前言

随着我国经济的快速发展，工业自动化和信息化水平不断提高，工业数据采集在工业生产、管理和决策过程中发挥着越来越重要的作用。本书旨在为广大读者提供一本全面、实用的工业数据采集技术教材。

本书主要内容

本书从工业数据采集技术的基本概念和原理出发，系统介绍了工业数据采集的多种技术手段，包括基于PLC数据采集、工业以太网数据采集、嵌入式数据采集和基于ZigBee的无线数据采集。同时还结合实际应用案例，详细讲解了各种数据采集技术在工业生产中的应用方法和技巧。

全书共分为5章。

第1章工业互联网概述。从整体上介绍工业互联网技术以及工业数据采集技术的相关理论知识。首先从工业互联网技术的背景和发展历程入手，介绍了工业互联网的概念、体系架构及其重要性。接着深入探讨了工业数据采集技术，包括其概念、工业设备和采集设备的认识、工业数据的特点以及工业数据采集的方案。然后介绍了工业网关的作用、结构和选型，并对工业互联网实验平台进行了概述。

第2章工业PLC数据采集。介绍了工业PLC数据采集技术，涵盖PLC的基本原理、硬件架构、编程方法以及实际应用案例。首先，介绍了PLC的概念、结构和工作原理，以及其在工业自动化中的广泛应用。然后，详细介绍了PLC的硬件系统与PLC编程的基础知识。最后，通过实战案例，展示了如何将PLC技术应用于工业数据采集。

第3章工业以太网数据采集。主要介绍了工业以太网数据采集技术。首先概述了工业以太网的概念、协议和应用场景，并重点讲解了PROFINET和EtherCAT两种主流工业以太网协议的工作原理。详细分析了PROFINET以及EtherCAT的设备连接、通信协议、网络拓扑结构和应用场景。最后，通过一个工业以太网数据采集的实际项目，详细介绍了项目的实现过程。

第4章嵌入式数据采集。介绍了嵌入式技术相关理论及其在工业数据采集中的应用。首先介绍了嵌入式系统的概念、特点和架构，并探讨了嵌入式硬件系统和操作系统的选择。接着分析了ARM处理器架构，包括其工作模式、寄存器、指令集和异常处理机制等。然后以STM32微控制器为例，详细讲解了其GPIO、ADC/DAC、中断和通信模块的使用方法。最后，通过实际采集任务将理论知识进行运用，任务包括： I/O设备驱动、模拟量和数字量数据采集，以及加速度传感器和震动传感器数据采集。

第5章基于ZigBee的无线数据采集。全面介绍了ZigBee技术及其在无线传感器网络中的应用，从ZigBee的起源、特点、协议栈到具体的硬件模块，详细讲解了基于CC2530的单片机接口技术及无线传感器节点的设计。最后，通过实例展示了ZigBee在数据采集中的应用，为读者提供了深入理解和实践ZigBee技术的基础，为工业互联网领域的研究和应用打下坚实的基础。

本书特色

（1） 内容全面。

本书系统地介绍了工业数据采集的多种技术，包括相关技术的基本概念、原理、方法和实践案例等，力求使读者对工业数据采集技术有一个全面的认识。

（2） 实用性强。

本书紧密结合工业生产实际，以实际应用案例为主线，详细讲解了各种数据采集技术在工业生产中的应用方法，使读者能够将所学知识应用到实际工作中。

（3） 案例丰富。

本书提供了丰富的实际应用案例，使读者能够更好地理解工业数据采集技术的实际应用场景和效果。

配套资源

为便于教与学，本书配有源代码、教学课件、教学大纲、教学进度表、实验手册、习题题库。

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读者对象

本书可作为全国高等学校物联网、工业互联网等专业的教材，也可供自动化、智能制造、物联网等领域的工程技术人员以及对工业数据采集技术感兴趣的爱好者作为自学参考书。

在本书的编写过程中参考了大量文献和资料，恕不一一列举，在此对原作者深表谢意。本书由张书奎、王莹莹、金璐、邱斌、谢添姣、郭宇航编著，全书由张书奎负责统稿。此外，黄冬丽、侯娜为本书做了大量的资料整理工作。另外，特别感谢中智讯（武汉）科技有限公司提供了实验平台。限于作者水平和时间仓促，书中难免存在疏漏之处，欢迎广大读者批评指正。

作者

2025年1月