监控与数据采集（SCADA）系统及其应用 第2版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 3

1.2.2上位机系统（监控中心） 6

1.2.3通信网络 8

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 10

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几种工业控制系统及比较 12

1.4.1集散控制系统 12

1.4.2可编程控制器 13

1.4.3现场总线控制系统 13

1.4.4 DCS与SCADA系统比较 14

1.5 SCADA系统的应用 16

1.6 SCADA系统信息安全与功能安全 18

1.6.1控制系统功能安全 18

1.6.2控制系统信息安全 19

第2章 数据通信与网络技术 20

2.1 SCADA系统中的数据通信 20

2.2数据通信概述 21

2.2.1数据通信系统组成 21

2.2.2数据传输的几个基本概念 22

2.2.3差错控制 24

2.3通用串行通信 26

2.3.1串行通信参数 26

2.3.2流量控制 27

2.3.3 RS-232C接口特性与串行通信 28

2.3.4 RS-422与RS-485串行接口 30

2.3.5 RS-485网络的主从式通信 31

2.3.6串口服务器 34

2.4 Modbus通信协议 38

2.4.1 Modbus协议概述 38

2.4.2常用Modbus协议 40

2.5现场总线技术 41

2.5.1现场总线的体系结构与特点 41

2.5.2几种有影响的现场总线 43

2.6 SCADA系统中的网络技术 46

2.6.1通信网络概述 47

2.6.2计算机网络拓扑结构与分类 47

2.6.3网络传输介质 49

2.6.4介质访问控制方式 55

2.6.5网络体系结构与参考模型 57

2.7 Internet上的协议 59

2.7.1 TCP协议 59

2 7.2 UDP协议 62

2.7.3网络层IP协议 64

2.8以太网与工业以太网 66

2.8.1以太网 66

2.8.2以太网的物理层和数据链路层规范 66

2.8.3工业以太网 67

2.9 SCADA系统中无线通信技术 71

2.9.1 SCADA系统常用无线通信技术 71

2.9.2短程无线通信技术 72

2.9.3数传电台及其应用 76

2.9.4 GPRS无线通信技术及其应用 81

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 I/O接口模块 86

3.2.1数字量模块 86

3.2.2模拟量模块 89

3.3基于PC的数据采集技术 89

3.3.1常用的数据采集方法 89

3.3.2数据采集中的I/O控制方式 91

3.4基于PC的数据采集系统编程 93

3.4.1基于DLL的数据采集 95

3.4.2基于ActiveX的数据采集程序设计 96

3.4.3 PC总线I/O板卡设备数据采集编程 99

3.5 PLC在数据采集系统中的应用 102

3.5.1集成PLC与数据采集模块的模拟量数据采集编程 102

3.5.2用PLC与智能仪表配合进行数据采集编程 104

3.5.3用PLC进行数据采集编程 108

3.6基于虚拟仪器的数据采集技术 112

3.6.1虚拟仪器技术 112

3.6.2虚拟仪器软件开发平台 112

3.7基于Web的远程数据采集与监控 118

3.7.1基于Web的远程数据采集与监控 119

3.7.2利用组态软件实现数据的远程访问 120

3.7.3利用ASP实现数据的远程访问 121

第4章 工业控制数据交换标准——OPC规范 123

4.1 OPC的开发背景和历史 123

4.2 OPC的关键技术与体系结构 125

4.2.1 COM与DCOM技术 125

4.2.2 COM主要特性 127

4.2.3基于OPC的客户机/服务器数据交换模型 128

4.3 OPC分层模型结构与对象接口 129

4.3.1 OPC分层模型结构 129

4.3.2 OPC对象接口 130

4.4 OPC接口与数据访问方法 132

4.4.1 OPC接口 132

4.4.2 OPC数据访问方法 133

4.5其他OPC规范 135

4.5.1 OPC报警与事件 135

4.5.2 OPC历史数据存取 136

4.5.3 OPC批量服务器 136

4.6 OPC服务器与客户程序设计 137

4.6.1 OPC服务器设计 137

4.6.2 OPC客户程序设计 138

4.6.3 OPC软件工具包 139

4.6.4互操作性测试 139

4.7组态软件网络OPC功能使用说明 139

4.7.1配置充当OPC服务器的机器 140

4.7.2组态软件作为OPC客户端与OPC服务器连接 141

第5章 工业控制组态软件 145

5.1组态软件的产生及发展 145

5.2组态软件的功能需求 146

5.3组态软件系统构成与技术特色 147

5.3.1组态软件的总体结构及其相似性 147

5.3.2组态软件的功能部件 149

5.3.3组态软件的技术特色 155

5.3.4组态软件的发展趋势 156

5.4主要的组态软件介绍 158

5.4.1 iFIX 158

5.4.2 InTouch 160

5.4.3 WinCC 161

5.4.4组态王 163

5.4.5 WebAccess 165

5.5嵌入式组态软件 167

5.5.1嵌入式组态软件的产生 167

5.5.2嵌入式组态软件的功能与特点 168

5.5.3嵌入式组态软件的构成 169

5.6组态软件的局限及功能扩展 169

5.6.1组态软件的功能局限性 169

5.6.2用DDE扩展组态软件功能 171

5.7用组态软件开发SCADA系统上位机人机界面 173

5.7.1组态软件选型 174

5.7.2用组态软件设计SCADA人机界面 175

5.7.3 SCADA系统中数据报表开发 178

5.7.4 SCADA系统人机界面的调试 179

第6章 工业控制编程语言标准IEC 61131-3 180

6.1 IEC 61131-3标准的产生与特点 180

6.1.1传统的PLC编程语言的不足 180

6.1.2 IEC 61131-3标准的产生 181

6.1.3 IEC 61131-3标准的特点 182

6.2 IEC 61131-3的基本内容 184

6.2.1语言元素 185

6.2.2数据类型 191

6.2.3变量 193

6.3程序组织单元 199

6.3.1程序组织单元及其组成 199

6.3.2功能 201

6.3.3功能块 202

6.3.4程序 203

6.4软件和通信模型 204

6.4.1软件模型 204

6.4.2通信模型 207

6.5 IEC 61131-3标准的5种编程语言 208

6.5.1顺序功能图 209

6.5.2梯形图语言 210

6.5.3功能块图 210

6.5.4结构化文本语言 212

6.5.5指令表语言 212

6.6基于IEC 61131-3标准的编程软件 213

6.6.1 MULTIPROG 214

6.6.2 OpenPCS 216

6.6.3 CoDesys 217

第7章 基于PC的控制技术 218

7.1基于PC（PC-Based）的控制技术概述 218

7.1.1基于PC的控制技术产生 218

7.1.2基于PC控制中的操作系统 219

7.2软PLC控制技术 220

7.2.1软PLC控制系统架构 220

7.2.2几种类型的工业PC 222

7.2.3软PLC工业控制系统设计 223

7.2.4软PLC软件KingACT 224

7.3基于PC的控制技术的发展 227

7.3.1传统基于PC的控制技术的局限性 227

7.3.2可编程自动化控制器（PAC） 228

7.4西门子基于PC控制解决方案 230

7.5用ISaGRAF开发嵌入式控制器应用程序 231

7.5.1 ISaGRAF简介 231

7.5.2用ISaGRAF开发嵌入式控制器程序 233

7.6 PAC在真空制盐过程控制中的应用 241

7.6.1真空制盐工艺过程与控制要求 241

7.6.2真空制盐控制系统总体设计 241

7.6.3真空制盐过程PID控制方案及其实现 242

第8章SCADA系统设计与开发 246

8.1 SCADA系统设计概述 246

8.2 SCADA系统设计原则 246

8.3 SCADA系统设计与开发步骤 248

8.3.1 SCADA系统需求分析与总体设计 248

8.3.2 SCADA系统类型确定与设备选型 251

8.3.3 SCADA系统应用软件开发 253

8.4控制策略与PID算法 255

8.4.1 PID控制算法 256

8.4.2 PLC中的PID控制指令 257

8.4.3 PID控制器参数整定 260

8.5 SCADA系统调试与运行 261

8.5.1离线仿真调试 262

8.5.2在线调试和运行 263

8.6 SCADA系统可靠性设计 264

8.6.1供电抗干扰措施 264

8.6.2接地抗干扰措施 265

8.6.3软件抗干扰措施 267

8.6.4空间抗干扰措施 268

第9章SCADA系统应用案例分析 269

9.1污染源在线监控SCADA系统设计与实现 269

9.1.1概述 269

9.1.2系统结构与特点 270

9.1.3系统配置及功能 271

9.2污水处理厂SCADA系统设计与开发 273

9.2.1概述 273

9.2.2污水处理厂SCADA系统结构与功能 275

9.2.3污水处理厂SCADA系统主要硬件设备选型 278

9.2.4污水处理厂SCADA系统下位机PLC站控制软件开发 281

9.2.5基于OPC技术的上、下位机通信系统开发 292

9.2.6污水处理厂SCADA系统上位机软件开发 294

9.2.7系统调试与运行 297

9.3油田抽油机SCADA系统设计与开发 297

9.3.1油田抽油机SCADA系统组成 297

9.3.2油田中心控制室软件描述 299

9.3.3抽油机现场控制器 302

9.3.4油井自动计量控制器 305

9.4原油输送管线SCADA系统设计与开发 306

9.4.1概述 306

9.4.2 OPTO 22 SCADA系统解决方案 306

9.4.3原油输送管线SCADA系统设计与开发 309

参考文献 315