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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DCS11

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 iFIX168

5.4.2 InTouch170

5.4.3 WinCC172

5.4.4组态王174

5.4.5 WebAccess176

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 61131-3193

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 MULTIPROG229

6.6.2 OpenPCS231

6.6.3 CoDesys232

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PC237

7.2.3软PLC工业控制系统设计238

7.2.4软PLC软件KingACT240

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