工业网络与现场总线技术是自动化类专业学生必须掌握的一门核心技术。 它基于PLC控制技术和计算机通信技术, 是自动化与信息化相互融合的产物。 本书介绍了工业网络与现场总线技术相关的基础知识， 并结合实际应用案例，将这些核心技术重新整理，融入到不同的案例中， 通过对各个案例的分析、设计、安装、接线、编程和调试，帮助学生学习和掌握各项核心技术。
本书分为上、下两篇。上篇为理论篇，包括工业网络与现场总线概述、计算机网络通信基础、典型现场总线技术三章内容；下篇为实战篇，包括基于S7300 PLC的污水处理厂升级改造项目、基于多个S7系列PLC的钢厂改建与升级项目、基于TIA PORTAL的自动检测生产线的设计与调试项目等内容。
本书既可作为应用型本科自动化类、电子通信类专业教学用书，也可作为高职院校电气自动化技术、机电一体化技术等相关专业的教学用书，同时可作为电气、机械工程等相关专业工程技术人员和有关专业师生的参考用书。
当前，移动互联、云计算、大数据、工业机器人、高端数控、协同制造、云制造、人工智能、VR/AR、3D打印等概念纷纷涌现。然而，人们在对智能制造涉及的这些概念抱有美好憧憬的同时，也开始疑惑：原有的自动化技术应该如何发展？
智能制造所描述的众多场景（如“无人工厂” “个性化定制”等）没有一个能够在一朝一夕完成，也没有一个场景的实现是依靠单一的技术来完成的。 智能制造的实现必然要涉及多方面的技术，同时需要各种技术的高度集成，而这其中又以自动化技术和信息化技术的高度融合为典型代表。因此，原来的单体自动化系统纷纷向着网络化、智能化方向发展，原来单纯从事自动化技术的人员也加快了向信息化方向发展的步伐。
针对这种形势，本书编者认真分析了行业企业对电气自动化技术相关专业人才的技术需求。分析结果显示，对于电气自动化技术专业的学生而言，电工电子技术、交直流电机驱动技术、电气控制与PLC技术、嵌入式单片机技术、传感器技术、HIMI技术等仍然是需要掌握的基础，同时伺服电机驱动技术和工业网络通信技术已经悄然上升为自动化专业两大必备技术，尤其是工业网络技术的应用范围更广。
本书的主要内容是介绍工业网络与现场总线技术，通过对本书的学习，学生应可以解决控制系统中各个节点的数据通信问题。希望本书对自动化、电气自动化技术（国际化专业）等相关专业的教学改革起到较好的示范作用。
本书以面向工作过程和行动导向教学为出发点，以应用技术技能培养为核心，加强对学生职业能力和情商的培养，同时基于校企合作的开发，凸显职业教育特色，保证教学内容的前瞻性，倡导用创新思维解决目前的教学难点。本书的编写思路如下：
（1） 针对目前工业网络与现场总线技术的最新发展和应用情况，引入企业真实案例，从而提高学生的学习兴趣。
（2） 既有理论知识的讲解，又有实践操作的指导，重在培养学生对新知识、新技术的应用能力。
（3） 理论知识讲解部分力求语言简练，不追求知识体系的完整性，而是突出对知识的应用能力的培养，以够用为度。
（4） 实践操作指导部分结合市场应用情况，以西门子厂家常用的各种工业网络与现场总线为主进行介绍，同时对宜科（天津）电子有限公司等厂家的远程I/O模块和工业APP也进行了介绍，以拓展学生的技术应用视野。
本书为天津中德应用技术大学2017年“一流应用技术大学建设项目”的成果之一，也是自动化、 电气自动化技术（国际化专业）等相关专业教学资源的开发成果，包括教学用书、课件、 习题等数字化教学资源。
全书分为上、下两篇，上篇以理论讲授为主，下篇以实训指导为主。其中，第1章由范其明编写，第2章由曾华鹏和乔佳编写，第3章由范其明和李云龙共同编写，项目一由乔佳和刘建强共同编写，项目二由范其明编写，项目三由李云龙和吕书豪共同编写。全书由范其明进行统稿。本书在编写过程中得到了宜科（天津）电子有限公司、天津职业技术师范大学、天津机电职业技术学院、天津轻工职业技术学院等单位领导和同仁的大力支持； 另外，吴超、邢斌、王贺、赵辉等人也为本书资料的搜集和整理做了很多工作，梁浩为本书的画图工作给予了大力支持，在此一并表示感谢。
由于编者水平有限， 书中难免有疏漏之处，恳请广大读者批评指正。
第1章 工业网络与现场总线概述 2
1.1 现场总线的产生与发展 2
1.1.1 现场总线的定义 3
1.1.2 现场总线的产生 3
1.1.3 现场总线的现状 7
1.1.4 现场总线的发展 9
1.1.5 现场总线的特点 10
1.2 工业网络与现代企业网络 12
1.2.1 工业网络的定义 12
1.2.2 工业以太网的定义 13
1.2.3 现代企业网络系统的结构 14
1.2.4 多种工业控制网络的集成 16
1.2.5 现场总线的各种标准 19
课后练习与思考 20
第2章 计算机网络通信基础 21
2.1 组织与结构 21
2.1.1 拓扑结构 22
2.1.2 节点与地址 24
2.1.3 传输介质 27
2.2 数据通信 32
2.2.1 数据通信的基本概念 33
2.2.2 数据编码技术 35
2.2.3 数据传输技术 42
2.2.4 多路复用技术 45
2.2.5 数据交换技术 47
2.3 通信协议 50
2.3.1 通信协议的基本概念 50
2.3.2 媒体访问控制 52
2.3.3 差错控制技术 56
2.4 计算机网络体系结构 60
2.4.1 计算机网络体系结构的定义 60
2.4.2 OSI参考模型 61
2.4.3 TCP/IP参考模型 64
2.4.4 OSI参考模型和TCP/IP参考模型的比较 65
课后练习与思考 66
第3章 典型现场总线技术 68
3.1 典型串行通信接口 70
3.1.1 RS232/RS232C通信接口 70
3.1.2 RS485与RS422 74
3.2 PROFIBUS与PROFINET 76
3.2.1 PROFIBUS 76
3.2.2 PROFINET 84
3.3 CCLink与CCLink IE 88
3.3.1 CCLink 88
3.3.2 CCLink IE 91
3.4 CAN与DeviceNet 93
3.4.1 CAN总线 93
3.4.2 DeviceNet 98
3.5 EtherCAT 105
3.6 OPC技术介绍 106
课后练习与思考 111
下篇 实 战 篇
项目一 基于S7300 PLC 的污水处理厂升级改造 114
项目背景及要求 114
一、项目背景 115
二、项目要求 115
项目准备 117
一、认识S7300 PLC 117
二、STEP7 V5.5基本操作 119
三、ET200远程I/O模块 121
四、MM4/G120C变频器 123
项目演练 131
一、S7300 PLC 与远程I/O之间的DP通信 132
二、S7300 PLC 与MM440之间的DP通信 137
三、S7300 PLC与G120之间的PN通信 141
项目实战 146
一、网络结构图设计 146
二、STEP7网络组态 147
三、编程与调试 148
项目拓展：如何在STEP7中添加 GSD文件？ 150
一、什么是GSD文件？ 150
二、如何添加GSD文件？ 150
项目二 基于多个S7系列PLC的钢厂改建与升级 152
项目背景及要求 152
一、项目背景 152
二、项目要求 153
项目准备 153
一、MPI通信 154
二、PROFIBUSDP通信 154
三、PROFINET通信 156
四、S7系列通信处理器模块 157
项目演练 158
一、两台S7300 PLC之间的MPI通信 158
二、两台S7300 PLC之间的DP通信 162
三、两台S7300 PLC之间的PROFINET通信 168
四、S7300与S7400 PLC之间的PROFINET通信 172
项目实战 174
一、网络结构设计 175
二、STEP7硬件与网络组态 175
三、编程与调试 177
项目拓展：西门子冗余系统简介 180
一、冗余的概念 180
二、西门子PLC硬冗余系统 181
三、西门子PLC软冗余系统 184
项目三 基于TIA Portal的自动检测生产线的设计与调试 190
项目背景及要求 190
一、项目背景 190
二、项目要求 191
项目准备 191
一、认识S71200 PLC 191
二、TIA博途V13基本使用方法 195
三、SPIDER67网关及I/O模块 200
项目演练 202
一、S7300 PLC与SPIDER67之间的PN通信 202
二、S71200 PLC与SPIDER67之间的PN通信 204
三、S7300与S71200 PLC之间的PN通信 206
项目实战 209
一、网络结构图设计 209
二、TIA博途网络组态 209
三、编程与调试 210
项目拓展：快速工业APP生成 213
一、宜科工业APP快速开发套件概述 213
二、WorkBench及配套应用组件简介 213
参考文献 216
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