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工業過程控制及安全技術 版權信息
- ISBN：9787121381409
- 條形碼：9787121381409 ; 978-7-121-38140-9
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
工業過程控制及安全技術 本書特色
前 言本書在闡述安全系統工程基本原理的基礎上，以系統化的觀點，從功能安全國際標準的安全保護模型出發，全面地闡述和分析了用于工業過程的工業控制系統、工業控制中典型的安全保護策略和功能安全技術在工業生產安全中的應用，包括本質安全技術、工業報警、故障檢測與診斷、常規控制系統的工藝聯鎖及安全儀表系統的安全聯鎖，并對相關的技術原理、基本概念、安全完整性等級評估與驗證等做了詳細介紹。針對工業化與信息化深度融合對工業控制系統安全帶來的挑戰，本書對工業控制系統信息安全的現狀、典型特征、工業控制系統的脆弱性、安全監控與防護、有關標準及安全評估等內容進行了深入介紹，并結合工業控制系統測試床開發實例，分析了測試床在工業控制系統信息安全中的作用。本書按照安全保護層的結構層次來統領各種安全策略，側重于對工業控制系統及與工業過程相關的安全技術進行全面、系統和完整介紹。在內容安排上，既有傳統的功能安全知識，又結合了*的安全儀表系統、工業控制系統信息安全等內容。同時結合實際工程案例剖析相關知識點，有利于培養讀者在進行工業過程控制系統設計時**的安全意識，以及針對工業過程的安全分析、評估和綜合實施各類安全策略的能力。本書可以作為自動化類、安全系統工程、網絡空間安全等相關專業大學本科生、研究生的教材，也可以作為工業企業安全技術人員、工業信息安全公司和相關工程設計技術人員的參考書。
工業過程控制及安全技術 內容簡介
本書在闡述安全系統工程基本原理的基礎上, 以系統化的觀點, 從功能安全國際標準的安全保護模型出發, 全面地闡述和分析了用于工業過程的工業控制系統、工業控制中典型的安全保護策略和功能安全技術在工業生產安全中的應用, 包括本質安全技術、工業報警、故障檢測與診斷、常規控制系統的工藝聯鎖及安全儀表系統的安全聯鎖, 并對相關的技術原理、基本概念、安全完整性等級評估與驗證等做了詳細介紹。
工業過程控制及安全技術 目錄
目 錄
第1章 緒 論 （1）
1.1 安全系統工程相關概念 （1）
1.1.1 安全與安全標準 （1）
1.1.2 安全系統 （1）
1.1.3 系統工程 （2）
1.1.4 安全系統工程 （2）
1.2 安全系統工程的研究對象、內容與特點 （3）
1.2.1 安全系統工程的研究對象 （3）
1.2.2 安全系統工程的內容 （4）
1.2.3 安全系統工程的特點 （6）
1.3 工業生產安全 （7）
1.3.1 工業生產安全問題 （7）
1.3.2 工業生產安全的主要保障措施 （7）
1.4 本書內容介紹與安排 （8）
復習思考題 （10）
第2章 工業控制系統及其基本安全策略 （11）
2.1 工業控制系統概述 （11）
2.1.1 工業自動化的一般概念 （11）
2.1.2 工業控制系統的體系結構 （13）
2.1.3 工業控制系統的組成 （18）
2.2 工業控制系統的發展及其關鍵技術 （24）
2.2.1 工業控制系統的發展 （24）
2.2.2 控制裝置（控制器）的類型 （29）
2.2.4 工業控制系統人機界面技術 （37）
2.2.5 工業控制系統控制器編程技術及語言規范 （39）
2.2.6 工業控制系統的數據通信及其功能安全 （42）
2.2.7 工業控制系統實時數據交換規范—OPC與OPC UA （44）
2.3 集散控制系統 （48）
2.3.1 集散控制系統概述 （48）
2.3.2 集散控制系統的特點 （49）
2.3.3 集散控制系統的組成 （50）
2.4 監督控制與數據采集（SCADA）系統 （57）
2.4.1 SCADA系統的概述 （57）
2.4.2 SCADA系統的組成 （58）
2.4.3 SCADA系統的應用 （61）
2.4.4 SCADA系統、DCS與PLC的比較 （63）
2.5 工業控制系統的報警功能與報警管理系統 （65）
2.5.1 工業控制系統的報警功能 （65）
2.5.2 工業過程先進報警系統（AAS）的功能設計 （69）
2.6 工業生產的安全保護措施與聯鎖 （71）
2.6.1 工業生產的安全保護措施 （71）
2.6.2 常規控制系統的安全聯鎖功能 （74）
2.7 工業控制系統電源、接地、防雷與環境適應性 （76）
2.7.1 電源系統設計 （76）
2.7.2 接地系統設計和防雷設計 （77）
2.7.3 環境適應性設計技術 （79）
復習思考題 （81）
第3章 故障檢測與診斷 （82）
3.1 故障檢測與診斷技術概述 （82）
3.1.1 故障檢測與診斷的基礎知識 （82）
3.1.2 故障診斷系統的性能指標 （85）
3.1.3 故障診斷方法綜述 （86）
3.2 多變量統計故障診斷方法 （95）
3.2.1 主元分析法和偏*小二乘法 （95）
3.2.2 基于主元分析的故障診斷方法 （98）
3.2.3 基于變量貢獻圖的故障診斷 （100）
3.2.4 基于核函數主元分析（KPCA）的非線性過程實時監測方法 （101）
3.2.5 仿真示例 （104）
3.3 人工神經網絡及其在工業過程故障診斷中的應用 （112）
3.3.1 BP神經網絡基本原理 （112）
3.3.2 BP神經網絡在冷凍機組故障診斷中的應用 （115）
3.4 支持向量機在工業過程故障診斷中的應用 （117）
3.4.1 支持向量機原理與分類算法 （117）
3.4.2 支持向量機故障診斷方法原理 （120）
3.4.3 仿真示例 （121）
3.5 多模態工業過程狀態監測 （122）
3.5.1 多模態工業過程狀態監測概述 （122）
3.5.2 MPCA及其在間歇過程狀態監測中的應用 （123）
3.6 機械設備狀態監測與故障診斷 （127）
3.6.1 機械設備狀態監測與故障診斷概述 （127）
3.6.2 機械設備狀態監測中的信號處理 （131）
復習思考題 （133）
第4章 功能安全與安全儀表系統 （134）
4.1 功能安全基礎 （134）
4.1.1 安全功能與功能安全 （134）
4.1.2 危險與風險 （135）
4.1.3 風險評估 （135）
4.1.4 風險降低與保護層模型 （136）
4.1.5 安全完整性等級 （139）
4.1.6 必要的風險降低與SIL的關系 （140）
4.1.7 安全生命周期 （141）
4.2 安全儀表系統 （143）
4.2.1 安全儀表系統的概念 （143）
4.2.2 安全儀表系統的分類 （144）
4.2.3 安全儀表系統與基本過程控制系統 （145）
4.2.4 安全儀表系統的安全性與可用性 （147）
4.2.5 安全儀表系統的種類及其特征 （148）
4.2.6 安全儀表系統相關的主要參數 （155）
4.3 風險評估與SIL定級 （158）
4.3.1 過程危險分析 （158）
4.3.2 主要的風險分析方法 （158）
4.3.3 安全保護層分析（LOPA）與示例 （162）
4.3.4 SIF的SIL確定方法 （164）
4.4 安全儀表系統的結構及其可靠性分析與計算 （167）
4.4.1 安全儀表系統的冗余結構及其定性分析 （167）
4.4.2 安全儀表系統冗余結構的故障樹分析 （170）
4.4.3 安全儀表系統冗余結構的可靠性框圖分析 （174）
4.4.4 安全儀表系統冗余結構的馬爾可夫模型分析 （178）
4.5 安全儀表系統的設計與應用 （183）
4.5.1 安全儀表系統的設計原則 （183）
4.5.2 安全儀表系統的設計步驟 （184）
4.5.3 SIF的PFD計算 （185）
復習思考題 （186）
第5章 安全儀表系統工程案例 （188）
5.1 引言 （188）
5.2 工藝流程概述 （188）
5.2.1 工藝流程 （188）
5.2.2 主要工藝參數 （189）
5.3 廢氣處理站的安全完整性等級評估 （190）
5.3.1 安全儀表系統的設計流程與風險評估中的參照標準 （190）
5.3.2 廢氣處理站的安全完整性等級評估 （194）
5.3.3 廢氣處理站燃燒器節點的HAZOP （196）
5.3.4 廢氣處理站的LOPA與SIL等級確定 （199）
5.4 廢氣處理站安全儀表系統的設計與驗證 （206）
5.4.1 SIS安全需求規范 （206）
5.4.2 廢氣處理站安全儀表系統的SIF回路設計 （207）
5.4.3 安全儀表系統的SIF驗證 （209）
5.5 基于HIMA安全儀表產品的廢氣站安全儀表系統實施 （213）
5.5.1 希馬公司的安全儀表產品介紹 （213）
5.5.2 基于HIMA安全儀表的廢氣站安全儀表系統組態 （216）
5.5.3 功能安全管理 （220）
5.5.4 項目實施 （221）
第6章 工業控制系統信息安全 （225）
6.1 工業控制系統信息安全問題 （225）
6.1.1 信息安全基礎 （225）
6.1.2 工業控制系統信息安全概述 （226）
6.1.3 工業控制系統信息安全與IT系統信息安全的比較 （229）
6.2 網絡控制協議解析與漏洞分析 （230）
6.2.1 Modbus/TCP協議解析 （230）
6.2.2 IEC 60870-5-104遠動規約協議解析 （233）
6.2.3 工業控制系統的漏洞及其分析 （236）
6.2.4 工業控制系統的典型通信協議漏洞分析 （240）
6.2.5 網絡掃描 （241）
6.3 針對工業控制系統的攻擊手段與攻擊過程 （242）
6.3.1 針對工業控制系統典型的攻擊手段 （242）
6.3.2 針對工業控制系統的攻擊過程 （246）
6.4 工業控制系統的安全監控工具 （248）
6.4.1 協議分析器 （248）
6.4.2 Libpcap抓包框架 （249）
6.4.3 Snort入侵檢測框架 （250）
6.4.4 Wireshark分析框架 （253）
6.5 工業控制系統信息安全防護 （256）
6.5.1 工業控制系統的典型架構及其安全防護技術 （256）
6.5.2 主要自動化公司的信息安全解決方案 （261）
6.5.3 電力二次系統安全防護 （268）
6.6 工業控制系統信息安全風險評估 （272）
6.6.1 信息安全風險評估的概念 （272）
6.6.2 典型風險評估方法及其對比 （272）
6.6.3 工業控制系統信息安全風險評估分析 （275）
6.7 工業控制系統信息安全標準 （280）
6.7.1 工業控制系統信息安全相關標準規范的制定歷程 （280）
6.7.2 IEC 62443的主要內容 （281）
6.8 工業控制系統入侵檢測 （285）
6.8.1 入侵檢測系統的基本原理、分類及評估指標 （285）
6.8.2 常用的入侵檢測方法 （289）
6.8.3 工業控制系統入侵檢測案例分析 （290）
6.9 一種控制器硬件的環工業控制系統測試床 （301）
6.9.1 測試床的總體結構與通信方案 （301）
6.9.2 測試床的被控物理過程介紹 （302）
6.9.3 測試床開發 （303）
6.9.4 測試床在工業控制系統信息安全中的作用 （313）
復習思考題 （314）
參考文獻 （316）
第1章 緒 論 （1）
1.1 安全系統工程相關概念 （1）
1.1.1 安全與安全標準 （1）
1.1.2 安全系統 （1）
1.1.3 系統工程 （2）
1.1.4 安全系統工程 （2）
1.2 安全系統工程的研究對象、內容與特點 （3）
1.2.1 安全系統工程的研究對象 （3）
1.2.2 安全系統工程的內容 （4）
1.2.3 安全系統工程的特點 （6）
1.3 工業生產安全 （7）
1.3.1 工業生產安全問題 （7）
1.3.2 工業生產安全的主要保障措施 （7）
1.4 本書內容介紹與安排 （8）
復習思考題 （10）
第2章 工業控制系統及其基本安全策略 （11）
2.1 工業控制系統概述 （11）
2.1.1 工業自動化的一般概念 （11）
2.1.2 工業控制系統的體系結構 （13）
2.1.3 工業控制系統的組成 （18）
2.2 工業控制系統的發展及其關鍵技術 （24）
2.2.1 工業控制系統的發展 （24）
2.2.2 控制裝置（控制器）的類型 （29）
2.2.4 工業控制系統人機界面技術 （37）
2.2.5 工業控制系統控制器編程技術及語言規范 （39）
2.2.6 工業控制系統的數據通信及其功能安全 （42）
2.2.7 工業控制系統實時數據交換規范—OPC與OPC UA （44）
2.3 集散控制系統 （48）
2.3.1 集散控制系統概述 （48）
2.3.2 集散控制系統的特點 （49）
2.3.3 集散控制系統的組成 （50）
2.4 監督控制與數據采集（SCADA）系統 （57）
2.4.1 SCADA系統的概述 （57）
2.4.2 SCADA系統的組成 （58）
2.4.3 SCADA系統的應用 （61）
2.4.4 SCADA系統、DCS與PLC的比較 （63）
2.5 工業控制系統的報警功能與報警管理系統 （65）
2.5.1 工業控制系統的報警功能 （65）
2.5.2 工業過程先進報警系統（AAS）的功能設計 （69）
2.6 工業生產的安全保護措施與聯鎖 （71）
2.6.1 工業生產的安全保護措施 （71）
2.6.2 常規控制系統的安全聯鎖功能 （74）
2.7 工業控制系統電源、接地、防雷與環境適應性 （76）
2.7.1 電源系統設計 （76）
2.7.2 接地系統設計和防雷設計 （77）
2.7.3 環境適應性設計技術 （79）
復習思考題 （81）
第3章 故障檢測與診斷 （82）
3.1 故障檢測與診斷技術概述 （82）
3.1.1 故障檢測與診斷的基礎知識 （82）
3.1.2 故障診斷系統的性能指標 （85）
3.1.3 故障診斷方法綜述 （86）
3.2 多變量統計故障診斷方法 （95）
3.2.1 主元分析法和偏*小二乘法 （95）
3.2.2 基于主元分析的故障診斷方法 （98）
3.2.3 基于變量貢獻圖的故障診斷 （100）
3.2.4 基于核函數主元分析（KPCA）的非線性過程實時監測方法 （101）
3.2.5 仿真示例 （104）
3.3 人工神經網絡及其在工業過程故障診斷中的應用 （112）
3.3.1 BP神經網絡基本原理 （112）
3.3.2 BP神經網絡在冷凍機組故障診斷中的應用 （115）
3.4 支持向量機在工業過程故障診斷中的應用 （117）
3.4.1 支持向量機原理與分類算法 （117）
3.4.2 支持向量機故障診斷方法原理 （120）
3.4.3 仿真示例 （121）
3.5 多模態工業過程狀態監測 （122）
3.5.1 多模態工業過程狀態監測概述 （122）
3.5.2 MPCA及其在間歇過程狀態監測中的應用 （123）
3.6 機械設備狀態監測與故障診斷 （127）
3.6.1 機械設備狀態監測與故障診斷概述 （127）
3.6.2 機械設備狀態監測中的信號處理 （131）
復習思考題 （133）
第4章 功能安全與安全儀表系統 （134）
4.1 功能安全基礎 （134）
4.1.1 安全功能與功能安全 （134）
4.1.2 危險與風險 （135）
4.1.3 風險評估 （135）
4.1.4 風險降低與保護層模型 （136）
4.1.5 安全完整性等級 （139）
4.1.6 必要的風險降低與SIL的關系 （140）
4.1.7 安全生命周期 （141）
4.2 安全儀表系統 （143）
4.2.1 安全儀表系統的概念 （143）
4.2.2 安全儀表系統的分類 （144）
4.2.3 安全儀表系統與基本過程控制系統 （145）
4.2.4 安全儀表系統的安全性與可用性 （147）
4.2.5 安全儀表系統的種類及其特征 （148）
4.2.6 安全儀表系統相關的主要參數 （155）
4.3 風險評估與SIL定級 （158）
4.3.1 過程危險分析 （158）
4.3.2 主要的風險分析方法 （158）
4.3.3 安全保護層分析（LOPA）與示例 （162）
4.3.4 SIF的SIL確定方法 （164）
4.4 安全儀表系統的結構及其可靠性分析與計算 （167）
4.4.1 安全儀表系統的冗余結構及其定性分析 （167）
4.4.2 安全儀表系統冗余結構的故障樹分析 （170）
4.4.3 安全儀表系統冗余結構的可靠性框圖分析 （174）
4.4.4 安全儀表系統冗余結構的馬爾可夫模型分析 （178）
4.5 安全儀表系統的設計與應用 （183）
4.5.1 安全儀表系統的設計原則 （183）
4.5.2 安全儀表系統的設計步驟 （184）
4.5.3 SIF的PFD計算 （185）
復習思考題 （186）
第5章 安全儀表系統工程案例 （188）
5.1 引言 （188）
5.2 工藝流程概述 （188）
5.2.1 工藝流程 （188）
5.2.2 主要工藝參數 （189）
5.3 廢氣處理站的安全完整性等級評估 （190）
5.3.1 安全儀表系統的設計流程與風險評估中的參照標準 （190）
5.3.2 廢氣處理站的安全完整性等級評估 （194）
5.3.3 廢氣處理站燃燒器節點的HAZOP （196）
5.3.4 廢氣處理站的LOPA與SIL等級確定 （199）
5.4 廢氣處理站安全儀表系統的設計與驗證 （206）
5.4.1 SIS安全需求規范 （206）
5.4.2 廢氣處理站安全儀表系統的SIF回路設計 （207）
5.4.3 安全儀表系統的SIF驗證 （209）
5.5 基于HIMA安全儀表產品的廢氣站安全儀表系統實施 （213）
5.5.1 希馬公司的安全儀表產品介紹 （213）
5.5.2 基于HIMA安全儀表的廢氣站安全儀表系統組態 （216）
5.5.3 功能安全管理 （220）
5.5.4 項目實施 （221）
第6章 工業控制系統信息安全 （225）
6.1 工業控制系統信息安全問題 （225）
6.1.1 信息安全基礎 （225）
6.1.2 工業控制系統信息安全概述 （226）
6.1.3 工業控制系統信息安全與IT系統信息安全的比較 （229）
6.2 網絡控制協議解析與漏洞分析 （230）
6.2.1 Modbus/TCP協議解析 （230）
6.2.2 IEC 60870-5-104遠動規約協議解析 （233）
6.2.3 工業控制系統的漏洞及其分析 （236）
6.2.4 工業控制系統的典型通信協議漏洞分析 （240）
6.2.5 網絡掃描 （241）
6.3 針對工業控制系統的攻擊手段與攻擊過程 （242）
6.3.1 針對工業控制系統典型的攻擊手段 （242）
6.3.2 針對工業控制系統的攻擊過程 （246）
6.4 工業控制系統的安全監控工具 （248）
6.4.1 協議分析器 （248）
6.4.2 Libpcap抓包框架 （249）
6.4.3 Snort入侵檢測框架 （250）
6.4.4 Wireshark分析框架 （253）
6.5 工業控制系統信息安全防護 （256）
6.5.1 工業控制系統的典型架構及其安全防護技術 （256）
6.5.2 主要自動化公司的信息安全解決方案 （261）
6.5.3 電力二次系統安全防護 （268）
6.6 工業控制系統信息安全風險評估 （272）
6.6.1 信息安全風險評估的概念 （272）
6.6.2 典型風險評估方法及其對比 （272）
6.6.3 工業控制系統信息安全風險評估分析 （275）
6.7 工業控制系統信息安全標準 （280）
6.7.1 工業控制系統信息安全相關標準規范的制定歷程 （280）
6.7.2 IEC 62443的主要內容 （281）
6.8 工業控制系統入侵檢測 （285）
6.8.1 入侵檢測系統的基本原理、分類及評估指標 （285）
6.8.2 常用的入侵檢測方法 （289）
6.8.3 工業控制系統入侵檢測案例分析 （290）
6.9 一種控制器硬件的環工業控制系統測試床 （301）
6.9.1 測試床的總體結構與通信方案 （301）
6.9.2 測試床的被控物理過程介紹 （302）
6.9.3 測試床開發 （303）
6.9.4 測試床在工業控制系統信息安全中的作用 （313）
復習思考題 （314）
參考文獻 （316）
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工業過程控制及安全技術 作者簡介
男，工學博士，副教授、碩士生導師。長期從事工業控制系統應用開發、工業控制系統信息安全研究與應用，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；發表論文被SCI/EI收錄10余篇；獲得上海市教學成果一等獎2次、上海市育才獎、華東理工大學教學貢獻獎、華東理工大學育英獎一等獎等榮譽。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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