本书以培养高素质技术技能人才为目标，紧密结合工业实际应用，采用“理论+实践”的编写模式系统介绍了工业网络与组态技术的关键知识。全书共分为8章：第1章概述了工业网络的基本概念与发展历程及常见工业控制网络；第2章讲解通信与网络的基础知识，为后续学习奠定理论基础；第3章深入剖析典型现场总线技术，如Modbus、Profibus等；第4章介绍交换式工业以太网技术，包括虚拟局域网、冗余网络等关键内容；第5章探讨跨网段通信，重点讲解三层交换技术和路由技术；第6章聚焦工业无线局域网，主要讲解传输协议及组网方式；第7章详细解析HMI的通信与组态方法；第8章通过综合应用案例帮助学生融会贯通所学知识，提升解决实际工程问题的能力。 本书可作为高等职业院校、应用型本科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，也可作为从事自动化测控网络系统设计与应用的工程技术人员的参考用书。 为方便教学，本书配有二维码实操微课视频、免费电子课件、习题答案，凡选用本书作为授课教材的教师可登录机械工业出版社教育服务网（www.cmpedu.com），注册后免费下载电子资源，本书咨询电话： 010-88379564。

职业院校教师

录
前言
二维码索引
第1章　绪　　论
1.1　#7;工业网络概述 1
1.1.1　 工业网络架构 1
1.1.2　 工业控制网络的发展历程 5
1.2　#7;常见工业控制网络 8
1.2.1　 现场总线 8
1.2.2　 工业以太网 10
1.2.3　 工业无线通信 12
创新之路　列车网络控制系统　 13
习 13
第2章　通信与网络基础知识
2.1　#7;通信系统的基本组成与性能指标 14
2.1.1　 通信系统的基本组成 14
2.1.2　 通信系统的性能指标 16
2.2　#7;调制技 17
2.2.1　 基带调制 17
2.2.2　 带通调制 19
2.3　#7;数据传输技 20
2.3.1　 基带传输、频带传输与
宽带传输 20
2.3.2　 串行传输与并行传输 21
2.3.3　 单工、半双工与全双工通信 22
2.3.4　 同步传输与异步传输 23
2.4　#7;数据交换技术 23
2.4.1　 电路交换 24
2.4.2　 报文交换 24
2.4.3　 分组交换 25
2.5　#7;差错控制技 25
2.5.1　 奇偶校验 26
2.5.2　 循环冗余校验 27
2.6　#7;网络拓扑结构 28
2.6.1　 总线型拓扑 28
2.6.2　 环形拓扑 29
2.6.3　 星形拓扑 30
2.6.4　 树形拓扑 31
2.6.5　 网状拓扑 31
2.7　#7;网络传输介 32
2.7.1　 有线传输介质 32
2.7.2　 无线传输介质 35
技能训练1　 制作双绞线 36
2.8　#7;计算机网络体系结构 39
技能训练2　 Wireshark抓包实验 44
创新之路　中国标准化的探索与突 49
习 49
第3章　典型现场总线技术
3.1　#7;Modbus通信技术 51
3.1.1　 Modbus概述 51
3.1.2　 Modbus通信协议 51
技能训练1　 PLC与变频器的Modbus RTU通信 54
技能训练2　 PLC之间的Modbus TCP
通信 59
3.2　#7;Profibus通信技术 65
3.2.1　 Profibus概述 65
3.2.2　 Profibus通信协议 66
3.2.3　 Profibus-DP 68
技能训练3　 PLC与远程I/O之间的Profibus-DP通信 70
3.3　#7;Profinet通信技术 74
3.3.1　 Profinet概述 74
3.3.2　 Profinet通信原理 75
3.3.3　 Profinet I/O 76
3.3.4　 Profinet报文解析 78
3.3.5　 Profinet通信安全 79
技能训练4　 PLC之间的Profinet I/O
通信 79
3.4　#7;S7通信 85
技能训练5　 S7-1200 PLC之间的
S7单边通信 85
创新之路　EPA实时以太网　#7; 93
习 93
第4章　交换式工业以太网
4.1　#7;以太网技术 94
4.1.1　 以太网的体系结构 95
4.1.2　 MAC子层 95
4.2　#7;交换式以太网 98
4.2.1　 交换式以太网的基本概念 98
4.2.2　 以太网交换机的工作原理 99
技能训练1　 Proneta软件的使用 102
4.3　#7;虚拟局域网 106
4.3.1　 虚拟局域网技术简介 106
4.3.2　 划分虚拟局域网的方法 107
4.3.3　 虚拟局域网的原理 107
技能训练 2　 虚拟局域网的划分
与通信 109
4.4　#7;冗余网络 114
4.4.1　 冗余拓扑 114
4.4.2　 环网冗余协议 116
技能训练3　 单环冗余网络 120
创新之路　北斗卫星导航系统　 127
习 127
第5章　跨网段通信
5.1　#7;IP与IP地址 128
5.1.1　 IP 128
5.1.2　 IP地址 131
5.2　#7;VLAN间路由 133
5.2.1　 三层交换技术 134
5.2.2　 路由技术 136
技能训练1　静态路由 137
5.3　#7;网络安全 142
5.3.1　 防火墙技术 142
技能训练2　 防火墙应用 146
5.3.2　 访问控制列表 152
技能训练3　 交换机访问控制列表
配置 153
创新之路　中国“5G+工业互联网”#7; 161
习 162
第6章　工业无线局域网
6.1　#7;工业无线局域网概述 163
6.2　#7;工业无线局域网传输协议 164
6.2.1　 IEEE 802.11标准 164
6.2.2　 CSMA/CA工作机制 165
6.3　#7;工业无线局域网组件 165
6.4　#7;工业无线局域网组网方式 166
技能训练　 无线通信网络配置 167
创新之路　WIA工业无线标准　#7; 174
习 174
第7章　HMI的通信与组态
7.1　#7;西门子人机交互界面应用 175
7.1.1　 西门子人机交互界面简介 175
7.1.2　 触摸屏的通信连接 176
7.2　#7;HMI功能组态 176
7.2.1　 画面组态 176
7.2.2　 用户管理 185
7.2.3　 报警组态 190
7.2.4　 配方组态 193
技能训练1　 电动机正反转系统
设计 195
技能训练2　 液体混合装置控制
系统 201
创新之路　“组态王”国产工业软 212
习 213
第8章　工业网络综合应用
8.1　#7;项目要求 214
8.2　#7;项目实战 216
8.2.1　 网络规划 216
8.2.2　 控制中心网络功能的实施 216
8.2.3　 工艺单元1网络结构和
功能的实施 219
8.2.4　 工艺单元2网络功能的
实施 223
8.2.5　 AGV网络功能的实施 227
8.2.6　 构建生产主干网络 231
8.2.7　 实施网络结构 232
8.2.8　 网络功能测试 232
8.3　#7;项目总结 237
创新之路　海尔“灯塔工厂”　#7; 237
习 238
参考文献