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工業控制系統及應用-SCADA系統篇 版權信息
- ISBN：9787121306853
- 條形碼：9787121306853 ; 978-7-121-30685-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
工業控制系統及應用-SCADA系統篇 本書特色
本書系統地介紹了一類主要的工業控制系統——監督控制與數據采集（SCADA）系統的組成和特點，對SCADA系統設計與開發中的關鍵技術，包括OPC規范、I／O接口與數據采集、IEC61131-3編程語言標準、工業控制組態軟件、通信與網絡技術、控制系統功能安全與信息安全，以及SCADA系統集成等做了詳實的介紹，并通過對實際應用案例的剖析來加深讀者對內容的理解，幫助掌握SCADA系統的設計、開發與應用維護技能。此外，對SCADA系統開發中的一些典型軟、硬件產品及其使用也做了介紹。 本書側重于SCADA系統應用與開發中的關鍵與主流技術和系統集成及其應用，注重實用性與新穎性。
工業控制系統及應用-SCADA系統篇 內容簡介
本書內容豐富、系統，完美結合項目實踐。寫作難度大，只有實力派作者才能駕馭，值得學習參考。
工業控制系統及應用-SCADA系統篇 目錄
目 錄
第1章 SCADA系統概述 1
1.1 SCADA系統概念 1
1.2 SCADA系統組成 3
1.2.1 下位機系統 4
1.2.2 上位機系統（監控中心） 7
1.2.3 通信網絡 9
1.2.4 檢測和執行設備 9
1.3 SCADA系統典型結構 10
1.3.1 客戶機／服務器結構 11
1.3.2 瀏覽器／服務器結構 11
1.3.3 兩種系統結構比較 12
1.4 典型工業控制系統及其比較 13
1.4.1 工業生產行業特性及其控制系統特點 13
1.4.2 幾種典型工業控制系統 14
1.4.3 DCS與SCADA系統比較 17
1.5 SCADA系統的應用 20
1.5.1 SCADA系統應用效果 20
1.5.2 SCADA系統在電力系統中的應用 20
1.5.3 SCADA系統在高鐵防災系統中的應用 21
1.5.4 SCADA系統在樓宇自動化中的應用 21
1.5.5 SCADA系統在油氣長距離輸送中的應用 23
1.5.6 SCADA系統在其他領域的應用 25
第2章 數據通信與網絡技術 26
2.1 SCADA系統中的數據通信 26
2.2 數據通信概述 27
2.2.1 數據通信系統組成 27
2.2.2 數據傳輸的幾個基本概念 28
2.2.3 差錯控制 30
2.3 通用串行通信 32
2.3.1 串行通信參數 33
2.3.2 流量控制 34
2.3.3 RS-232C接口特性與串行通信 35
2.3.4 RS-422與RS-485串行接口 37
2.3.5 RS-485網絡的主從式通信 38
2.3.6 串口服務器 41
2.4 MODBUS通信協議 46
2.4.1 Modbus 協議概述 46
2.4.2 常用Modbus 協議 47
2.5 現場總線技術 49
2.5.1 現場總線的體系結構與特點 49
2.5.2 幾種有影響的現場總線 50
2.6 SCADA系統中的網絡技術 54
2.6.1 通信網絡概述 54
2.6.2 計算機網絡拓撲結構與分類 54
2.6.3 網絡傳輸介質 57
2.6.4 網絡體系結構與參考模型 62
2.7 TCP／IP協議 64
2.7.1 TCP協議 65
2.7.2 UDP協議 67
2.7.3 網絡層IP協議 69
2.8 工業以太網 71
2.8.1 以太網技術 71
2.8.2 介質訪問控制方式 74
2.8.3 工業以太網概述 76
2.8.4 幾種典型工業以太網 79
第3章 I／O接口與數據采集技術 86
3.1 SCADA系統I／O接口概述 86
3.2 I／O接口模塊 87
3.2.1 數字量模塊 87
3.2.2 模擬量模塊 90
3.3 基于PC的數據采集技術 91
3.3.1 常用的數據采集方法 91
3.3.2 數據采集中的I／O控制方式 92
3.4 基于PC的數據采集系統編程 95
3.4.1 基于DLL的數據采集 96
3.4.2 基于ActiveX的數據采集程序設計 98
3.4.3 PC總線I／O板卡設備數據采集編程 100
3.5 PLC在數據采集系統中的應用 104
3.5.1 集成PLC與數據采集模塊的模擬量數據采集編程 104
3.5.2 用PLC與智能儀表配合進行數據采集編程 106
3.5.3 用PLC進行數據采集編程 109
3.6 基于虛擬儀器的數據采集技術 113
3.6.1 虛擬儀器技術 113
3.6.2 虛擬儀器軟件開發平臺 114
3.7 基于WEB的遠程數據采集與監控 120
3.7.1 基于Web的遠程數據采集與監控 121
3.7.2 利用組態軟件實現數據的遠程訪問 122
第4章 工業控制編程語言標準及基于PC的控制技術 125
4.1 IEC 61131-3標準的產生與特點 125
4.1.1 傳統的PLC編程語言的不足 125
4.1.2 IEC 61131-3標準的產生 126
4.1.3 IEC 61131-3標準的特點 128
4.2 IEC 61131-3的基本內容 130
4.2.1 語言元素 130
4.2.2 數據類型 136
4.2.3 變量 139
4.3 程序組織單元 145
4.3.1 程序組織單元及其組成 145
4.3.2 功能 147
4.3.3 功能塊 148
4.3.4 程序 150
4.4 軟件、通信和功能模型 150
4.4.1 軟件模型 150
4.4.2 通信模型 153
4.5 IEC 61131-3標準的5種編程語言 155
4.5.1 順序功能圖 155
4.5.2 梯形圖語言 156
4.5.3 功能塊圖 157
4.5.4 結構化文本語言 158
4.5.5 指令表語言 159
4.6 基于IEC 61131-3標準的編程軟件 160
4.6.1 MULTIPROG 161
4.6.2 OpenPCS 163
4.6.3 CoDesys 164
4.7 基于PC（PC-BASED）的控制技術及應用 164
4.7.1 基于PC的控制技術產生 164
4.7.2 基于PC的控制技術的發展 165
4.8 PAC在真空制鹽過程控制中的應用 170
4.8.1 真空制鹽工藝過程與控制要求 170
4.8.2 真空制鹽控制系統總體設計 170
4.8.3 真空制鹽過程PID控制方案及其實現 171
第5章 工業控制組態軟件 175
5.1 人機界面 175
5.2 組態軟件的產生及發展 176
5.3 組態軟件的功能需求 177
5.4 組態軟件系統構成與技術特色 178
5.4.1 組態軟件的總體結構及其相似性 178
5.4.2 組態軟件的功能部件 180
5.4.3 組態軟件技術特色 186
5.5 主要的組態軟件介紹 187
5.5.1 iFIX 187
5.5.2 InTouch 189
5.5.3 WinCC 191
5.5.4 羅克韋爾FactoryTalk View Studio 193
5.5.5 組態王 194
5.5.6 WebAccess 196
5.6 組態軟件的局限及功能擴展 199
5.6.1 組態軟件的功能局限性 199
5.6.2 用DDE擴展組態軟件功能 200
5.7 用組態軟件開發SCADA系統上位機人機界面 203
5.7.1 組態軟件選型 203
5.7.2 用組態軟件設計SCADA人機界面 205
5.7.3 SCADA系統中數據報表開發 208
5.7.4 SCADA系統人機界面的調試 209
第6章 工業控制實時數據交換標準 —OPC規范 210
6.1 OPC的開發背景和歷史 210
6.2 OPC的關鍵技術與體系結構 212
6.2.1 COM與DCOM技術 212
6.2.2 COM主要特性 214
6.2.3 基于OPC的客戶機／服務器數據交換模型 215
6.3 OPC分層模型結構與對象接口 216
6.3.1 OPC分層模型結構 216
6.3.2 OPC對象接口 217
6.4 OPC接口與數據訪問方法 220
6.4.1 OPC接口 220
6.4.2 OPC數據訪問方法 221
6.5 其他OPC規范 223
6.5.1 OPC報警與事件 223
6.5.2 OPC歷史數據存取 224
6.5.3 OPC批量服務器 224
6.6 OPC服務器與客戶程序設計 224
6.6.1 OPC服務器設計 224
6.6.2 OPC客戶程序設計 226
6.6.3 OPC軟件工具包 227
6.6.4 互操作性測試 227
6.7 OPC UA規范 227
6.7.1 OPC UA規范提出的背景 227
6.7.2 OPC UA規范內容 230
6.8 OPC規范在TE過程模擬仿真與控制中的應用 234
6.8.1 TE過程模擬仿真與控制系統總體結構 234
6.8.2 基于OPC規范的TE過程模擬仿真與控制系統實現 238
第7章 工業控制系統功能安全與信息安全 246
7.1 功能安全與安全儀表系統 246
7.1.1 功能安全相關知識 246
7.1.2 安全儀表系統 250
7.1.3 安全生命周期 257
7.1.4 安全儀表產品類型 259
7.1.5 安全儀表系統與常規控制系統的不同 261
7.2 安全儀表系統設計與應用 262
7.2.1 安全儀表系統設計原則 262
7.2.2 安全儀表系統設計步驟 263
7.2.3 安全儀表系統工程應用案例 264
7.3 工業控制系統信息安全 268
7.3.1 信息安全 268
7.3.2 工業控制系統信息安全概述 270
7.3.3 工業控制系統信息安全與IT系統信息安全比較 272
7.3.4 工業控制系統體系結構及其脆弱性分析 274
7.4 工業控制系統信息安全標準 277
7.4.1 國際標準和指南 277
7.4.2 我國國家和行業標準 280
7.5 工業控制系統安全防護 280
7.5.1 工業控制系統信息防護措施 280
7.5.2 工業控制系統信息安全防護典型解決方案 282
第8章 SCADA系統設計與開發 286
8.1 SCADA系統設計概述 286
8.2 SCADA系統設計原則 286
8.3 SCADA系統設計與開發步驟 288
8.3.1 SCADA系統需求分析與總體設計 288
8.3.2 SCADA系統類型確定與設備選型 291
8.3.3 SCADA系統應用軟件開發 293
8.4 控制策略與PID算法 296
8.4.1 PID控制算法 297
8.4.2 PLC中的PID控制指令 298
8.4.3 PID控制器參數整定 301
8.5 SCADA系統調試與運行 303
8.5.1 離線仿真調試 303
8.5.2 在線調試和運行 305
8.6 SCADA系統可靠性設計 305
8.6.1 供電抗干擾措施 305
8.6.2 接地抗干擾措施 306
8.6.3 軟件抗干擾措施 308
8.6.4 空間抗干擾措施 310
第9章 SCADA系統應用案例分析 311
9.1 污染源在線監控SCADA系統設計與實現 312
9.1.1 概述 312
9.1.2 系統結構與特點 312
9.1.3 系統配置及功能 314
9.2 污水處理廠SCADA系統設計與開發 316
9.2.1 概述 316
9.2.2 污水處理廠SCADA系統結構與功能 317
9.2.3 污水廠SCADA系統主要硬件設備選型 320
9.2.4 污水處理廠SCADA系統下位機PLC站控制軟件開發 324
9.2.5 基于OPC技術的上、下位機通信系統開發 335
9.2.6 污水處理廠SCADA系統上位機軟件開發 337
9.2.7 系統調試與運行 340
9.3 油田抽油機SCADA系統設計與開發 341
9.3.1 油田抽油機SCADA系統組成 341
9.3.2 油田中心控制室軟件描述 342
9.3.3 抽油機現場控制器 345
9.3.4 油井自動計量控制器 348
9.4 原油輸送管線SCADA系統設計與開發 349
9.4.1 概述 349
9.4.2 OPTO 22 SCADA系統解決方案 350
9.4.3 原油輸送管線SCADA系統設計與開發 353
參考文獻 359
第1章 SCADA系統概述 1
1.1 SCADA系統概念 1
1.2 SCADA系統組成 3
1.2.1 下位機系統 4
1.2.2 上位機系統（監控中心） 7
1.2.3 通信網絡 9
1.2.4 檢測和執行設備 9
1.3 SCADA系統典型結構 10
1.3.1 客戶機／服務器結構 11
1.3.2 瀏覽器／服務器結構 11
1.3.3 兩種系統結構比較 12
1.4 典型工業控制系統及其比較 13
1.4.1 工業生產行業特性及其控制系統特點 13
1.4.2 幾種典型工業控制系統 14
1.4.3 DCS與SCADA系統比較 17
1.5 SCADA系統的應用 20
1.5.1 SCADA系統應用效果 20
1.5.2 SCADA系統在電力系統中的應用 20
1.5.3 SCADA系統在高鐵防災系統中的應用 21
1.5.4 SCADA系統在樓宇自動化中的應用 21
1.5.5 SCADA系統在油氣長距離輸送中的應用 23
1.5.6 SCADA系統在其他領域的應用 25
第2章 數據通信與網絡技術 26
2.1 SCADA系統中的數據通信 26
2.2 數據通信概述 27
2.2.1 數據通信系統組成 27
2.2.2 數據傳輸的幾個基本概念 28
2.2.3 差錯控制 30
2.3 通用串行通信 32
2.3.1 串行通信參數 33
2.3.2 流量控制 34
2.3.3 RS-232C接口特性與串行通信 35
2.3.4 RS-422與RS-485串行接口 37
2.3.5 RS-485網絡的主從式通信 38
2.3.6 串口服務器 41
2.4 MODBUS通信協議 46
2.4.1 Modbus 協議概述 46
2.4.2 常用Modbus 協議 47
2.5 現場總線技術 49
2.5.1 現場總線的體系結構與特點 49
2.5.2 幾種有影響的現場總線 50
2.6 SCADA系統中的網絡技術 54
2.6.1 通信網絡概述 54
2.6.2 計算機網絡拓撲結構與分類 54
2.6.3 網絡傳輸介質 57
2.6.4 網絡體系結構與參考模型 62
2.7 TCP／IP協議 64
2.7.1 TCP協議 65
2.7.2 UDP協議 67
2.7.3 網絡層IP協議 69
2.8 工業以太網 71
2.8.1 以太網技術 71
2.8.2 介質訪問控制方式 74
2.8.3 工業以太網概述 76
2.8.4 幾種典型工業以太網 79
第3章 I／O接口與數據采集技術 86
3.1 SCADA系統I／O接口概述 86
3.2 I／O接口模塊 87
3.2.1 數字量模塊 87
3.2.2 模擬量模塊 90
3.3 基于PC的數據采集技術 91
3.3.1 常用的數據采集方法 91
3.3.2 數據采集中的I／O控制方式 92
3.4 基于PC的數據采集系統編程 95
3.4.1 基于DLL的數據采集 96
3.4.2 基于ActiveX的數據采集程序設計 98
3.4.3 PC總線I／O板卡設備數據采集編程 100
3.5 PLC在數據采集系統中的應用 104
3.5.1 集成PLC與數據采集模塊的模擬量數據采集編程 104
3.5.2 用PLC與智能儀表配合進行數據采集編程 106
3.5.3 用PLC進行數據采集編程 109
3.6 基于虛擬儀器的數據采集技術 113
3.6.1 虛擬儀器技術 113
3.6.2 虛擬儀器軟件開發平臺 114
3.7 基于WEB的遠程數據采集與監控 120
3.7.1 基于Web的遠程數據采集與監控 121
3.7.2 利用組態軟件實現數據的遠程訪問 122
第4章 工業控制編程語言標準及基于PC的控制技術 125
4.1 IEC 61131-3標準的產生與特點 125
4.1.1 傳統的PLC編程語言的不足 125
4.1.2 IEC 61131-3標準的產生 126
4.1.3 IEC 61131-3標準的特點 128
4.2 IEC 61131-3的基本內容 130
4.2.1 語言元素 130
4.2.2 數據類型 136
4.2.3 變量 139
4.3 程序組織單元 145
4.3.1 程序組織單元及其組成 145
4.3.2 功能 147
4.3.3 功能塊 148
4.3.4 程序 150
4.4 軟件、通信和功能模型 150
4.4.1 軟件模型 150
4.4.2 通信模型 153
4.5 IEC 61131-3標準的5種編程語言 155
4.5.1 順序功能圖 155
4.5.2 梯形圖語言 156
4.5.3 功能塊圖 157
4.5.4 結構化文本語言 158
4.5.5 指令表語言 159
4.6 基于IEC 61131-3標準的編程軟件 160
4.6.1 MULTIPROG 161
4.6.2 OpenPCS 163
4.6.3 CoDesys 164
4.7 基于PC（PC-BASED）的控制技術及應用 164
4.7.1 基于PC的控制技術產生 164
4.7.2 基于PC的控制技術的發展 165
4.8 PAC在真空制鹽過程控制中的應用 170
4.8.1 真空制鹽工藝過程與控制要求 170
4.8.2 真空制鹽控制系統總體設計 170
4.8.3 真空制鹽過程PID控制方案及其實現 171
第5章 工業控制組態軟件 175
5.1 人機界面 175
5.2 組態軟件的產生及發展 176
5.3 組態軟件的功能需求 177
5.4 組態軟件系統構成與技術特色 178
5.4.1 組態軟件的總體結構及其相似性 178
5.4.2 組態軟件的功能部件 180
5.4.3 組態軟件技術特色 186
5.5 主要的組態軟件介紹 187
5.5.1 iFIX 187
5.5.2 InTouch 189
5.5.3 WinCC 191
5.5.4 羅克韋爾FactoryTalk View Studio 193
5.5.5 組態王 194
5.5.6 WebAccess 196
5.6 組態軟件的局限及功能擴展 199
5.6.1 組態軟件的功能局限性 199
5.6.2 用DDE擴展組態軟件功能 200
5.7 用組態軟件開發SCADA系統上位機人機界面 203
5.7.1 組態軟件選型 203
5.7.2 用組態軟件設計SCADA人機界面 205
5.7.3 SCADA系統中數據報表開發 208
5.7.4 SCADA系統人機界面的調試 209
第6章 工業控制實時數據交換標準 —OPC規范 210
6.1 OPC的開發背景和歷史 210
6.2 OPC的關鍵技術與體系結構 212
6.2.1 COM與DCOM技術 212
6.2.2 COM主要特性 214
6.2.3 基于OPC的客戶機／服務器數據交換模型 215
6.3 OPC分層模型結構與對象接口 216
6.3.1 OPC分層模型結構 216
6.3.2 OPC對象接口 217
6.4 OPC接口與數據訪問方法 220
6.4.1 OPC接口 220
6.4.2 OPC數據訪問方法 221
6.5 其他OPC規范 223
6.5.1 OPC報警與事件 223
6.5.2 OPC歷史數據存取 224
6.5.3 OPC批量服務器 224
6.6 OPC服務器與客戶程序設計 224
6.6.1 OPC服務器設計 224
6.6.2 OPC客戶程序設計 226
6.6.3 OPC軟件工具包 227
6.6.4 互操作性測試 227
6.7 OPC UA規范 227
6.7.1 OPC UA規范提出的背景 227
6.7.2 OPC UA規范內容 230
6.8 OPC規范在TE過程模擬仿真與控制中的應用 234
6.8.1 TE過程模擬仿真與控制系統總體結構 234
6.8.2 基于OPC規范的TE過程模擬仿真與控制系統實現 238
第7章 工業控制系統功能安全與信息安全 246
7.1 功能安全與安全儀表系統 246
7.1.1 功能安全相關知識 246
7.1.2 安全儀表系統 250
7.1.3 安全生命周期 257
7.1.4 安全儀表產品類型 259
7.1.5 安全儀表系統與常規控制系統的不同 261
7.2 安全儀表系統設計與應用 262
7.2.1 安全儀表系統設計原則 262
7.2.2 安全儀表系統設計步驟 263
7.2.3 安全儀表系統工程應用案例 264
7.3 工業控制系統信息安全 268
7.3.1 信息安全 268
7.3.2 工業控制系統信息安全概述 270
7.3.3 工業控制系統信息安全與IT系統信息安全比較 272
7.3.4 工業控制系統體系結構及其脆弱性分析 274
7.4 工業控制系統信息安全標準 277
7.4.1 國際標準和指南 277
7.4.2 我國國家和行業標準 280
7.5 工業控制系統安全防護 280
7.5.1 工業控制系統信息防護措施 280
7.5.2 工業控制系統信息安全防護典型解決方案 282
第8章 SCADA系統設計與開發 286
8.1 SCADA系統設計概述 286
8.2 SCADA系統設計原則 286
8.3 SCADA系統設計與開發步驟 288
8.3.1 SCADA系統需求分析與總體設計 288
8.3.2 SCADA系統類型確定與設備選型 291
8.3.3 SCADA系統應用軟件開發 293
8.4 控制策略與PID算法 296
8.4.1 PID控制算法 297
8.4.2 PLC中的PID控制指令 298
8.4.3 PID控制器參數整定 301
8.5 SCADA系統調試與運行 303
8.5.1 離線仿真調試 303
8.5.2 在線調試和運行 305
8.6 SCADA系統可靠性設計 305
8.6.1 供電抗干擾措施 305
8.6.2 接地抗干擾措施 306
8.6.3 軟件抗干擾措施 308
8.6.4 空間抗干擾措施 310
第9章 SCADA系統應用案例分析 311
9.1 污染源在線監控SCADA系統設計與實現 312
9.1.1 概述 312
9.1.2 系統結構與特點 312
9.1.3 系統配置及功能 314
9.2 污水處理廠SCADA系統設計與開發 316
9.2.1 概述 316
9.2.2 污水處理廠SCADA系統結構與功能 317
9.2.3 污水廠SCADA系統主要硬件設備選型 320
9.2.4 污水處理廠SCADA系統下位機PLC站控制軟件開發 324
9.2.5 基于OPC技術的上、下位機通信系統開發 335
9.2.6 污水處理廠SCADA系統上位機軟件開發 337
9.2.7 系統調試與運行 340
9.3 油田抽油機SCADA系統設計與開發 341
9.3.1 油田抽油機SCADA系統組成 341
9.3.2 油田中心控制室軟件描述 342
9.3.3 抽油機現場控制器 345
9.3.4 油井自動計量控制器 348
9.4 原油輸送管線SCADA系統設計與開發 349
9.4.1 概述 349
9.4.2 OPTO 22 SCADA系統解決方案 350
9.4.3 原油輸送管線SCADA系統設計與開發 353
參考文獻 359
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工業控制系統及應用-SCADA系統篇 作者簡介
王華忠，博士，華東理工大學教授。具備豐富的工業控制系統設計與實踐經驗，編著有多本相關科技圖書，曾指導學生兩次獲得全國大學生自動化系統應用大賽全國一等獎。
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