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王华忠 著 / 电子工业出版社 / 2010-01 / 平装
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监控与数据采集(SCADA)系统及其应用
《监控与数据采集(SCADA)系统及其应用》系统地介绍了监督控制与数据采集(SCADA)系统的组成和特点,对SCADA系统设计与开发中的关键技术,包括OPC规范、I/O接口与数据采集、IEC61131-3编程语言标准、工业控制组态软件、基于PC的控制、通信与网络技术和SCADA系统集成等作了详实的介绍,并通过实际应用案例来加深读者对内容的理解与掌握。此外,对SCADA系统开发中的一些典型软、硬件产品及其使用也做了介绍。
《监控与数据采集(SCADA)系统及其应用》侧重于SCADA系统应用与开发中的关键与主流技术和系统集成及其应用,注重实用性与新颖性。
第1章SCADA系统概述(1)1.1SCADA系统概念(1)1.2SCADA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)1.3SCADA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)1.4SCADA、PLC与DCS(11)1.5SCADA系统的应用(14)1.6SCADA系统国际标准(15)第2章数据通信与网络技术(16)2.1SCADA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)2.3.3RS-232C接口特性与串行通信(25)2.3.4RS-422与RS-485串行接口(27)2.3.5RS-485网络的主从式通信(28)2.3.6串口服务器(31)2.4Modbus通信协议(36)2.4.1Modbus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)2.6SCADA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)2.7Internet上的协议(57)2.7.1TCP协议(58)2.7.2UDP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)2.9SCADA系统中无线通信技术(69)2.9.1SCADA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)2.9.4GPRS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)3.1SCADA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)3.4.3PC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)4.1OPC的开发背景和历史(131)4.2OPC的关键技术与体系结构(133)4.2.1COM与DCOM技术(133)4.2.2COM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)4.3OPC分层模型结构与对象接口(137)4.3.1OPC分层模型结构(137)4.3.2OPC对象接口(138)4.4OPC接口与数据访问方法(140)4.4.1OPC接口(140)4.4.2OPC数据访问方法(141)4.5其他OPC规范(144)4.5.1OPC报警与事件(144)4.5.2OPC历史数据存取(144)4.5.3OPC批量服务器(145)4.6OPC服务器与客户程序设计(145)4.6.1OPC服务器设计(145)4.6.2OPC客户程序设计(147)4.6.3OPC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)5.4.1iFIx(168)5.4.2InTouch(170)5.4.3WinCC(172)5.4.4组态王(174)5.4.5WebAccess(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)5.7.3SCADA系统中数据报表开发(191)5.7.4SCADA系统人机界面的调试(192)第6章工业控制编程语言标准IEC61131-3(193)6.1IEC61131-3标准的产生与特点(193)6.1.1传统的PLC编程语言的不足(193)6.1.2IEC61131-3标准的产生(194)6.1.3IEC61131-3标准的特点(196)6.2IEC61131-3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)6.5IEC61131-3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IEC61131-3标准的编程软件(228)6.6.1MULTIPROG(229)6.6.2OpenPCS(231)6.6.3CoDesys(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)7.4.1SIMATICWinAC——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)7.5.1ISaGRAF简介(249)7.5.2用ISaGRAF开发嵌入式控制器程序(251)7.6PAC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)8.1SCADA系统设计概述(265)8.2SCADA系统设计原则(265)8.3SCADA系统设计与开发步骤(267)8.3.1SCADA系统需求分析与总体设计(267)8.3.2SCADA系统类型确定与设备选型(270)8.3.3SCADA系统应用软件开发(272)8.4控制策略与PID算法(275)8.4.1PID控制算法(275)8.4.2PLC中的PID控制指令(277)8.4.3PID控制器参数整定(280)8.5SCADA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)8.6SCADA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)9.4.2OPTO22SCADA系统解决方案(329)9.4.3SCADA系统设计与开发(332)参考文献(338)
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