準化的方嚮發展,打破廠商壁壘。 綠色的工業網絡: 關注工業網絡設備能耗和環境影響,推動可持續發展。 結語 工業控製網絡技術是支撐現代工業體係運行的基石。本書旨在通過係統性的講解和深入的分析,幫助讀者全麵掌握工業控製網絡的核心概念、關鍵技術、發展趨勢以及實際應用。我們希望本書能夠成為您在工業控製網絡領域學習、研究和實踐的寶貴參考,共同推動工業的數字化、智能化轉型。

用戶評價

評分

總而言之,這是一本值得反復品讀的優秀著作。書中豐富的知識、嚴謹的論證以及清晰的結構,都給我留下瞭深刻的印象。無論是對於想要深入瞭解工業控製網絡技術的學生,還是對於需要掌握相關知識的工程師,這本書都是一本不可多得的寶貴資源。

評分

這本書的理論深度和實踐指導性都非常齣色。作者不僅講解瞭工業控製網絡的理論基礎,還結閤瞭大量的實際案例,分析瞭不同應用場景下網絡技術的選擇和部署。這對於我這樣希望將理論知識應用於實際工作中的讀者來說,無疑是雪中送炭。

評分

讀完這本書,我感覺自己的知識體係得到瞭極大的拓展。作者在書中運用瞭大量生動形象的例子,將抽象的概念變得具體易懂,讓我對工業控製網絡有瞭全新的認識。尤其是關於網絡安全的部分,作者深入淺齣地分析瞭當前工業控製網絡麵臨的各種安全威脅,並提齣瞭行之有效的防護策略,這對我日後的工作具有重要的指導意義。

評分

我一直對工業控製領域充滿好奇,但苦於找不到一本能夠係統講解相關知識的入門書籍。幸運的是,我發現瞭這本《工業控製網絡技術-第2版》。這本書就像一位循循善誘的老師,從最基礎的概念講起,逐步深入到復雜的技術細節,讓我能夠循序漸進地掌握工業控製網絡的方方麵麵。

評分

這本書的排版讓我眼前一亮,封麵設計簡潔大氣,封底的簡介也十分吸引人,讓人迫不及待地想翻開閱讀。當我拿到這本書時,一股淡淡的書墨香撲鼻而來,瞬間將我帶入瞭一個沉浸式的閱讀體驗。翻閱扉頁,精美的紙張質感讓我感到非常舒適,即使長時間翻閱也不會感到疲勞。目錄部分清晰明瞭,章節劃分邏輯性強,讓我能夠迅速找到自己感興趣的內容。

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