工业现场总线协议深度解析 · 课程目录

01

现场总线概述演进

工业通信演进 · 定义分类 · Profibus/Modbus/CANopen/EtherCAT简介

02

OSI模型与现场总线模型

OSI七层回顾 · 简化模型(物理/数据链路/应用) · 主从/对等/生产者-消费者

03

物理层基础介质

双绞线/同轴/光纤 · RS-232/RS-485/CAN · 总线/星型/环型拓扑

04

RS-485深度解析差分

差分信号 · 电气规范 · 终端电阻匹配 · 多点通信与总线仲裁

05

Modbus协议概述起源

Modbus起源发展 · RTU vs ASCII vs TCP · 协议栈结构

06

Modbus RTU帧结构 CRC

地址域 · 功能码 · 数据域 · CRC校验 · 报文示例解析

07

Modbus功能码详解位/寄存器

位操作(01,02) · 寄存器(03,04,06,16) · 诊断功能码08

08

Modbus TCP/IP 网关

TCP报文封装 · MBAP头 · 与RTU差异 · 网关应用

09

Profibus概述家族

Profibus家族(FMS/DP/PA) · DP特点 · 应用领域

10

Profibus DP物理层 RS-485

RS-485实现 · 波特率与总线长度 · 终端器/中继器

11

Profibus DP数据链路层令牌

令牌传递 · 主站与从站 · 总线循环时间计算

12

Profibus DP应用层 GSD

DP-V0/V1/V2服务 · GSD文件解析

13

CAN总线基础显性/隐性

CAN起源 · vs RS-485 · CAN_H/L · 显性与隐性电平

14

CAN数据帧结构帧分段

帧起始 · 仲裁/控制/数据/CRC/ACK · 帧结束

15

CAN总线仲裁机制逐位仲裁

逐位仲裁原理 · 标识符优先级 · 非破坏性仲裁

16

CANopen协议概述对象字典

CANopen角色 · 对象字典(OD) · SDO/PDO/NMT

17

CANopen对象字典 EDS

索引与子索引 · 数据类型 · 字典条目结构 · EDS文件

18

CANopen SDO通信分段

SDO请求/响应 · 分段传输 · 块传输 · 典型场景

19

CANopen PDO通信映射

PDO映射 · 同步/异步 · 事件触发与定时触发

20

CANopen NMT与心跳状态机

网络管理状态机 · 启动/停止节点 · 心跳与节点守护

21

EtherCAT概述实时以太网

实时以太网背景 · 技术特点 · 从站与主站架构

22

EtherCAT数据链路层直通帧

以太网帧结构 · EtherCAT帧头 · 从站数据插入/提取

23

EtherCAT应用层协议 CoE

CoE · SoE · FoE · EoE (CANopen over EtherCAT)

24

EtherCAT分布式时钟 DC

时钟同步原理 · DC机制 · 抖动与漂移补偿

25

现场总线选型指南选型

实时性 · 节点数量 · 距离 · 成本 · 生态系统

26

现场总线故障排查诊断

物理层故障(短路/断路/接地) · 超时 · CRC错误 · 总线冲突

27

现场总线安全纵深防御

工业网络安全威胁 · 访问控制 · 加密认证 · 纵深防御

28

现场总线与工业4.0 TSN

OPC UA融合 · TSN时间敏感网络 · 未来趋势

29

综合案例一：Modbus RTU温湿度采集实战

传感器 · 主站/从站 · 上位机 · 完整系统设计

30

综合案例二：CANopen伺服驱动器控制运动控制

NMT启动 · SDO配置 · PDO同步位置控制