监控与数据采集（SCADA）系统及其应用PDF电子书下载

第1章SCADA系统概述 1

1.1 SCADA系统概念 1

1.2 SCADA系统组成 2

1.2.1下位机系统 2

1.2.2上位机系统（监控中心） 5

1.2.3通信网络 7

1.2.4检测和执行设备 8

1.3 SCADA系统典型架构 9

1.3.1客户机／服务器结构 9

1.3.2浏览器／服务器结构 10

1.3.3两种系统结构比较 11

1.4 SCADA、 PLC与DCS 11

1.5 SCADA系统的应用 14

1.6 SCADA系统国际标准 15

第2章 数据通信与网络技术 16

2.1 SCADA系统中的数据通信 16

2.2数据通信概述 17

2.2.1数据通信系统组成 17

2.2.2数据传输的几个基本概念 18

2.2.3差错控制 20

2.3通用串行通信 22

2.3.1串行通信参数 23

2.3.2流量控制 24

2.3.3 RS-232C接口特性与串行通信 25

2.3.4 RS-422与RS-485串行接口 27

2.3.5 RS-485网络的主从式通信 28

2.3.6串口服务器 31

2.4 Modbus通信协议 36

2.4.1 Modbus协议概述 36

2.4.2常用Modbus协议 37

2.5现场总线技术 39

2.5.1现场总线的体系结构与特点 39

2.5.2几种有影响的现场总线 40

2.6 SCADA系统中的网络技术 44

2.6.1通信网络概述 44

2.6.2计算机网络拓扑结构与分类 45

2.6.3网络传输介质 47

2.6.4介质访问控制方式 52

2.6.5网络体系结构与参考模型 55

2.7 Internet上的协议 57

2.7.1 TCP协议 58

2.7.2 UDP协议 60

2.7.3网络层IP协议 62

2.8以太网与工业以太网 64

2.8.1以太网 64

2.8.2以太网的物理层和数据链路层规范 65

2.8.3工业以太网 65

2.9 SCADA系统中无线通信技术 69

2.9.1 SCADA系统常用无线通信技术 69

2.9.2短程无线通信技术 71

2.9.3数传电台及其应用 75

2.9.4 GPRS无线通信技术及其应用 80

第3章I/O接口与数据采集技术 85

3.1 SCADA系统I/O接口概述 85

3.2过程I/O接口 86

3.2.1模拟量输入通道 86

3.2.2模拟量输出通道 92

3.2.3开关量输入／输出通道 95

3.3基于PC的数据采集技术 96

3.3.1常用的数据采集方法 96

3.3.2数据采集中的I/O控制方式 98

3.4基于PC的数据采集系统编程 100

3.4.1基于DLL的数据采集 101

3.4.2基于ActiveX的数据采集程序设计 103

3.4.3 PC总线I／O板卡设备数据采集编程 106

3.5基于PLC的数据采集系统编程 109

3.5.1用PLC与数据采集模块进行模拟量采集编程 109

3.5.2用PLC与智能仪表配合进行数据采集编程 111

3.5.3用PLC进行数据采集编程 114

3.6基于虚拟仪器的数据采集技术 118

3.6.1虚拟仪器技术 118

3.6.2虚拟仪器软件开发平台 119

3.7基于Web的远程数据采集与监控 125

3.7.1基于Web的远程数据采集与监控 126

3.7.2利用组态软件实现数据的远程访问 127

3.7.3利用ASP实现数据的远程访问 129

第4章 工业控制数据交换标准——OPC规范 131

4.1 OPC的开发背景和历史 131

4.2 OPC的关键技术与体系结构 133

4.2.1 COM与DCOM技术 133

4.2.2 COM主要特性 135

4.2.3基于OPC的客户机／服务器数据交换模型 136

4.3 OPC分层模型结构与对象接口 137

4.3.1 OPC分层模型结构 137

4.3.2 OPC对象接口 138

4.4 OPC接口与数据访问方法 140

4.4.1 OPC接口 140

4.4.2 OPC数据访问方法 141

4.5其他OPC规范 144

4.5.1 OPC报警与事件 144

4.5.2 OPC历史数据存取 144

4.5.3 OPC批量服务器 145

4.6 OPC服务器与客户程序设计 145

4.6.1 OPC服务器设计 145

4.6.2 OPC客户程序设计 147

4.6.3 OPC软件工具包 147

4.6.4互操作性测试 148

4.7组态软件网络OPC功能使用说明 148

4.7.1配置充当OPC服务器的机器 148

4.7.2组态软件作为OPC客户端与OPC服务器连接 150

第5章 工业控制组态软件 154

5.1组态软件的产生及发展 154

5.2组态软件的功能需求 155

5.3组态软件系统构成与技术特色 156

5.3.1组态软件的总体结构及其相似性 156

5.3.2组态软件的功能部件 158

5.3.3组态软件技术特色 164

5.3.4组态软件的发展趋势 166

5.4主要的组态软件介绍 168

5.4.1 iFIX 168

5.4.2 InTouch 170

5.4.3 WinCC 172

5.4.4组态王 174

5.4.5 WebAccess 176

5.5嵌入式组态软件 180

5.5.1嵌入式组态软件的产生 180

5.5.2嵌入式组态软件的功能与特点 181

5.5.3嵌入式组态软件的构成 181

5.6组态软件的局限及功能扩展 182

5.6.1组态软件的功能局限性 182

5.6.2用DDE扩展组态软件功能 184

5.7用组态软件开发SCADA系统上位机人机界面 186

5.7.1组态软件选型 186

5.7.2用组态软件设计SCADA人机界面 188

5.7.3 SCADA系统中数据报表开发 191

5.7.4 SCADA系统人机界面的调试 192

第6章 工业控制编程语言标准IEC 61131-3 193

6.1 IEC61131-3标准的产生与特点 193

6.1.1传统的PLC编程语言的不足 193

6.1.2 IEC 61131-3标准的产生 194

6.1.3 IEC 61131-3标准的特点 196

6.2 IEC 61131-3的基本内容 197

6.2.1语言元素 198

6.2.2数据类型 204

6.2.3变量 207

6.3程序组织单元 213

6.3.1程序组织单元及其组成 213

6.3.2功能 215

6.3.3功能块 217

6.3.4程序 218

6.4软件、通信和功能模型 219

6.4.1软件模型 219

6.4.2通信模型 221

6.5 IEC 61131-3标准的5种编程语言 223

6.5.1顺序功能图 223

6.5.2梯形图语言 225

6.5.3功能块图 226

6.5.4结构化文本语言 226

6.5.5指令表语言 228

6.6基于IEC 61131-3标准的编程软件 228

6.6.1 MULTIPROG 229

6.6.2 OpenPCS 231

6.6.3 CoDesys 232

第7章 基于PC的控制技术 233

7.1基于PC （PC-Based）的控制技术概述 233

7.1.1基于PC的控制技术产生 233

7.1.2基于PC控制中的操作系统 234

7.2软PLC控制技术 236

7.2.1软PLC控制系统架构 236

7.2.2几种类型的工业PC 237

7.2.3软PLC工业控制系统设计 238

7.2.4软PLC软件KingACT 240

7.3基于PC的控制技术的发展 243

7.3.1传统基于PC的控制技术的局限性 243

7.3.2可编程自动化控制器（PAC） 244

7.4西门子基于PC控制解决方案 246

7.4.1 SIMATIC WinAC——基于PC的自动化控制产品系列 246

7.4.2西门子基于PC的自动化的优点 247

7.5用ISaGRAF开发嵌入式控制器应用程序 249

7.5.1 ISaGRAF简介 249

7.5.2用ISaGRAF开发嵌入式控制器程序 251

7.6 PAC在真空制盐过程控制中的应用 260

7.6.1真空制盐工艺过程与控制要求 260

7.6.2真空制盐控制系统总体设计 260

7.6.3真空制盐过程PID控制方案及其实现 261

第8章SCADA系统设计与开发 265

8.1 SCADA系统设计概述 265

8.2 SCADA系统设计原则 265

8.3 SCADA系统设计与开发步骤 267

8.3.1 SCADA系统需求分析与总体设计 267

8.3.2 SCADA系统类型确定与设备选型 270

8.3.3 SCADA系统应用软件开发 272

8.4控制策略与PID算法 275

8.4.1 PID控制算法 275

8.4.2 PLC中的PID控制指令 277

8.4.3 PID控制器参数整定 280

8.5 SCADA系统调试与运行 282

8.5.1离线仿真调试 282

8.5.2在线调试和运行 283

8.6 SCADA系统可靠性设计 284

8.6.1供电抗干扰措施 284

8.6.2接地抗干扰措施 285

8.6.3软件抗干扰措施 287

8.6.4空间抗干扰措施 288

第9章SCADA系统应用案例分析 290

9.1污染源在线监控SCADA系统设计与实现 291

9.1.1概述 291

9.1.2系统结构与特点 291

9.1.3系统配置及功能 293

9.2污水处理厂SCADA系统设计与开发 295

9.2.1概述 295

9.2.2污水处理厂SCADA系统结构与功能 296

9.2.3污水厂SCADA系统主要硬件设备选型 299

9.2.4污水处理厂SCADA系统下位机PLC站控制软件开发 303

9.2.5基于OPC技术的上、下位机通信系统开发 314

9.2.6污水处理厂SCADA系统上位机软件开发 316

9.2.7系统调试与运行 319

9.3油田抽油机SCADA系统设计与开发 320

9.3.1油田抽油机SCADA系统组成 320

9.3.2油田中心控制室软件描述 321

9.3.3抽油机现场控制器 324

9.3.4油井自动计量控制器 327

9.4原油输送管线SCADA系统设计与开发 328

9.4.1概述 328

9.4.2 OPTO 22 SCADA系统解决方案 329

9.4.3 SCADA系统设计与开发 332

参考文献 339