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工業控制系統及應用—SCADA系統篇 ( 簡體 字) |
| 作者：王華忠,陳冬青 | 類別：1. -> 工程繪圖與工程計算 -> 綜合 |
| 譯者： |
| 出版社：電子工業出版社 |  3dWoo書號： 46300
詢問書籍請說出此書號！【缺書】
NT售價： 295 元 |
| 出版日：2/1/2017 |
| 頁數：372 |
| 光碟數：0 |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787121306853 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：典型的工業控制系統包括集散控制系統（DCS）和監控與數據采集系統（SCADA）。SCADA是英文“Supervisory Control And Data Acquisition”的簡稱，翻譯成中文就是“監督控制與數據采集”，有些文獻也稱為“監視控制與數據采集”。一般來講，SCADA系統特指分布式計算機測控系統，主要用于測控點十分分散、分布范圍廣泛的生產過程或設備的監控，在通常情況下，測控現場是無人或少人值班，如城市排水泵站遠程監控系統、城市煤氣管網遠程監控、電力行業調度自動化等。SCADA系統在硬件上不如DCS或FCS等系統緊湊和專用，但其系統更加開放和多樣，組成更加靈活。SCADA系統在控制層面上至少具有兩層結構及連接兩個控制層的通信網絡，這兩層結構是處于測控現場的數據采集與控制終端設備（通常稱作下位機——Slaver Computer）和位于中控室的集中監視、管理及遠程監控計算機（上位機——Master Computer）。
由于SCADA系統的應用領域極其廣泛，而不同應用領域的特點和監控要求又導致SCADA系統解決方案的多樣性和行業應用特征屬性，從而導致對SCADA系統的認識有所不同。但不論在哪個領域應用，用戶對SCADA系統的功能要求是一致的。從其名稱可以看出，它包含兩個層次的基本功能：數據采集和監督控制。因而，SCADA系統在系統結構、功能、開發工具等方面是有許多共性的，本書正是針對性地介紹SCADA系統中的這些共性內容，特別是近些年來控制領域出現的一些新的技術和規范。
《工業控制系統及應用——SCADA系統篇》共有9章，各章主要內容介紹如下。
第1章是SCADA系統概述，主要介紹什么是SCADA系統，系統組成、功能、特點及其應用，對SCADA系統與DCS和PLC也進行了比較，對控制系統功能安全與信息安全做了概述性介紹。
第2章是數據通信與網絡技術，主要介紹SCADA系統中常用的通信手段和技術，由于SCADA系統廣泛用于測控點較為分散、測控設備分布范圍廣的領域，因此，實現通信的手段和技術很多，涵蓋了目前主流的有線與無線通信。
第3章是I／O接口與數據采集技術，主要介紹了數據采集中有關輸入／輸出接口知識、SCADA系統中常用的數據采集方法與編程、基于Internet的數據采集等。
第4章是工業控制編程語言標準IEC61131-3及基于PC的控制技術，主要介紹了該標準的產生、特點、基本內容，特別是對公共元素和編程語言做了比較系統的介紹，最后還介紹了幾種支持該標準的軟件產品。由于基于PC的控制技術普通采用IEC61131-3標準的編程語言，因此，在本章也對這種控制技術做了介紹。
第5章是工業控制組態軟件，主要介紹組態軟件的產生和發展歷史、組態軟件的主要功能和組成、主流的組態軟件產品及嵌入式組態軟件技術，對采用組態軟件開發SCADA系統人機界面也做了詳細介紹。
第6章是工業控制數據交換標準——OPC規范，主要介紹OPC規范的產生、特點、主要內容、OPC的體系結構和OPC服務器與客戶程序開發及應用，對OPC UA規范也做了介紹，最后給出了OPC規范在工控系統模擬仿真中的應用案例。
第7章是工業控制系統功能安全與信息安全，除了介紹經典的功能安全特別是安全儀表系統的內容外，還重點介紹了近年來受到極大重視的工控系統信息安全，對其產生的根源、工控系統脆弱性、工控系統安全防護技術等做了詳細分析。
第8章是SCADA系統設計與開發，主要介紹SCADA系統開發的原則、步驟、控制策略與PID算法、調試與運行、可靠性設計及抗干擾措施等。
第9章是SCADA系統應用案例分析，介紹了幾個富有特色的應用案例。
這9章內容中，第1章內容是SCADA系統概述，第3、4章與SCADA系統下位機關系比較緊密，而第5章與上位機關系緊密，第2、6章屬于SCADA系統中的上、下位機通信內容，第7章屬于SCADA系統安全相關的內容，這些內容都是屬于SCADA系統開發中的關鍵技術。第8章是關于SCADA系統集成技術；而第9章是案例分析，綜合利用了前8章的內容。除了第9章外，在第2章∼第7章也都有相應的實例。
本書作者長期從事工業控制系統、工控信息安全相關的教學、科研與工程實踐，結合作者在實踐中的經驗、體會，以及SCADA系統相關技術的發展和大量相關的技術文獻，編寫了本書。
本書由華東理工大學信息學院王華忠和中國信息安全測評中心陳冬青編著。作者感謝兩個單位和同事的支持。感謝北京亞控科技、美國OPTO 22、研華科技、上海寶昌自動化等公司提供的技術資料。在編寫過程中還參考了許多線上和線下資料，在此也向有關作者表示感謝。
為便于教學，凡采用本書作為教材的，作者免費提供電子教案，可在華信教育資源網查找本書下載。
由于時間和作者的水平所限，本書疏漏在所難免，懇請讀者提出批評建議，以便進一步修訂。
編著者
2016年10月 |
內容簡介：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。 |
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 |
| 序： |
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