網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

目錄
前言
第1章 概述 1
1.1 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)概述 1
1.1.1 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)的概念 1
1.1.2 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)的組成 2
1.1.3 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)的特點(diǎn) 4
1.2 典型的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng) . 5
1.2.1 基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的測(cè)控系統(tǒng) . 5
1.2.2 基于工業(yè)以太網(wǎng)的測(cè)控系統(tǒng) 7
1.2.3 基于無(wú)線(xiàn)通信的測(cè)控系統(tǒng) . 8
1.2.4 基于Internet 的測(cè)控系統(tǒng) 10
1.3 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11
1.3.1 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 12
1.3.2 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程 13
1.3.3 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 15
第2章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 22
2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成和分類(lèi) . 22
2.1.1 計(jì)算機(jī)的組成 . 22
2.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi) 23
2.2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與體系結(jié)構(gòu) 24
2.2.1 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 24
2.2.2 層次結(jié)構(gòu) 25
2.2.3 OSI 參考模型 . 25
2.3 數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)傳輸 26
2.3.1 數(shù)據(jù)通信 26
2.3.2 數(shù)據(jù)傳輸 28
2.3.3 傳輸介質(zhì) 32
2.4 數(shù)據(jù)交換與控制技術(shù) 34
2.4.1 數(shù)據(jù)交換技術(shù) 34
2.4.2 差錯(cuò)控制技術(shù) 36
2.5 局域網(wǎng)與企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò) . 37
2.5.1 局域網(wǎng) 37
2.5.2 企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò) 41
第3章 有線(xiàn)測(cè)控網(wǎng)絡(luò) . 45
3.1 CAN 總線(xiàn) 45
3.1.1 CAN 總線(xiàn)簡(jiǎn)介 45
3.1.2 CAN 總線(xiàn)協(xié)議 48
3.1.3 CAN 系統(tǒng)組成 57
3.2 PROFIBUS . 59
3.2.1 PROFIBUS 簡(jiǎn)介 60
3.2.2 PROFIBUS 協(xié)議 60
3.2.3 PROFIBUS 系統(tǒng)組成 63
3.3 LonWorks 網(wǎng)絡(luò) 65
3.3.1 LonWorks 網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介 65
3.3.2 LonTalk 通信協(xié)議 66
3.3.3 LonWorks 系統(tǒng)組成 68
3.4 工業(yè)以太網(wǎng) 70
3.4.1 工業(yè)以太網(wǎng)簡(jiǎn)介 70
3.4.2 工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議 76
3.4.3 工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)組成 77
第4章 無(wú)線(xiàn)測(cè)控網(wǎng)絡(luò) . 82
4.1 近距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù) 82
4.1.1 RFID 技術(shù) 82
4.1.2 NFC 技術(shù) . 83
4.1.3 Bluetooth 技術(shù) 83
4.1.4 ZigBee 技術(shù) 85
4.1.5 Wi-Fi 技術(shù) 90
4.2 遠(yuǎn)距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù) 95
4.2.1 LoRa 技術(shù) 95
4.2.2 移動(dòng)通信技術(shù) . 97
4.2.3 NB-IoT 技術(shù) 99
第5章 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā) . 101
5.1 測(cè)控系統(tǒng)硬件的電路基礎(chǔ) 101
5.1.1 測(cè)控電路的主要特點(diǎn) 101
5.1.2 信號(hào)調(diào)理電路的構(gòu)成 102
5.1.3 線(xiàn)性運(yùn)算放大電路 102
5.1.4 儀表運(yùn)算放大電路 104
5.1.5 隔離運(yùn)算放大電路 104
5.1.6 程控運(yùn)算放大電路 106
5.1.7 電橋運(yùn)算放大電路 107
5.1.8 高輸入阻抗運(yùn)算放大電路 108
5.1.9 低漂移運(yùn)算放大電路 109
5.2 常用傳感器及其測(cè)量電路 110
5.2.1 位移和位置傳感器 110
5.2.2 應(yīng)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(xié)議及接口電路 118
5.3.1 RS-232C 總線(xiàn)及接口電路 118
5.3.2 RS-422A/RS-485 總線(xiàn) 120
5.3.3 USB 總線(xiàn)及接口電路 . 123
5.3.4 GPIB 總線(xiàn)及接口電路 124
5.4 微型板卡與工業(yè)控制主板硬件開(kāi)發(fā) . 126
5.4.1 基于Arduino 的測(cè)控硬件開(kāi)發(fā) 126
5.4.2 基于RaspberryPi 的測(cè)控硬件開(kāi)發(fā) . 128
5.4.3 基于NI CompactRIO 和LabVIEW 的測(cè)控硬件開(kāi)發(fā) 129
第6章 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā) . 135
6.1 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)常用編程技術(shù) 135
6.1.1 基于Visual Studio 的編程技術(shù) . 135
6.1.2 基于組態(tài)的編程技術(shù) 139
6.2 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換技術(shù) 148
6.2.1 DDE 技術(shù) 149
6.2.2 OPC 技術(shù) 151
6.2.3 DLL 技術(shù) 154
6.3 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)流程與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 154
6.3.1 軟件開(kāi)發(fā)流程 . 155
6.3.2 軟件設(shè)計(jì)方法 . 156
6.3.3 軟件測(cè)試與運(yùn)行 158
第7章 工業(yè)以太網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例 160
7.1 工業(yè)以太網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) . 160
7.1.1 實(shí)例廠(chǎng)區(qū)布局和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)功能需求分析 160
7.1.2 通信設(shè)備型號(hào)的確定 . 161
7.1.3 系統(tǒng)應(yīng)用流程分析圖設(shè)計(jì) 161
7.2 工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 161
7.2.1 分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析 . 161
7.2.2 網(wǎng)絡(luò)通信基本鏈路設(shè)計(jì) 163
7.2.3 網(wǎng)絡(luò)冗余拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 170
7.2.4 網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定安全性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 175
7.3 工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)功能驗(yàn)證與調(diào)試實(shí)例 182
7.3.1 基本鏈路通信驗(yàn)證 182
7.3.2 冗余網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證 . 186
7.3.3 VLAN 網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證 188
第8章 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例 189
8.1 基于LonWorks 網(wǎng)絡(luò)的智能樓宇控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 189
8.1.1 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 . 189
8.1.2 系統(tǒng)硬件組態(tài) . 190
8.1.3 系統(tǒng)軟件組態(tài) . 192
8.2 基于CAN 總線(xiàn)的電動(dòng)汽車(chē)充電裝置智能測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) 200
8.2.1 工作原理 200
8.2.2 系統(tǒng)功能和硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 201
8.2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) . 202
8.3 基于iCAN 網(wǎng)絡(luò)的分布式測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 207
8.3.1 iCAN 協(xié)議簡(jiǎn)介 207
8.3.2 系統(tǒng)整體組成 . 208
8.3.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 208
8.3.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 219
8.4 基于PROFIBUS-DP 總線(xiàn)的流程自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 230
8.4.1 PCS7 過(guò)程控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 230
8.4.2 SMPT-1000 過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 233
8.4.3 新建項(xiàng)目、硬件組態(tài)與網(wǎng)絡(luò)組態(tài) 238
8.4.4 SMPT-1000 作為從站與PCS7 通信 248
第9章 無(wú)線(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例 253
9.1 無(wú)線(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境 253
9.1.1 PC 上位機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境 . 253
9.1.2 Android 上位機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境 254
9.1.3 iOS 上位機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境 256
9.1.4 鴻蒙上位機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境 257
9.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái) 259
9.2.1 國(guó)內(nèi)主要的物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái) 259
9.2.2 OneNET 平臺(tái)搭建及實(shí)例創(chuàng)建 . 259
9.3 基于OneNET 平臺(tái)的無(wú)線(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例 262
9.3.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 262
9.3.2 硬件電路設(shè)計(jì) 263
9.3.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 265
9.3.4 軟硬件聯(lián)調(diào) 269
參考文獻(xiàn) 272