《工業控制系統及套用：SCADA系統篇》是2017年電子工業出版社出版的圖書，作者是王華忠、陳冬青。
基本介紹
內容簡介,目錄,
內容簡介
本書系統地介紹了一類主要的工業控制系統——監督控制與數據採集（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規範、I/O接口與數據採集、IEC61131-3程式語言標準、工業控制組態軟體、通信與網路技術、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，並通過對實際套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、開發與套用維護技能。此外，對SCADA系統開發中的一些典型軟、硬體產品及其使用也做了介紹。 本書側重於SCADA系統套用與開發中的關鍵與主流技術和系統集成及其套用，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 通信網路 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/伺服器結構 11
1.3.2 瀏覽器/伺服器結構 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系統的套用 20
1.5.1 SCADA系統套用效果 20
1.5.2 SCADA系統在電力系統中的套用 20
1.5.3 SCADA系統在高鐵防災系統中的套用 21
1.5.4 SCADA系統在樓宇自動化中的套用 21
1.5.5 SCADA系統在油氣長距離輸送中的套用 23
1.5.6 SCADA系統在其他領域的套用 25
第2章 數據通信與網路技術 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 通用串列通信 32
2.3.1 串列通信參數 33
2.3.2 流量控制 34
2.3.3 RS-232C接口特性與串列通信 35
2.3.4 RS-422與RS-485串列接口 37
2.3.5 RS-485網路的主從式通信 38
2.3.6 串口伺服器 41
2.4 MODBUS通信協定 46
2.4.1 Modbus 協定概述 46
2.4.2 常用Modbus 協定 47
2.5 現場匯流排技術 49
2.5.1 現場匯流排的體系結構與特點 49
2.5.2 幾種有影響的現場匯流排 50
2.6 SCADA系統中的網路技術 54
2.6.1 通信網路概述 54
2.6.2 計算機網路拓撲結構與分類 54
2.6.3 網路傳輸介質 57
2.6.4 網路體系結構與參考模型 62
2.7 TCP/IP協定 64
2.7.1 TCP協定 65
2.7.2 UDP協定 67
2.7.3 網路層IP協定 69
2.8 工業乙太網 71
2.8.1 乙太網技術 71
2.8.2 介質訪問控制方式 74
2.8.3 工業乙太網概述 76
2.8.4 幾種典型工業乙太網 79
第3章 I/O接口與數據採集技術 86
3.1 SCADA系統I/O接口概述 86
3.2 I/O接口模組 87
3.2.1 數字量模組 87
3.2.2 模擬量模組 90
3.3 基於PC的數據採集技術 91
3.3.1 常用的數據採集方法 91
3.3.2 數據採集中的I/O控制方式 92
3.4 基於PC的數據採集系統編程 95
3.4.1 基於DLL的數據採集 96
3.4.2 基於ActiveX的數據採集程式設計 98
3.4.3 PC匯流排I/O板卡設備數據採集編程 100
3.5 PLC在數據採集系統中的套用 104
3.5.1 集成PLC與數據採集模組的模擬量數據採集編程 104
3.5.2 用PLC與智慧型儀表配合進行數據採集編程 106
3.5.3 用PLC進行數據採集編程 109
3.6 基於虛擬儀器的數據採集技術 113
3.6.1 虛擬儀器技術 113
3.6.2 虛擬儀器軟體開發平台 114
3.7 基於WEB的遠程數據採集與監控 120
3.7.1 基於Web的遠程數據採集與監控 121
3.7.2 利用組態軟體實現數據的遠程訪問 122
第4章 工業控制程式語言標準及基於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程式語言的不足 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 變數 139
4.3 程式組織單元 145
4.3.1 程式組織單元及其組成 145
4.3.2 功能 147
4.3.3 功能塊 148
4.3.4 程式 150
4.4 軟體、通信和功能模型 150
4.4.1 軟體模型 150
4.4.2 通信模型 153
4.5 IEC 61131-3標準的5種程式語言 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 基於IEC 61131-3標準的編程軟體 160
4.6.1 MULTIPROG 161
4.6.2 OpenPCS 163
4.6.3 CoDesys 164
4.7 基於PC（PC-BASED）的控制技術及套用 164
4.7.1 基於PC的控制技術產生 164
4.7.2 基於PC的控制技術的發展 165
4.8 PAC在真空製鹽過程控制中的套用 170
4.8.1 真空製鹽工藝過程與控制要求 170
4.8.2 真空製鹽控制系統總體設計 170
4.8.3 真空製鹽過程PID控制方案及其實現 171
第5章 工業控制組態軟體 175
5.1 人機界面 175
5.2 組態軟體的產生及發展 176
5.3 組態軟體的功能需求 177
5.4 組態軟體系統構成與技術特色 178
5.4.1 組態軟體的總體結構及其相似性 178
5.4.2 組態軟體的功能部件 180
5.4.3 組態軟體技術特色 186
5.5 主要的組態軟體介紹 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 組態軟體的局限及功能擴展 199
5.6.1 組態軟體的功能局限性 199
5.6.2 用DDE擴展組態軟體功能 200
5.7 用組態軟體開發SCADA系統上位機人機界面 203
5.7.1 組態軟體選型 203
5.7.2 用組態軟體設計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規範 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 基於OPC的客戶機/伺服器數據交換模型 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規範 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批量伺服器 224
6.6 OPC伺服器與客戶程式設計 224
6.6.1 OPC伺服器設計 224
6.6.2 OPC客戶程式設計 226
6.6.3 OPC軟體工具包 227
6.6.4 互操作性測試 227
6.7 OPC UA規範 227
6.7.1 OPC UA規範提出的背景 227
6.7.2 OPC UA規範內容 230
6.8 OPC規範在TE過程模擬仿真與控制中的套用 234
6.8.1 TE過程模擬仿真與控制系統總體結構 234
6.8.2 基於OPC規範的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套用 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 安全儀表系統工程套用案例 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系統套用軟體開發 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 線上調試和運行 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 軟體抗干擾措施 308
8.6.4 空間抗干擾措施 310
第9章 SCADA系統套用案例分析 311
9.1 污染源線上監控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系統主要硬體設備選型 320
9.2.4 污水處理廠SCADA系統下位機PLC站控制軟體開發 324
9.2.5 基於OPC技術的上、下位機通信系統開發 335
9.2.6 污水處理廠SCADA系統上位機軟體開發 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 油田中心控制室軟體描述 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
