監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集

內(nèi)容概要

　　本書(shū)系統(tǒng)地介紹了監(jiān)督控制與數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)，對(duì)SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)，包括OPC規(guī)范、I/O接口與數(shù)據(jù)采集、IEC61131-3編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)控制組態(tài)軟件、基于PC的控制、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和SCADA系統(tǒng)集成等進(jìn)行了詳實(shí)的介紹，并通過(guò)實(shí)際應(yīng)用案例來(lái)加深讀者對(duì)內(nèi)容的理解與掌握。此外，對(duì)SCADA系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的一些典型軟、硬件產(chǎn)品及其使用也做了介紹。本書(shū)側(cè)重于SCADA系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)集成及其應(yīng)用，注重實(shí)用性與新穎性。

書(shū)籍目錄

第1章 SCADA系統(tǒng)概述
1.1 SCADA系統(tǒng)概念
1.2 SCADA系統(tǒng)組成
1.2.1 下位機(jī)系統(tǒng)
1.2.2 上位機(jī)系統(tǒng)（監(jiān)控中心）
1.2.3 通信網(wǎng)絡(luò)
1.2.4 檢測(cè)和執(zhí)行設(shè)備
1.3 SCADA系統(tǒng)典型架構(gòu)
1.3.1 客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)
1.3.2 瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)
1.3.3 兩種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較
1.4 幾種工業(yè)控制系統(tǒng)及比較
1.4.1 集散控制系統(tǒng)
1.4.2 可編程控制器
1.4.3 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)
1.4.4 DCS與SCADA系統(tǒng)比較
1.5 SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用
1.6 SCADA系統(tǒng)信息安全與功能安全
1.6.1 控制系統(tǒng)功能安全
1.6.2 控制系統(tǒng)信息安全
第2章 數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
2.1 SCADA系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信
2.2 數(shù)據(jù)通信概述
2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成
2.2.2 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸讉€(gè)基本概念
2.2.3 差錯(cuò)控制
2.3 通用串行通信
2.3.1 串行通信參數(shù)
2.3.2 流量控制
2.3.3 RS-232C接口特性與串行通信
2.3.4 RS-422與RS-485串行接口
2.3.5 RS-485網(wǎng)絡(luò)的主從式通信
2.3.6 串口服務(wù)器
2.4 Modbus通信協(xié)議
2.4.1 Modbus 協(xié)議概述
2.4.2 常用Modbus 協(xié)議
2.5 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)
2.5.1 現(xiàn)場(chǎng)總線的體系結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)
2.5.2 幾種有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線
2.6 SCADA系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
2.6.1 通信網(wǎng)絡(luò)概述
2.6.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與分類(lèi)
2.6.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)
2.6.4 介質(zhì)訪問(wèn)控制方式
2.6.5 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與參考模型
2.7 Internet上的協(xié)議
2.7.1 TCP協(xié)議
2.7.2 UDP協(xié)議
2.7.3 網(wǎng)絡(luò)層IP協(xié)議
2.8 以太網(wǎng)與工業(yè)以太網(wǎng)
2.8.1 以太網(wǎng)
2.8.2 以太網(wǎng)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范
2.8.3 工業(yè)以太網(wǎng)
2.9 SCADA系統(tǒng)中無(wú)線通信技術(shù)
2.9.1 SCADA系統(tǒng)常用無(wú)線通信技術(shù)
2.9.2 短程無(wú)線通信技術(shù)
2.9.3 數(shù)傳電臺(tái)及其應(yīng)用
2.9.4 GPRS無(wú)線通信技術(shù)及其應(yīng)用
第3章 I/O接口與數(shù)據(jù)采集技術(shù)
3.1 SCADA系統(tǒng)I/O接口概述
3.2 I/O接口模塊
3.2.1 數(shù)字量模塊
3.2.2 模擬量模塊
3.3 基于PC的數(shù)據(jù)采集技術(shù)
3.3.1 常用的數(shù)據(jù)采集方法
3.3.2 數(shù)據(jù)采集中的I/O控制方式
3.4 基于PC的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)編程
3.4.1 基于DLL的數(shù)據(jù)采集
3.4.2 基于ActiveX的數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)
3.4.3 PC總線I/O板卡設(shè)備數(shù)據(jù)采集編程
3.5 PLC在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用
3.5.1 集成PLC與數(shù)據(jù)采集模塊的模擬量數(shù)據(jù)采集編程
3.5.2 用PLC與智能儀表配合進(jìn)行數(shù)據(jù)采集編程
3.5.3 用PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集編程
3.6 基于虛擬儀器的數(shù)據(jù)采集技術(shù)
3.6.1 虛擬儀器技術(shù)
3.6.2 虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)
3.7 基于Web的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控
3.7.1 基于Web的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控
3.7.2 利用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)
3.7.3 利用ASP實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)
第4章 工業(yè)控制數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)——OPC規(guī)范
4.1 OPC的開(kāi)發(fā)背景和歷史
4.2 OPC的關(guān)鍵技術(shù)與體系結(jié)構(gòu)
4.2.1 COM與DCOM技術(shù)
4.2.2 COM主要特性
4.2.3 基于OPC的客戶機(jī)/服務(wù)器數(shù)據(jù)交換模型
4.3 OPC分層模型結(jié)構(gòu)與對(duì)象接口
4.3.1 OPC 分層模型結(jié)構(gòu)
4.3.2 OPC對(duì)象接口
4.4 OPC接口與數(shù)據(jù)訪問(wèn)方法
4.4.1 OPC接口
4.4.2 OPC數(shù)據(jù)訪問(wèn)方法
4.5 其他OPC規(guī)范
4.5.1 OPC報(bào)警與事件
4.5.2 OPC歷史數(shù)據(jù)存取
4.5.3 OPC批量服務(wù)器
4.6 OPC服務(wù)器與客戶程序設(shè)計(jì)
4.6.1 OPC服務(wù)器設(shè)計(jì)
4.6.2 OPC 客戶程序設(shè)計(jì)
4.6.3 OPC軟件工具包
4.6.4 互操作性測(cè)試
4.7 組態(tài)軟件網(wǎng)絡(luò)OPC功能使用說(shuō)明
4.7.1 配置充當(dāng)OPC服務(wù)器的機(jī)器
4.7.2 組態(tài)軟件作為OPC客戶端與OPC服務(wù)器連接
第5章 工業(yè)控制組態(tài)軟件
5.1 組態(tài)軟件的產(chǎn)生及發(fā)展
5.2 組態(tài)軟件的功能需求
5.3 組態(tài)軟件系統(tǒng)構(gòu)成與技術(shù)特色
5.3.1 組態(tài)軟件的總體結(jié)構(gòu)及其相似性
5.3.2 組態(tài)軟件的功能部件
5.3.3 組態(tài)軟件的技術(shù)特色
5.3.4 組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢(shì)
5.4 主要的組態(tài)軟件介紹
5.4.1 iFIX
5.4.2 InTouch
5.4.3 WinCC
5.4.4 組態(tài)王
5.4.5 WebAccess
5.5 嵌入式組態(tài)軟件
5.5.1 嵌入式組態(tài)軟件的產(chǎn)生
5.5.2 嵌入式組態(tài)軟件的功能與特點(diǎn)
5.5.3 嵌入式組態(tài)軟件的構(gòu)成
5.6 組態(tài)軟件的局限及功能擴(kuò)展
5.6.1 組態(tài)軟件的功能局限性
5.6.2 用DDE擴(kuò)展組態(tài)軟件功能
5.7 用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)SCADA系統(tǒng)上位機(jī)人機(jī)界面
5.7.1 組態(tài)軟件選型
5.7.2 用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)SCADA人機(jī)界面
5.7.3 SCADA系統(tǒng)中數(shù)據(jù)報(bào)表開(kāi)發(fā)
5.7.4 SCADA系統(tǒng)人機(jī)界面的調(diào)試
第6章 工業(yè)控制編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn) IEC 61131-3
6.1 IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生與特點(diǎn)
6.1.1 傳統(tǒng)的PLC編程語(yǔ)言的不足
6.1.2 IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生
6.1.3 IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)
6.2 IEC 61131-3的基本內(nèi)容
6.2.1 語(yǔ)言元素
6.2.2 數(shù)據(jù)類(lèi)型
6.2.3 變量
6.3 程序組織單元
6.3.1 程序組織單元及其組成
6.3.2 功能
6.3.3 功能塊
6.3.4 程序
6.4 軟件和通信模型
6.4.1 軟件模型
6.4.2 通信模型
6.5 IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的5種編程語(yǔ)言
6.5.1 順序功能圖
6.5.2 梯形圖語(yǔ)言
6.5.3 功能塊圖
6.5.4 結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言
6.5.5 指令表語(yǔ)言
6.6 基于IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程軟件
6.6.1 MULTIPROG
6.6.2 OpenPCS
6.6.3 CoDesys
第7章 基于PC的控制技術(shù)
7.1 基于PC（PC-Based）的控制技術(shù)概述
7.1.1 基于PC的控制技術(shù)產(chǎn)生
7.1.2 基于PC控制中的操作系統(tǒng)
7.2 軟PLC控制技術(shù)
7.2.1 軟PLC控制系統(tǒng)架構(gòu)
7.2.2 幾種類(lèi)型的工業(yè)PC
7.2.3 軟PLC工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
7.2.4 軟PLC軟件 KingACT
7.3 基于PC的控制技術(shù)的發(fā)展
7.3.1 傳統(tǒng)基于PC的控制技術(shù)的局限性
7.3.2 可編程自動(dòng)化控制器（PAC）
7.4 西門(mén)子基于PC控制解決方案
7.5 用ISaGRAF開(kāi)發(fā)嵌入式控制器應(yīng)用程序
7.5.1 ISaGRAF簡(jiǎn)介
7.5.2 用ISaGRAF開(kāi)發(fā)嵌入式控制器程序
7.6 PAC在真空制鹽過(guò)程控制中的應(yīng)用
7.6.1 真空制鹽工藝過(guò)程與控制要求
7.6.2 真空制鹽控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
7.6.3 真空制鹽過(guò)程PID控制方案及其實(shí)現(xiàn)
第8章 SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)
8.1 SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述
8.2 SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
8.3 SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)步驟
8.3.1 SCADA系統(tǒng)需求分析與總體設(shè)計(jì)
8.3.2 SCADA系統(tǒng)類(lèi)型確定與設(shè)備選型
8.3.3 SCADA系統(tǒng)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)
8.4 控制策略與PID算法
8.4.1 PID控制算法
8.4.2 PLC中的PID控制指令
8.4.3 PID控制器參數(shù)整定
8.5 SCADA系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行
8.5.1 離線仿真調(diào)試

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   2.令牌環(huán)網(wǎng) 令牌（token）環(huán)網(wǎng)是IBM公司于1984年提出的，現(xiàn)在已成為IEEE 802.5環(huán)狀局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在在商用領(lǐng)域已經(jīng)很難再見(jiàn)到令牌環(huán)網(wǎng)，但由于其協(xié)議具有傳輸延遲的確定性的特點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域仍然占有一席之地。 這種介質(zhì)訪問(wèn)控制方法的基礎(chǔ)是令牌。令牌由IEEE 802.5幀中的SD、AC和ED字段組成，其中AC字段的第四位是令牌標(biāo)志位。令牌標(biāo)志位指出這是一個(gè)令牌，還是一個(gè)數(shù)據(jù)幀。該位為“0”是令牌，該位為“1”是數(shù)據(jù)幀。IEEE 802.5令牌環(huán)協(xié)議規(guī)定了介質(zhì)訪問(wèn)控制完成的幀發(fā)送和接收，其訪問(wèn)控制原理：當(dāng)無(wú)信息在環(huán)上傳送時(shí)，令牌處于“空閑”狀態(tài)，它沿環(huán)從一個(gè)工作站到另一個(gè)工作站不停地進(jìn)行傳遞。當(dāng)某一工作站準(zhǔn)備發(fā)送信息時(shí)，就必須等待，直到檢測(cè)并捕獲到經(jīng)過(guò)該站的令牌為止，然后，將令牌的控制標(biāo)志從“0”改為“1”，將令牌轉(zhuǎn)換為幀的起始序列，令牌轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)幀。這時(shí)環(huán)中沒(méi)有了令牌，只有數(shù)據(jù)幀繞環(huán)傳遞，實(shí)現(xiàn)了從環(huán)中刪除令牌，保證只有一個(gè)站點(diǎn)擁有發(fā)送數(shù)據(jù)的權(quán)利。每個(gè)站都隨時(shí)檢測(cè)經(jīng)過(guò)本站的幀，然后檢查識(shí)別幀中的目的MAC地址，看是否是本站。如果不是就直接轉(zhuǎn)發(fā)到下二站；如果是就接收幀，此時(shí)一邊復(fù)制全部有關(guān)信息，一邊繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)該幀。該幀沿環(huán)一周返回到發(fā)送站后，由源站將該幀從環(huán)上移走或緩存起來(lái)，并與發(fā)送前的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以檢查數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)恼_性。當(dāng)發(fā)送站發(fā)完最后一幀的最后一位時(shí)便重新產(chǎn)生令牌，將令牌標(biāo)志從“1”置為“0”，然后將令牌重新發(fā)送到環(huán)上，以便其他站有機(jī)會(huì)發(fā)送信息幀。 令牌環(huán)控制方式的優(yōu)點(diǎn)是能提供優(yōu)先權(quán)服務(wù)，有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，在重負(fù)載環(huán)路中，“令牌”以循環(huán)方式工作，效率較高。缺點(diǎn)是控制電路較復(fù)雜，令牌容易丟失。 3.令牌總線 令牌總線介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議就是IEEE 802.4。它類(lèi)似于令牌環(huán)，每一個(gè)站點(diǎn)都可以偵聽(tīng)其他站點(diǎn)所發(fā)的信息，只有持有令牌的站的才可以發(fā)送信息。令牌總線采用總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因而具有CSMA／CD結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕負(fù)載下延時(shí)小的優(yōu)點(diǎn)，又具有重負(fù)載時(shí)效率高，公平訪問(wèn)和傳輸距離較遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有傳送時(shí)間固定，可設(shè)置優(yōu)先級(jí)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是比較復(fù)雜，時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)大，工作站必須等多個(gè)無(wú)效的令牌傳送才可獲得令牌。

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《監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)及其應(yīng)用(第2版)》可作為自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)及儀器、電氣工程及其自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)大學(xué)本科生、研究生的教材，也可作為工控、自動(dòng)化領(lǐng)域工程技術(shù)人員的參考書(shū)。

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