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網絡化測控系統設計與應用 版權信息
- ISBN：9787519881436
- 條形碼：9787519881436 ; 978-7-5198-8143-6
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
網絡化測控系統設計與應用 本書特色
本書在介紹概念的基礎上，綜合控制技術和計算機網絡應用技術等相關知識，突出實際工程應用。
網絡化測控系統設計與應用 內容簡介
本書從網絡化測控系統的實際應用出發，系統地介紹了基于網絡的測控系統的核心技術，涉及工業通信與網絡基礎知識、測控網絡分類、硬件技術、軟件技術、系統設計方法和應用實例。全書共分9 章，內容包括網絡化測控系統概述、計算機網絡體系結構、有線測控網絡、無線測控網絡、網絡化測控系統硬件開發、網絡化測控系統軟件開發、工業以太網測控系統開發實例、現場總線測控系統開發實例和無線測控系統開發實例。針對不同類型的網絡化測控系統，介紹了系統的設計方法與相關技術。
本書體系完備，內容豐富，系統性和實踐性強，可作為高等院校自動化、電氣工程、測控技術與儀器、電子信息、計算機應用、機電一體化等專業的教材，也可作為相關專業科研與工程技術人員的參考書。
網絡化測控系統設計與應用 目錄
目錄
前言
第1章 概述 1
1.1 網絡化測控系統概述 1
1.1.1 網絡化測控系統的概念 1
1.1.2 網絡化測控系統的組成 2
1.1.3 網絡化測控系統的特點 4
1.2 典型的網絡化測控系統 . 5
1.2.1 基于現場總線的測控系統 . 5
1.2.2 基于工業以太網的測控系統 7
1.2.3 基于無線通信的測控系統 . 8
1.2.4 基于Internet 的測控系統 10
1.3 網絡化測控系統設計 11
1.3.1 網絡化測控系統設計原則 12
1.3.2 網絡化測控系統設計流程 13
1.3.3 網絡化測控系統設計方法 15
第2章 計算機網絡體系結構 22
2.1 計算機網絡的組成和分類 . 22
2.1.1 計算機的組成 . 22
2.1.2 計算機網絡的分類 23
2.2 網絡協議與體系結構 24
2.2.1 網絡協議 24
2.2.2 層次結構 25
2.2.3 OSI 參考模型 . 25
2.3 數據通信與數據傳輸 26
2.3.1 數據通信 26
2.3.2 數據傳輸 28
2.3.3 傳輸介質 32
2.4 數據交換與控制技術 34
2.4.1 數據交換技術 34
2.4.2 差錯控制技術 36
2.5 局域網與企業信息網絡 . 37
2.5.1 局域網 37
2.5.2 企業信息網絡 41
第3章 有線測控網絡 . 45
3.1 CAN 總線 45
3.1.1 CAN 總線簡介 45
3.1.2 CAN 總線協議 48
3.1.3 CAN 系統組成 57
3.2 PROFIBUS . 59
3.2.1 PROFIBUS 簡介 60
3.2.2 PROFIBUS 協議 60
3.2.3 PROFIBUS 系統組成 63
3.3 LonWorks 網絡 65
3.3.1 LonWorks 網絡簡介 65
3.3.2 LonTalk 通信協議 66
3.3.3 LonWorks 系統組成 68
3.4 工業以太網 70
3.4.1 工業以太網簡介 70
3.4.2 工業以太網協議 76
3.4.3 工業以太網系統組成 77
第4章 無線測控網絡 . 82
4.1 近距離無線通信技術 82
4.1.1 RFID 技術 82
4.1.2 NFC 技術 . 83
4.1.3 Bluetooth 技術 83
4.1.4 ZigBee 技術 85
4.1.5 Wi-Fi 技術 90
4.2 遠距離無線通信技術 95
4.2.1 LoRa 技術 95
4.2.2 移動通信技術 . 97
4.2.3 NB-IoT 技術 99
第5章 網絡化測控系統硬件開發 . 101
5.1 測控系統硬件的電路基礎 101
5.1.1 測控電路的主要特點 101
5.1.2 信號調理電路的構成 102
5.1.3 線性運算放大電路 102
5.1.4 儀表運算放大電路 104
5.1.5 隔離運算放大電路 104
5.1.6 程控運算放大電路 106
5.1.7 電橋運算放大電路 107
5.1.8 高輸入阻抗運算放大電路 108
5.1.9 低漂移運算放大電路 109
5.2 常用傳感器及其測量電路 110
5.2.1 位移和位置傳感器 110
5.2.2 應變傳感器 111
5.2.3 速度和加速度傳感器 113
5.2.4 流量傳感器 115
5.2.5 溫濕度傳感器 117
5.3 常用外部通信協議及接口電路 118
5.3.1 RS-232C 總線及接口電路 118
5.3.2 RS-422A/RS-485 總線 120
5.3.3 USB 總線及接口電路 . 123
5.3.4 GPIB 總線及接口電路 124
5.4 微型板卡與工業控制主板硬件開發 . 126
5.4.1 基于Arduino 的測控硬件開發 126
5.4.2 基于RaspberryPi 的測控硬件開發 . 128
5.4.3 基于NI CompactRIO 和LabVIEW 的測控硬件開發 129
第6章 網絡化測控系統軟件開發 . 135
6.1 網絡化測控系統常用編程技術 135
6.1.1 基于Visual Studio 的編程技術 . 135
6.1.2 基于組態的編程技術 139
6.2 網絡化測控系統數據交換技術 148
6.2.1 DDE 技術 149
6.2.2 OPC 技術 151
6.2.3 DLL 技術 154
6.3 網絡化測控系統軟件開發流程與設計實現 154
6.3.1 軟件開發流程 . 155
6.3.2 軟件設計方法 . 156
6.3.3 軟件測試與運行 158
第7章 工業以太網測控系統開發實例 160
7.1 工業以太網測控系統的總體設計 . 160
7.1.1 實例廠區布局和系統網絡功能需求分析 160
7.1.2 通信設備型號的確定 . 161
7.1.3 系統應用流程分析圖設計 161
7.2 工業通信網絡系統的拓撲結構設計 161
7.2.1 分布式網絡系統分析 . 161
7.2.2 網絡通信基本鏈路設計 163
7.2.3 網絡冗余拓撲結構設計 170
7.2.4 網絡穩定安全性拓撲結構設計 175
7.3 工業以太網系統功能驗證與調試實例 182
7.3.1 基本鏈路通信驗證 182
7.3.2 冗余網絡驗證 . 186
7.3.3 VLAN 網絡驗證 188
第8章 現場總線測控系統開發實例 189
8.1 基于LonWorks 網絡的智能樓宇控制系統設計 189
8.1.1 控制系統簡介 . 189
8.1.2 系統硬件組態 . 190
8.1.3 系統軟件組態 . 192
8.2 基于CAN 總線的電動汽車充電裝置智能測試系統設計 200
8.2.1 工作原理 200
8.2.2 系統功能和硬件結構設計 201
8.2.3 系統軟件設計 . 202
8.3 基于iCAN 網絡的分布式測控系統設計 207
8.3.1 iCAN 協議簡介 207
8.3.2 系統整體組成 . 208
8.3.3 系統硬件設計 208
8.3.4 系統軟件設計 219
8.4 基于PROFIBUS-DP 總線的流程自動化測控系統設計 230
8.4.1 PCS7 過程控制系統簡介 230
8.4.2 SMPT-1000 過程控制實訓系統簡介 233
8.4.3 新建項目、硬件組態與網絡組態 238
8.4.4 SMPT-1000 作為從站與PCS7 通信 248
第9章 無線測控系統開發實例 253
9.1 無線測控系統開發環境 253
9.1.1 PC 上位機開發環境 . 253
9.1.2 Android 上位機開發環境 254
9.1.3 iOS 上位機開發環境 256
9.1.4 鴻蒙上位機開發環境 257
9.2 基于物聯網的無線測控系統開發平臺 259
9.2.1 國內主要的物聯網云平臺 259
9.2.2 OneNET 平臺搭建及實例創建 . 259
9.3 基于OneNET 平臺的無線測控系統開發實例 262
9.3.1 硬件系統設計 262
9.3.2 硬件電路設計 263
9.3.3 軟件系統設計 265
9.3.4 軟硬件聯調 269
參考文獻 272
前言
第1章 概述 1
1.1 網絡化測控系統概述 1
1.1.1 網絡化測控系統的概念 1
1.1.2 網絡化測控系統的組成 2
1.1.3 網絡化測控系統的特點 4
1.2 典型的網絡化測控系統 . 5
1.2.1 基于現場總線的測控系統 . 5
1.2.2 基于工業以太網的測控系統 7
1.2.3 基于無線通信的測控系統 . 8
1.2.4 基于Internet 的測控系統 10
1.3 網絡化測控系統設計 11
1.3.1 網絡化測控系統設計原則 12
1.3.2 網絡化測控系統設計流程 13
1.3.3 網絡化測控系統設計方法 15
第2章 計算機網絡體系結構 22
2.1 計算機網絡的組成和分類 . 22
2.1.1 計算機的組成 . 22
2.1.2 計算機網絡的分類 23
2.2 網絡協議與體系結構 24
2.2.1 網絡協議 24
2.2.2 層次結構 25
2.2.3 OSI 參考模型 . 25
2.3 數據通信與數據傳輸 26
2.3.1 數據通信 26
2.3.2 數據傳輸 28
2.3.3 傳輸介質 32
2.4 數據交換與控制技術 34
2.4.1 數據交換技術 34
2.4.2 差錯控制技術 36
2.5 局域網與企業信息網絡 . 37
2.5.1 局域網 37
2.5.2 企業信息網絡 41
第3章 有線測控網絡 . 45
3.1 CAN 總線 45
3.1.1 CAN 總線簡介 45
3.1.2 CAN 總線協議 48
3.1.3 CAN 系統組成 57
3.2 PROFIBUS . 59
3.2.1 PROFIBUS 簡介 60
3.2.2 PROFIBUS 協議 60
3.2.3 PROFIBUS 系統組成 63
3.3 LonWorks 網絡 65
3.3.1 LonWorks 網絡簡介 65
3.3.2 LonTalk 通信協議 66
3.3.3 LonWorks 系統組成 68
3.4 工業以太網 70
3.4.1 工業以太網簡介 70
3.4.2 工業以太網協議 76
3.4.3 工業以太網系統組成 77
第4章 無線測控網絡 . 82
4.1 近距離無線通信技術 82
4.1.1 RFID 技術 82
4.1.2 NFC 技術 . 83
4.1.3 Bluetooth 技術 83
4.1.4 ZigBee 技術 85
4.1.5 Wi-Fi 技術 90
4.2 遠距離無線通信技術 95
4.2.1 LoRa 技術 95
4.2.2 移動通信技術 . 97
4.2.3 NB-IoT 技術 99
第5章 網絡化測控系統硬件開發 . 101
5.1 測控系統硬件的電路基礎 101
5.1.1 測控電路的主要特點 101
5.1.2 信號調理電路的構成 102
5.1.3 線性運算放大電路 102
5.1.4 儀表運算放大電路 104
5.1.5 隔離運算放大電路 104
5.1.6 程控運算放大電路 106
5.1.7 電橋運算放大電路 107
5.1.8 高輸入阻抗運算放大電路 108
5.1.9 低漂移運算放大電路 109
5.2 常用傳感器及其測量電路 110
5.2.1 位移和位置傳感器 110
5.2.2 應變傳感器 111
5.2.3 速度和加速度傳感器 113
5.2.4 流量傳感器 115
5.2.5 溫濕度傳感器 117
5.3 常用外部通信協議及接口電路 118
5.3.1 RS-232C 總線及接口電路 118
5.3.2 RS-422A/RS-485 總線 120
5.3.3 USB 總線及接口電路 . 123
5.3.4 GPIB 總線及接口電路 124
5.4 微型板卡與工業控制主板硬件開發 . 126
5.4.1 基于Arduino 的測控硬件開發 126
5.4.2 基于RaspberryPi 的測控硬件開發 . 128
5.4.3 基于NI CompactRIO 和LabVIEW 的測控硬件開發 129
第6章 網絡化測控系統軟件開發 . 135
6.1 網絡化測控系統常用編程技術 135
6.1.1 基于Visual Studio 的編程技術 . 135
6.1.2 基于組態的編程技術 139
6.2 網絡化測控系統數據交換技術 148
6.2.1 DDE 技術 149
6.2.2 OPC 技術 151
6.2.3 DLL 技術 154
6.3 網絡化測控系統軟件開發流程與設計實現 154
6.3.1 軟件開發流程 . 155
6.3.2 軟件設計方法 . 156
6.3.3 軟件測試與運行 158
第7章 工業以太網測控系統開發實例 160
7.1 工業以太網測控系統的總體設計 . 160
7.1.1 實例廠區布局和系統網絡功能需求分析 160
7.1.2 通信設備型號的確定 . 161
7.1.3 系統應用流程分析圖設計 161
7.2 工業通信網絡系統的拓撲結構設計 161
7.2.1 分布式網絡系統分析 . 161
7.2.2 網絡通信基本鏈路設計 163
7.2.3 網絡冗余拓撲結構設計 170
7.2.4 網絡穩定安全性拓撲結構設計 175
7.3 工業以太網系統功能驗證與調試實例 182
7.3.1 基本鏈路通信驗證 182
7.3.2 冗余網絡驗證 . 186
7.3.3 VLAN 網絡驗證 188
第8章 現場總線測控系統開發實例 189
8.1 基于LonWorks 網絡的智能樓宇控制系統設計 189
8.1.1 控制系統簡介 . 189
8.1.2 系統硬件組態 . 190
8.1.3 系統軟件組態 . 192
8.2 基于CAN 總線的電動汽車充電裝置智能測試系統設計 200
8.2.1 工作原理 200
8.2.2 系統功能和硬件結構設計 201
8.2.3 系統軟件設計 . 202
8.3 基于iCAN 網絡的分布式測控系統設計 207
8.3.1 iCAN 協議簡介 207
8.3.2 系統整體組成 . 208
8.3.3 系統硬件設計 208
8.3.4 系統軟件設計 219
8.4 基于PROFIBUS-DP 總線的流程自動化測控系統設計 230
8.4.1 PCS7 過程控制系統簡介 230
8.4.2 SMPT-1000 過程控制實訓系統簡介 233
8.4.3 新建項目、硬件組態與網絡組態 238
8.4.4 SMPT-1000 作為從站與PCS7 通信 248
第9章 無線測控系統開發實例 253
9.1 無線測控系統開發環境 253
9.1.1 PC 上位機開發環境 . 253
9.1.2 Android 上位機開發環境 254
9.1.3 iOS 上位機開發環境 256
9.1.4 鴻蒙上位機開發環境 257
9.2 基于物聯網的無線測控系統開發平臺 259
9.2.1 國內主要的物聯網云平臺 259
9.2.2 OneNET 平臺搭建及實例創建 . 259
9.3 基于OneNET 平臺的無線測控系統開發實例 262
9.3.1 硬件系統設計 262
9.3.2 硬件電路設計 263
9.3.3 軟件系統設計 265
9.3.4 軟硬件聯調 269
參考文獻 272
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網絡化測控系統設計與應用 作者簡介
張春富，負責科研工作、學術交流、科技成果轉化、科技服務地方經濟、實驗室建設與管理等工作。
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