现场总线技术应用选编（3）

　　内容简介本书选材自2003年国内50余种行业自动化类和电子技术应用类等学术刊物。入选论文基本可以反映近1～2年现场总线技术在我国研究、开发的技术应用成果。入选的文章有151篇，其中影响较大的现场总线：HART通信协议5篇；CAN总线53篇；LON总线26篇；PROFIBUS总线33篇；FF总线14篇；其他10篇。这些论文都具有很强的针对性、较高的透明度和实用价值，对现场总线的应用和开发可提供有价值的实际帮助。本书所有论文均具有理论和应用紧密结合的突出特点，可以作为大专院校有关专业大学生和研究生的教学实践和课程设计的重要参考教材和教学参考用书，也适于作为有志于微控制器和现场总线技术研究、开发和应用人员不可多得的实用指导工具书。前言《现场总线技术应用选编》③和大家见面了！本册选编仍遵循实践出真知、实践是一所大学校、让大家教给大家的选编主旨。本册选编主要选材自2003年国内50余种行业自动化类和电子技术应用类等学术刊物；采取拉网式搜索的办法，经过初选和复选，组稿编辑成书，基本可以反映近1～2年现场总线技术在我国研究、开发的应用成果。第一章为现场总线总论，主要介绍现场总线概念及其在我国的发展，HART通信协议也放在这一章里。第二章为现场总线CAN，包括CAN总线技术综述和开发支持以及CAN总线应用设计与实现。第三章为现场总线LON和LonWorks技术，包括LON总线技术综述和开发支持以及LON总线应用设计与实现。第四章为过程现场总线PROFIBUS。第五章为基金会现场总线FF。第六章为其他现场总线及其应用。第七章收编了大量文章摘要。本选编入选的文章数量共151篇，除现场总线总论10篇文章外，影响较大的现场总线：HART通信协议5篇；CAN总线53篇；LON总线26篇；PROFIBUS总线33篇；FF总线14篇；其他10篇。《现场总线技术应用选编》一书至今已出版3编共4册，本册也是选编的最后一册。简要回顾一下，选编的编辑出版共收录文章656篇，除现场总线总论有关文章外，影响较大的现场总线：HART通信协议31篇；CAN总线200篇；LON总线138篇；PROFIBUS总线95篇；FF总线51篇；其他72篇。时间跨度自现场总线技术在我国起步发展至2004年初。入选论文基本可以反映这些年来，特别是近几年现场总线技术在我国研究、开发、应用的发展历程和技术应用成果。我国现场总线的研究、开发和应用正经历着由起步、普及阶段向着以提高应用水平和促进规模化、实现产业化为标志的更高层次发展的新阶段。过去的优秀应用技术成果可以促进现场总线技术在我国的进一步推广，以迎接现场总线技术在我国全面深入应用的新高潮。现场总线技术在我国发展时间还不长，由于现场总线是一种发展中的新技术，从事该项技术的我国很多单位和广大科技人员在工作中一方面深感技术资料的缺乏，另一方面又特别需要实践经验的借鉴，如饥似渴地希望得到及时的帮助，热切希望得到一些实用设计和工程应用的有关信息、资料和方法。在这种背景下，《现场总线技术应用选编》一书满足了我国国民经济发展需要和读者市场需求，适时起到了普及和推广，交流以及提高几方面的作用。实践证明，这样的预期目的已经达到。当前，有关现场总线技术及其应用的各类文章已如雨后春笋，俯拾即是。在信息化时代的今天，有兴趣和需要的读者可通过各类媒体唾手可得，因此我们决定不再继续编选出版。在本书选编过程中，对于入选文章，编者不得不忍痛进行一些文字上（不涉及观点）的删减。为尊重作者考虑，凡删减较多处，均在文末以“节选”标明。另外，为使全书标题不过多重复，或为了更加突出该文主题，对个别文章标题作了局部修改，肯切希望作者予以理解和谅解。本书入选文章在定稿前大多数已与作者取得联系，征求意见；但由于部分作者地址不详或有变化，至今仍未联系上，希望未取得联系的作者能迅速和我们联系，并领取应得的稿酬。另外，为尊重文章摘要作者劳动并表酬谢，本社将对各位作者八折优惠提供本书一册，也请各位作者和我们联系，特此说明。本书主编负责选编的整体结构设计以及交稿的收集、筛选、整理和修改。由于选编时间仓促，加之本人水平所限，选编中的不尽如人意之处，希望广大读者不吝赐教、指正。在结束编选工作之际，对为本书文稿收集和编选做了大量工作的高兴华工程师表示衷心感谢。再次特别感谢选编中各篇论文的作者，感谢他们为我国工业自动控制事业，为发展我国现场总线技术所做的努力，特别可贵的是把这种努力的成果拿出来与同行共同分享，没有他们就没有这几本选编。主编邬宽明2004年6月于北航

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目录 第一章 现场总线总论1
现场总线概念及其在我国的发展3
1.1 试论10种类型现场总线的体系结构3
1.2 有关现场总线标准13
1.3 现场总线技术特点及标准化现状19
1.4 正在兴起的分布式控制工业以太网24
1.5 工业以太网及以太网向现场层延伸若干问题的思考29
1.6 嵌入式以太网技术及其在工业测控领域中的应用42
1.7 工业Ethernet的现场应用策略及案例45
1.8 基于Internet的现场总线远程监控系统50
1.9 工业现场总线与无线通信的集成模式56
1.10 无线现场总线RFieldbus的性能分析及评价61
HART通信协议68
1.11 HART协议解析和应用实例68
1.12 HART协议能给我们带来什么74
1.13 HART基地控制器的设备级网络集成78
1.14 应用MSP430开发基于HART协议的智能仪表82
1.15 HART智能仪表远程管理在SUPMAX500中的实现86
第二章 现场总线CAN91
CAN总线技术综述和开发支持93
2.1 基于网络控制系统的CAN实时性能研究93
2.2 内嵌CAN控制器的MB90F540/545系列单片机及其应用101
2.3 DSP芯片TMS320LF2407A及其CAN通信程序设计方法107
2.4 基于TMS320LF2407的CAN总线通信实例113
2.5 基于CAN总线的高层协议116
2.6 CAN总线应用层协议CANopen剖析119
2.7 基于CAN总线的网络传感器的研究与实现124
2.8 CAN总线位定时参数的确定129
2.9 VxWorks下PC/104CAN驱动程序设计135
2.10 嵌入式环境下CAN卡驱动程序的开发140
2.11 基于CAN总线的智能通信卡设计与实现146
2.12 EPP模式下利用并口实现上位机与CAN总线的数据通信150
2.13 Win 32环境下的CAN总线通信155
2.14 CAN控制器与DSP的接口方法160
2.15 基于USB的CAN总线通信适配器设计165
2.16 基于PCI总线CAN卡设计与实现169
2.17 基于PCI9052的CAN总线控制卡及WDM驱动程序设计174
2.18 基于微控制器MB90F543的双CAN冗余设计179
2.19 基于CAN总线的多机表决式故障诊断双冗余系统设计184
2.20 AT89C52单片机实现RS422到CAN总线的转换189
2.21 列车总线控制系统中CAN485总线网关设计194
2.22 基于CAN总线的无线通信网桥的实现199
2.23 单片机在线编程的CAN总线技术实现203
2.24 CAN与以太网数据交换的研究与分析208
2.25 基于Scanner模块的DeviceNet网络研究212
2.26 DeviceNet通讯产品开发215
CAN总线应用设计与实现221
2.27 CAN总线在汽车中的应用研究221
2.28 微控制器MPC555与汽车电子227
2.29 车身系统的CAN总线控制233
2.30 TMS320LF2407在电动汽车中的应用239
2.31 基于CAN的混合动力汽车控制系统体系结构研究242
2.32 基于DeviceNet的汽车总装生产线控制系统247
2.33 基于CAN总线的多机器人楼宇幕墙自动化清洁系统251
2.34 CAN总线在遥操作机器人运动控制系统中的应用257
2.35 基于CAN总线的数控机床远程诊断及服务系统263
2.36 基于CAN总线的电源控制系统设计267
2.37 基于CAN总线的电机直接转矩控制节点设计270
2.38 基于CAN的分布式电梯远程监控系统设计273
2.39 基于CAN总线电梯控制信号测控网络设计与实现277
2.40 一种基于单总线和CAN总线的大型温度报警系统282
2.41 SHCAN2000总线控制系统在锅炉的应用286
2.42 基于CAN总线的分布式绝缘在线监测系统的设计与实现290
2.43 基于CAN总线的电力远程监测系统管理功能设计295
2.44 基于CAN总线和DSP的变电站监控系统300
2.45 CAN总线在低压变电站通信系统中的应用305
2.46 CAN总线在电阻焊网络控制中的应用309
2.47 基于CAN总线的铝电解控制系统315
2.48 CAN总线在塑料中空板生产线控制系统中的应用320
2.49 基于CAN总线的白酒灌装计量控制系统323
2.50 基于CAN总线的煤矿地磅房监控系统327
2.51 基于CAN总线的深海长距离通信系统设计330
2.52 基于CAN总线的运动控制网络系统研制334
2.53 一种基于CAN总线的分布式运动控制系统设计337
第三章 现场总线LON和LonWorks技术341
LON总线技术综述和开发支持343
3.1 RS485和LonWorks协议转换的节点设计343
3.2 基于LonWorks和DSP的智能节点348
3.3 基于LonWorks的高速数据采集节点的实现352
3.4 LON总线与模拟设备接口电路设计356
3.5 LonWorks智能节点的开发与设计359
3.6 LON总线在毫伏信号测量智能节点设计中的应用363
3.7 基于LonWorks的在系统编程技术369
3.8 LonWorks网络中上、下位机通信的实现372
3.9 基于并行方式的LonWorks串口适配器的实现375
3.10 基于LonWorks的步进电机智能控制器的硬件设计379
LON总线应用设计与实现383
3.11 基于LonWorks的智能家庭控制系统383
3.12 LON网络在智能小区的应用387
3.13 基于LonWorks的电表抄表采集模块的硬件设计391
3.14 基于LonWorks的远程住宅智能监控系统395
3.15 基于LonWorks的安防监控系统设计399
3.16 LON总线在变风量空调系统的应用403
3.17 基于LON总线的监控系统设计406
3.18 基于LON总线远程监视实验系统的设计与实现408
3.19 基于LonWorks的压力控制系统413
3.20 基于LonWorks的热电阻温度测量智能节点设计417
3.21 基于LonWorks的远程温度通信监控系统423
3.22 LonWorks技术在潮流发电控制系统中的应用426
3.23 基于LonWorks的远程灯光集中控制系统429
3.24 电力系统上位机监控软件与LonWorks网络间数据传输的实现432
3.25 LonWorks和模糊神经网络在回转窑分解炉温度控制中的应用436
3.26 基于LonWorks的水情遥测终端441
第四章 过程现场总线PROFIBUS443
4.1 PROFIBUSPA技术及其产品开发445
4.2 PROFIBUS通信控制器芯片ASPC2与微处理器接口450
4.3 带PROFIBUSDP接口的智能变频器开发454
4.4 PROFIBUS多功能转换器的研究与开发458
4.5 PROFIBUSDP智能从站设计开发462
4.6 多通道可编程A/D转换芯片在PROFIBUS智能从站开发中的应用467
4.7 基于PROFIBUSDP的智能数据采集节点设计471
4.8 PROFIBUS现场总线中数据连续交换的实现476
4.9 基于PROFIBUS的馈电自动化终端单元及同步采样方法研究480
4.10 利用PROFIBUSDP和Ethernet组建工业控制管理网络484
4.11 基于PROFIBUSDP的智能泵控制器开发487
4.12 基于PROFIBUS的压裂机组网络控制系统设计493
4.13 PROFIBUS在自动化系统中的应用研究496
4.14 基于PROFIBUSDP的计算机数控系统499
4.15 基于PROFIBUS的蓄热式加热炉测控系统503
4.16 基于PROFIBUS的矿井直流提升机电控系统507
4.17 基于PROFIBUSDP的熄焦车交流传动控制系统511
4.18 基于PROFIBUS的PLCSCADA系统在磨矿控制中的应用514
4.19 基于PROFIBUSDP的煤矿井下胶带监控系统517
4.20 基于PROFIBUS的洗煤厂实用监控系统520
4.21 基于PROFIBUSDP的罐区监控系统研制524
4.22 运用PROFIBUSDP实现卷烟制丝生产自动化528
4.23 基于PROFIBUSDP香烟过滤嘴生产线恒温控制系统531
4.24 PROFIBUSDP在卷接机组监控系统中的应用534
4.25 基于PROFIBUS的多功能色谱分离中试装置538
4.26 PROFIBUS在城市垃圾处理自动控制系统中的应用542
4.27 PROFIBUS在污水处理自控系统中的应用544
4.28 PROFIBUS在污水处理厂的工程应用547
4.29 基于PROFIBUS的水处理控制系统550
4.30 基于PROFIBUSDP的船舶控制系统研究556
4.31 基于PROFIBUS的门座起重机智能控制系统设计559
4.32 基于PROFIBUS的地铁环境控制方案研究563
4.33 基于PROFIBUS的多目标规划电梯群控算法566
第五章 基金会现场总线573
5.1 基金会高速现场总线FFHSE分析与应用研究575
5.2 过程控制领域应用现场总线若干问题探讨579
5.3 先进控制与FF现场总线586
5.4 FF中虚拟现场设备模型研究590
5.5 现场总线与工厂资源管理系统594
5.6 基于FF的柔性功能块研究与开发597
5.7 基金会现场总线控制技术的组态应用600
5.8 总线供电的FF仪表通信圆卡硬件设计要点603
5.9 基于FF的通讯圆卡在物理层的实现608
5.10 现代化乙烯工厂采用FF系统设计探讨612
5.11 基金会现场总线在海洋石化工业中的应用623
5.12 FF和PROFIBUS在冶金烟气制酸中的开发与应用626
5.13 基于基金会现场总线的分布式温度测量系统研究632
5.14 无纸记录仪DAQSTATION与FF现场总线635
第六章 其他现场总线及其应用641
6.1 从开放现场总线技术NetLinx到集成架构643
6.2 MBUS总线及其应用649
6.3 基于MBUS协议的自动计量系统654
6.4 现场总线ControlNet及其应用658
6.5 WordFIP现场总线接口卡驱动程序开发662
6.6 INTERBUS在港口化工原料罐区的应用667
6.7 基于ModBus和DeviceNet的可通信智能电动机保护器670
6.8 BACnet和ARCNET——获胜的组合675
6.9 基于CCLink的炉窑网络控制系统的设计679
6.10 基于以太网的油田SCADA系统683
第七章 文章摘要689
7.1 浅谈现场总线控制系统691
7.2 现场总线控制系统691
7.3 网络通信与控制——现场总线纵横谈691
7.4 现场总线的特点与发展692
7.5 现场总线技术与产品的现状与发展692
7.6 开发适合我国国情的现场总线控制系统692
7.7 浅谈现场总线及对自动化领域的影响692
7.8 现场总线与智能仪表692
7.9 适应自动化发展的透明工厂体系结构692
7.10 关于总线国际标准IEC61158的研究报告693
7.11 工业以太网中实时性问题的研究进展693
7.12 现场总线在PLC和工控机控制系统中应用方案比较693
7.13 一种流行的现场总线——CAN总线693
7.14 CAN控制器SJA1000及其应用693
7.15 基于SJA1000的CAN总线智能控制系统设计693
7.16 P51XAC3芯片的特点和应用694
7.17 TMS320LF2407A的CAN控制器应用实例694
7.18 基于 CAN总线的分布式控制网络智能节点设计694
7.19 基于CAN总线的分布式测控系统智能节点的设计695
7.20 基于CAN总线的适配卡设计695
7.21 基于CAN的智能型PCMCIA卡695
7.22 基于CAN总线的数字转换卡设计695
7.23 RS232C与CAN总线通信协议转换单元设计696
7.24 基于CAN总线的智能控制器管理系统696
7.25 CAN中继器设计及其应用696
7.26 CAN总线智能测控节点的设计与实现696
7.27 基于CAN总线的监控系统设计696
7.28 基于CAN总线的新型网络数控系统697
7.29 具有CAN总线接口的蓄电池在线监测装置697
7.30 μC/OSⅡ的多任务信息流与CAN总线驱动697
7.31 Windows CE.Net下CAN卡的驱动程序设计697
7.32 TMS320F2812内嵌eCAN模块的CAN总线通信698
7.33 浅谈CAN总线的应用698
7.34 汽车电气系统网络化技术及车身系统总线结构研究698
7.35 一种汽车局域总线监控系统的设计699
7.36 混合电动汽车中的CAN总线研究与应用699
7.37 CAN总线在雪铁龙C5轿车中的应用及检修700
7.38 基于CAN总线的串联式混合动力电动车控制系统700
7.39 基于CAN总线的数字式直流电机控制系统701
7.40 CAN总线在电梯控制系统中的应用701
7.41 一种基于CAN总线的数据采集系统702
7.42 CAN总线在粮情自动检测系统中的应用702
7.43 基于CAN总线的多回路温度检测仪702
7.44 FBCAN2TC热电偶分布式智能测量节点的研制702
7.45 基于CAN总线的高压共轨测控系统开发703
7.46 CAN总线技术在功率因素动态补偿系统中的应用703
7.47 CAN总线技术在智能化开关柜中的应用704
7.48 内嵌CAN总线在智能断路器中的应用704
7.49 CAN总线在变电站高压柜在线检测系统中的应用705
7.50 基于CAN总线的液压综合试验台设计705
7.51 基于CAN现场总线的织机监测系统705
7.52 基于CAN总线的牵引变电站综合自动化系统705
7.53 基于CAN总线的电力远程监测管理系统706
7.54 CAN总线在磨矿系统设计中的应用706
7.55 基于CAN总线的热网首站监控系统设计和应用706
7.56 DeviceNet总线技术707
7.57 基于DeviceNet网络的变频器远程监控707
7.58 DeviceNet现场总线波特率自动检测707
7.59 基于DeviceNet的智能电动机控制707
7.60 DeviceNet在水处理中的应用708
7.61 DeviceNet仅限组2从站的报文端口管理708
7.62 基于DeviceNet现场总线的智能泵控制器708
7.63 基于DeviceNet现场总线的智能泵/阀控制器接口708
7.64 LonWorks节点即插即用问题研究708
7.65 LonWorks控制器芯片的设计扩展方法708
7.66 基于LonWorks总线的网络测控系统709
7.67 LonWorks技术在智能系统方面的应用709
7.68 基于LonWorks技术的楼宇空调控制器开发709
7.69 基于LonWorks技术的智能燃烧控制器709
7.70 基于LonWorks的机房环境及动力监控系统设计709
7.71 基于LonWorks技术的动车组计算机网络控制系统710
7.72 LonWorks现场总线在温湿度检测系统中的应用710
7.73 FROFIBUS现场总线技术及其应用710
7.74 使用SPC3设计PROFIBUSDP智能从站710
7.75 PROFIBUS网络在数据提升机中的应用710
7.76 基于PROFIBUSDP总线的低压配电监控系统设计711
7.77 基于PROFIBUS的PLC控制系统中的网络组态与应用711
7.78 基于PROFIBUS现场总线的集成控制系统在污水处理行业的应用711
7.79 LD301变送器的应用及零点漂移的解决方案712
7.80 基金会现场总线网络与工程712
7.81 基金会现场总线的发展对自控系统工程的影响分析712
7.82 基金会现场总线功能块原理及应用712
7.83 FF现场总线系统实时通信的分析及启发式调度（英文版）712
7.84 INTERBUS总线论坛712
7.85 开放式现场总线路CCLink综述713
7.86 基于ModBus协议的工业自动化网络规范713
7.87 基于ModBus协议的控制器远程监控系统713
7.88 通过串行口访问ModBus现场控制网络713
7.89 利用ModBus协议实现与火电站DCS的串行通信713
7.90 基于ModBus的PLC与多台电量智能仪表的通信研究714
7.91 Modbus总线在双燃料发电机系统中的应用714
7.92 配料车间ModBus网络控制系统设计714
7.93 MBus总线的远程供电及拓扑构成714
7.94 基于现场总线的数字式电液执行机构的开发714
7.95 远程监控技术在生物质热解液化生物燃油生产中的设计714
7.96 基于现场总线技术的可视化油料保障网络研究715
7.97 现场总线在发电厂低压控制系统中的应用715
7.98 基于现场总线的 X射线能谱分析仪软件设计715
7.99 现场总线控制系统在柴油机试验站的应用715
7.100 基于现场总线的缠绕机控制网络715