工业控制网络1
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在现代电机驱动与控制装置（如变频器） 在现代电机驱动与控制装置（如变频器）中 在数字化变电站 配电系统/ 配电系统/继电保护装置中 在智能电器中 在楼宇自动化装置中
求配 置现 场总 线通 信接 口
对于国防领域： 对于国防领域：
在航空航天设备、舰船、装甲车辆中均使用了现场总线系统。 在航空航天设备、舰船、装甲车辆中均使用了现场总线系统。
哈工大网络与电气智能化研究所
1.2.1 现场总线系统的组成
软件包括： 软件包括：
监控组态软件—— 运行于监控计算机 监控组态软件 ——运行于监控计算机 ( 通常也称为上 运行于监控计算机( 位机) 上的软件， 位机 ) 上的软件 ， 具有实时显示现场设备运行状态参 故障报警信息，并进行数据记录、 数、故障报警信息，并进行数据记录、趋势图分析及 报表打印等功能。 报表打印等功能。监控组态软件可使用户通过简单形 象的组态工作即可实现系统的监控功能。 象的组态工作即可实现系统的监控功能。监控组态软 件亦称上位机监控组态软件， RSView32。 件亦称上位机监控组态软件，如RSView32。
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为什么学？ 为什么学？
背景与目的 目的
掌握现场总线的概念。 掌握现场总线的概念。 掌握通信与网络基本知识。 掌握通信与网络基本知识。 学会阅读并理解现场总线协议/规范， 学会阅读并理解现场总线协议/规范，能够设计一 般设备的现场总线通信接口。 般设备的现场总线通信接口。 掌握典型现场总线系统的基本应用技术， 掌握典型现场总线系统的基本应用技术 ， 并为进 行现场总线系统设计和现场总线分析奠定一定的 基础。 基础。
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1.1 现场总线的概念
第 2 版 （ Ed2.0 ） IEC61158-2 用于工业控制系统中 Ed2 IEC61158的 现 场 总 线 标 准 —— 第 2 部 分 ： 物 理 层 规 范 （ Physical Layer Specification ） 与 服 务 定 义 definition）又进一步指出： （Server definition）又进一步指出： 现场总线是一种用于底层工业控制和测量设备， 现场总线是一种用于底层工业控制和测量设备 ， 如变送器（transducers） 执行器（actuators） 如变送器（transducers）、执行器（actuators）和 本地控制器（ controllers）之间的数字式、 本地控制器（local controllers）之间的数字式、串 多点通信的数据总线。 行、多点通信的数据总线。
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1.1 现场总线的概念
现场总线一般应被看作是一个系统、一个网络或一个网络 一般应被看作是一个系统 网络或一个 现场总线 一般应被看作是一个 系统、 一个 网络 或一个 网络 系统，它应用于现场测量 测量和 控制目的 目的， 系统，它应用于现场测量和/或控制目的，通常被称为 现场总线 现场总线控制系统FCS FCS（ System） 现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System） 现场总线系统 现场总线网络 现场总线网络系统 现场总线网络控制系统 网络控制系统NCS System） 网络控制系统NCS （Network Control System）
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1.2 现场总线系统的组成与体系结构
1.2.1 现场总线系统的组成 1.2.2 现场总线控制系统的体系结构
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1.2.1 现场总线系统的组成
图1 现场总线系统的组成
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1.2.1 现场总线系统的组成
硬件： 硬件：
总线电缆，又称为通信线、通信介质（媒体/ 总线电缆，又称为通信线、通信介质（媒体/ 媒介/介体） 媒介/介体）。 连接在通信线上的设备称为总线设备， 连接在通信线上的设备称为总线设备 ， 亦称 为总线装置、 节点（ 主节点、 从节点） 为总线装置 、 节点 （ 主节点 、 从节点 ） 、 站 点（主站、从站）。 主站、从站）
1.1 现场总线的概念 1.2 现场总线系统的组成与体系结构 现场总线的技术特点及优点 1.3 现场总线的技术特点及优点 1.4 现场总线应用领域 1.5 现场总线标准 1.6 现场总线发展历程与发展趋势
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1.1 现场总线的概念
什么是现场总线
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1.1 现场总线的概念
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1.1 现场总线的概念
对现场总线概念的不同的表述： 对现场总线概念的不同的表述： 现场总线是应用在生产现场、 现场总线是应用在生产现场、在微机化 测量控制设备之间实现双向串行多节点数 字通信的系统，也被称为开放式、数字化、 字通信的系统 ， 也被称为开放式 、 数字化 、 多点通信的底层控制网络； 多点通信的底层控制网络；
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1.2.1 现场总线系统的组成
软件包括： 软件包括：
系统用户程序软件——根据系统的工艺流程或功能及 系统用户程序软件 ——根据系统的工艺流程或功能及 其他要求而编写的系统级的用户应用程序。 其他要求而编写的系统级的用户应用程序。 该程序一 般运行于作为主站的控制器中或计算机中。 般运行于作为主站的控制器中或计算机中。 设备接口通信软件——根据现场总线协议 设备接口通信软件——根据现场总线协议/规范而编写 根据现场总线协议/ 的用于总线设备之间通过总线电缆进行通信的软件。 的用于总线设备之间通过总线电缆进行通信的软件。 设备功能软件—— 使总线设备实现自身功能 设备功能软件——使总线设备实现自身功能（ 不包括 使总线设备实现自身功能（ 现场总线通信部分）的软件。 现场总线通信部分）的软件。
对现场总线概念的不同的表述： 对现场总线概念的不同的表述： 现场总线是用于过程自动化和制造自动化 最底层） （ 最底层 ） 的现场设备或现场仪表互连的现 场数字通信网络， 场数字通信网络 ， 是现场通信网络与控制系 统的集成； 统的集成；
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1.1 现场总线的概念
对现场总线概念的不同的表述： 对现场总线概念的不同的表述： 在自动化领域， 现场总线” 在自动化领域，“现场总线”一词是指安装在现场 的计算机、控制器以及生产设备等连接构成的网络； 的计算机、控制器以及生产设备等连接构成的网络； 现场总线是应用在生产现场、 现场总线是应用在生产现场、在测量控制设备之间 实现工业数据通信、形成开放型测控网络的新技术， 实现工业数据通信、形成开放型测控网络的新技术， 是自动化领域的计算机局域网， 是自动化领域的计算机局域网，是网络集成的测控系 统。
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1.1 现场总线的概念
对现场总线概念的理解和解释还存在一些 不同的表述。 不同的表述。 现场总线一般是指一种用于连接现场设 如传感器（sensors） 备 ， 如传感器 （ sensors ） 、 执行器以及像 PLC、调节器（regulators） PLC、调节器（regulators）、驱动控制器 等现场控制器的网络； 等现场控制器的网络；
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1.1 现场总线的概念
对现场总线概念的不同的表述： 对现场总线概念的不同的表述： 现场总线是连接控制系统中现场装置的双 向数字通信网络； 向数字通信网络； 现场总线是从控制室连结到现场设备的双 向全数字通信总线； 向全数字通信总线；
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1.1 现场总线的概念
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学什么？ 学什么？
内容
现场总线的概念、组成、特点、 现场总线的概念、组成、特点、优点 现场总线通信与网络基础知识 国际标准现场总线及其它主流现场总线协议/ 国际标准现场总线及其它主流现场总线协议/规范 现场总线节点设计以及现场总线系统应用技术基 础
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1.2.1 现场总线系统的组成
软件包括： 软件包括：
设备编程软件——为系统应用软件提供编程环境的平 设备编程软件——为系统应用软件提供编程环境的平 台软件。 当设备为控制器/PLC 时 台软件 。 当设备为控制器 /PLC时 ， 设备编程软件即 为控制器编程软件， RSLogix500（ 用于SLC500系 为控制器编程软件 ， 如 RSLogix500（用于 SLC500 系 列和ML系列控制器的 位基于 系列控制器的32位基于Windows 的梯形图逻 列和 ML系列控制器的32位基于Windows的梯形图逻 辑编程软件） RSLogix5000 （ 用于Logix 平台所包 辑编程软件 ） 、 RSLogix5000（ 用于 Logix平台所包 括的各种控制器（ LogixTM） 括的各种控制器 （ 如 Control LogixTM ） 的编程软 件）。
国际电工委员会制定的国际标准IEC61158 国际电工委员会制定的国际标准 IEC61158 对现场总线（fieldbus）的定义是： 现场总线（ ）的定义是： 安装在制造或过程区域的现场装置 与控制 安装在制造或过程区域的 现场装置与控制 现场装置 室内的自动控制装置之间的数字式 、 串行、 室内的自动控制装置之间的 数字式、 串行 、 数字式 多点通信的数据总线称为现场总线 称为现场总线。 多点通信的数据总线称为现场总线。
怎么学？ 怎么学？
方法
理论与实践相结合
理论28学时 理论28学时 实验12学时 wenku.baidu.com验12学时
听课与自学相结合
课程特点：知识点多、 课程特点：知识点多、交叉性强
课堂：基础、重点、难点 课堂：基础、重点、 自学：拓展知识面、 自学：拓展知识面、接触其他具体现场总线
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第1章 绪论
工 业 控 制 网 络 （现场总线） 现场总线）
主讲教师：佟为明 主讲教师：
问题： 问题：
1. 为什么学习这门课程——工业控制网络（现场总线）？ 为什么学习这门课程——工业控制网络 现场总线）？ 工业控制网络（ 为什么学？ 为什么学？ 目的 2. 通过这门课程能学到什么？ 通过这门课程能学到什么？ 学什么？ 学什么？ 内容
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1.2.1 现场总线系统的组成
软件包括： 软件包括：
组态工具软件——为用计算机进行设备配置 组态工具软件 ——为用计算机进行设备配置、 网络组态 为用计算机进行设备配置、 提 供 平 台 并 按 现 场 总 线 协 议 / 规 范 （ Protocol ／ Specification）与组态通信软件交换信息的工具软件， Specification）与组态通信软件交换信息的工具软件，如 RSNetWorx for DeviceNet、ControlNet、EtherNet/IP 。 DeviceNet、ControlNet、 组态通信软件——为计算机与总线设备进行通信 组态通信软件 ——为计算机与总线设备进行通信， 读取 为计算机与总线设备进行通信， 总线设备参数或将总线设备配置、 总线设备参数或将总线设备配置 、 网络组态信息传送至 总线设备而使用的软件， 总线设备而使用的软件，如RSLinx 。
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1.2.1 现场总线系统的组成
软件包括： 软件包括： 系统平台软件： 为系统构建、 系统平台软件 ： 为系统构建 、 运行以及为系统 应用软件编程而提供环境、 应用软件编程而提供环境 、 条件或工具的基础 软件。 包括组态工具软件、 组态通信软件、 软件 。 包括组态工具软件 、 组态通信软件 、 监 控组态软件和设备编程软件 。 系统应用软件： 系统应用软件 ： 为实现系统以及设备的各种功 能而编写的软件， 包括系统用户程序软件、 能而编写的软件 ， 包括系统用户程序软件 、 设 备接口通信软件和设备功能软件。 备接口通信软件和设备功能软件。
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1.1 现场总线的概念
对现场总线概念的不同的表述： 对现场总线概念的不同的表述： 现场总线是一种串行的数字数据通信链 路 ， 它沟通了生产过程领域的基本控制设 现场设备） 备 （ 现场设备 ） 之间以及更高层次自动控 制领域的自动化控制设备（车间级设备） 制领域的自动化控制设备 （ 车间级设备 ） 之间的联系； 之间的联系；
3. 怎样学习这门课程？ 怎样学习这门课程？ 怎样学？ 怎样学？ 方法
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为什么学？ 为什么学？
背景与目的 背景
工业控制网络—— 现场总线是自动化及电气工程 工业控制网络 ——现场总线是自动化及电气工程 领域当前和今后的发展热点。 领域当前和今后的发展热点。 现都 对于电气工程领域： 对于电气工程领域： 均要
求配 置现 场总 线通 信接 口
对于国防领域： 对于国防领域：
在航空航天设备、舰船、装甲车辆中均使用了现场总线系统。 在航空航天设备、舰船、装甲车辆中均使用了现场总线系统。
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1.2.1 现场总线系统的组成
软件包括： 软件包括：
监控组态软件—— 运行于监控计算机 监控组态软件 ——运行于监控计算机 ( 通常也称为上 运行于监控计算机( 位机) 上的软件， 位机 ) 上的软件 ， 具有实时显示现场设备运行状态参 故障报警信息，并进行数据记录、 数、故障报警信息，并进行数据记录、趋势图分析及 报表打印等功能。 报表打印等功能。监控组态软件可使用户通过简单形 象的组态工作即可实现系统的监控功能。 象的组态工作即可实现系统的监控功能。监控组态软 件亦称上位机监控组态软件， RSView32。 件亦称上位机监控组态软件，如RSView32。
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为什么学？ 为什么学？
背景与目的 目的
掌握现场总线的概念。 掌握现场总线的概念。 掌握通信与网络基本知识。 掌握通信与网络基本知识。 学会阅读并理解现场总线协议/规范， 学会阅读并理解现场总线协议/规范，能够设计一 般设备的现场总线通信接口。 般设备的现场总线通信接口。 掌握典型现场总线系统的基本应用技术， 掌握典型现场总线系统的基本应用技术 ， 并为进 行现场总线系统设计和现场总线分析奠定一定的 基础。 基础。
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1.1 现场总线的概念
第 2 版 （ Ed2.0 ） IEC61158-2 用于工业控制系统中 Ed2 IEC61158的 现 场 总 线 标 准 —— 第 2 部 分 ： 物 理 层 规 范 （ Physical Layer Specification ） 与 服 务 定 义 definition）又进一步指出： （Server definition）又进一步指出： 现场总线是一种用于底层工业控制和测量设备， 现场总线是一种用于底层工业控制和测量设备 ， 如变送器（transducers） 执行器（actuators） 如变送器（transducers）、执行器（actuators）和 本地控制器（ controllers）之间的数字式、 本地控制器（local controllers）之间的数字式、串 多点通信的数据总线。 行、多点通信的数据总线。
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1.1 现场总线的概念
现场总线一般应被看作是一个系统、一个网络或一个网络 一般应被看作是一个系统 网络或一个 现场总线 一般应被看作是一个 系统、 一个 网络 或一个 网络 系统，它应用于现场测量 测量和 控制目的 目的， 系统，它应用于现场测量和/或控制目的，通常被称为 现场总线 现场总线控制系统FCS FCS（ System） 现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System） 现场总线系统 现场总线网络 现场总线网络系统 现场总线网络控制系统 网络控制系统NCS System） 网络控制系统NCS （Network Control System）
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1.2 现场总线系统的组成与体系结构
1.2.1 现场总线系统的组成 1.2.2 现场总线控制系统的体系结构
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1.2.1 现场总线系统的组成
图1 现场总线系统的组成
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1.2.1 现场总线系统的组成
硬件： 硬件：
总线电缆，又称为通信线、通信介质（媒体/ 总线电缆，又称为通信线、通信介质（媒体/ 媒介/介体） 媒介/介体）。 连接在通信线上的设备称为总线设备， 连接在通信线上的设备称为总线设备 ， 亦称 为总线装置、 节点（ 主节点、 从节点） 为总线装置 、 节点 （ 主节点 、 从节点 ） 、 站 点（主站、从站）。 主站、从站）
1.1 现场总线的概念 1.2 现场总线系统的组成与体系结构 现场总线的技术特点及优点 1.3 现场总线的技术特点及优点 1.4 现场总线应用领域 1.5 现场总线标准 1.6 现场总线发展历程与发展趋势
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1.1 现场总线的概念
什么是现场总线
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1.1 现场总线的概念
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1.1 现场总线的概念
对现场总线概念的不同的表述： 对现场总线概念的不同的表述： 现场总线是应用在生产现场、 现场总线是应用在生产现场、在微机化 测量控制设备之间实现双向串行多节点数 字通信的系统，也被称为开放式、数字化、 字通信的系统 ， 也被称为开放式 、 数字化 、 多点通信的底层控制网络； 多点通信的底层控制网络；
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1.2.1 现场总线系统的组成
软件包括： 软件包括：
系统用户程序软件——根据系统的工艺流程或功能及 系统用户程序软件 ——根据系统的工艺流程或功能及 其他要求而编写的系统级的用户应用程序。 其他要求而编写的系统级的用户应用程序。 该程序一 般运行于作为主站的控制器中或计算机中。 般运行于作为主站的控制器中或计算机中。 设备接口通信软件——根据现场总线协议 设备接口通信软件——根据现场总线协议/规范而编写 根据现场总线协议/ 的用于总线设备之间通过总线电缆进行通信的软件。 的用于总线设备之间通过总线电缆进行通信的软件。 设备功能软件—— 使总线设备实现自身功能 设备功能软件——使总线设备实现自身功能（ 不包括 使总线设备实现自身功能（ 现场总线通信部分）的软件。 现场总线通信部分）的软件。
对现场总线概念的不同的表述： 对现场总线概念的不同的表述： 现场总线是用于过程自动化和制造自动化 最底层） （ 最底层 ） 的现场设备或现场仪表互连的现 场数字通信网络， 场数字通信网络 ， 是现场通信网络与控制系 统的集成； 统的集成；
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1.1 现场总线的概念
对现场总线概念的不同的表述： 对现场总线概念的不同的表述： 在自动化领域， 现场总线” 在自动化领域，“现场总线”一词是指安装在现场 的计算机、控制器以及生产设备等连接构成的网络； 的计算机、控制器以及生产设备等连接构成的网络； 现场总线是应用在生产现场、 现场总线是应用在生产现场、在测量控制设备之间 实现工业数据通信、形成开放型测控网络的新技术， 实现工业数据通信、形成开放型测控网络的新技术， 是自动化领域的计算机局域网， 是自动化领域的计算机局域网，是网络集成的测控系 统。
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1.1 现场总线的概念
对现场总线概念的理解和解释还存在一些 不同的表述。 不同的表述。 现场总线一般是指一种用于连接现场设 如传感器（sensors） 备 ， 如传感器 （ sensors ） 、 执行器以及像 PLC、调节器（regulators） PLC、调节器（regulators）、驱动控制器 等现场控制器的网络； 等现场控制器的网络；
哈工大网络与电气智能化研究所
1.1 现场总线的概念
对现场总线概念的不同的表述： 对现场总线概念的不同的表述： 现场总线是连接控制系统中现场装置的双 向数字通信网络； 向数字通信网络； 现场总线是从控制室连结到现场设备的双 向全数字通信总线； 向全数字通信总线；
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1.1 现场总线的概念
哈工大网络与电气智能化研究所
学什么？ 学什么？
内容
现场总线的概念、组成、特点、 现场总线的概念、组成、特点、优点 现场总线通信与网络基础知识 国际标准现场总线及其它主流现场总线协议/ 国际标准现场总线及其它主流现场总线协议/规范 现场总线节点设计以及现场总线系统应用技术基 础
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哈工大网络与电气智能化研究所
1.2.1 现场总线系统的组成
软件包括： 软件包括：
设备编程软件——为系统应用软件提供编程环境的平 设备编程软件——为系统应用软件提供编程环境的平 台软件。 当设备为控制器/PLC 时 台软件 。 当设备为控制器 /PLC时 ， 设备编程软件即 为控制器编程软件， RSLogix500（ 用于SLC500系 为控制器编程软件 ， 如 RSLogix500（用于 SLC500 系 列和ML系列控制器的 位基于 系列控制器的32位基于Windows 的梯形图逻 列和 ML系列控制器的32位基于Windows的梯形图逻 辑编程软件） RSLogix5000 （ 用于Logix 平台所包 辑编程软件 ） 、 RSLogix5000（ 用于 Logix平台所包 括的各种控制器（ LogixTM） 括的各种控制器 （ 如 Control LogixTM ） 的编程软 件）。
国际电工委员会制定的国际标准IEC61158 国际电工委员会制定的国际标准 IEC61158 对现场总线（fieldbus）的定义是： 现场总线（ ）的定义是： 安装在制造或过程区域的现场装置 与控制 安装在制造或过程区域的 现场装置与控制 现场装置 室内的自动控制装置之间的数字式 、 串行、 室内的自动控制装置之间的 数字式、 串行 、 数字式 多点通信的数据总线称为现场总线 称为现场总线。 多点通信的数据总线称为现场总线。
怎么学？ 怎么学？
方法
理论与实践相结合
理论28学时 理论28学时 实验12学时 wenku.baidu.com验12学时
听课与自学相结合
课程特点：知识点多、 课程特点：知识点多、交叉性强
课堂：基础、重点、难点 课堂：基础、重点、 自学：拓展知识面、 自学：拓展知识面、接触其他具体现场总线
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第1章 绪论
工 业 控 制 网 络 （现场总线） 现场总线）
主讲教师：佟为明 主讲教师：
问题： 问题：
1. 为什么学习这门课程——工业控制网络（现场总线）？ 为什么学习这门课程——工业控制网络 现场总线）？ 工业控制网络（ 为什么学？ 为什么学？ 目的 2. 通过这门课程能学到什么？ 通过这门课程能学到什么？ 学什么？ 学什么？ 内容
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1.2.1 现场总线系统的组成
软件包括： 软件包括：
组态工具软件——为用计算机进行设备配置 组态工具软件 ——为用计算机进行设备配置、 网络组态 为用计算机进行设备配置、 提 供 平 台 并 按 现 场 总 线 协 议 / 规 范 （ Protocol ／ Specification）与组态通信软件交换信息的工具软件， Specification）与组态通信软件交换信息的工具软件，如 RSNetWorx for DeviceNet、ControlNet、EtherNet/IP 。 DeviceNet、ControlNet、 组态通信软件——为计算机与总线设备进行通信 组态通信软件 ——为计算机与总线设备进行通信， 读取 为计算机与总线设备进行通信， 总线设备参数或将总线设备配置、 总线设备参数或将总线设备配置 、 网络组态信息传送至 总线设备而使用的软件， 总线设备而使用的软件，如RSLinx 。
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1.2.1 现场总线系统的组成
软件包括： 软件包括： 系统平台软件： 为系统构建、 系统平台软件 ： 为系统构建 、 运行以及为系统 应用软件编程而提供环境、 应用软件编程而提供环境 、 条件或工具的基础 软件。 包括组态工具软件、 组态通信软件、 软件 。 包括组态工具软件 、 组态通信软件 、 监 控组态软件和设备编程软件 。 系统应用软件： 系统应用软件 ： 为实现系统以及设备的各种功 能而编写的软件， 包括系统用户程序软件、 能而编写的软件 ， 包括系统用户程序软件 、 设 备接口通信软件和设备功能软件。 备接口通信软件和设备功能软件。
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1.1 现场总线的概念
对现场总线概念的不同的表述： 对现场总线概念的不同的表述： 现场总线是一种串行的数字数据通信链 路 ， 它沟通了生产过程领域的基本控制设 现场设备） 备 （ 现场设备 ） 之间以及更高层次自动控 制领域的自动化控制设备（车间级设备） 制领域的自动化控制设备 （ 车间级设备 ） 之间的联系； 之间的联系；
3. 怎样学习这门课程？ 怎样学习这门课程？ 怎样学？ 怎样学？ 方法
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为什么学？ 为什么学？
背景与目的 背景
工业控制网络—— 现场总线是自动化及电气工程 工业控制网络 ——现场总线是自动化及电气工程 领域当前和今后的发展热点。 领域当前和今后的发展热点。 现都 对于电气工程领域： 对于电气工程领域： 均要