前言

SCADA是英文“Supervisory Control And Data Acquisition”的簡稱，翻譯成中文就是“監控與數據采集”，有些文獻也簡略為監控系統。一般來講，SCADA系統特指分布式計算機測控系統，主要用于測控點十分分散、分布范圍廣泛的生產過程或設備的監控，在通常情況下，測控現場是無人或少人值班，如城市排水泵站遠程監控系統、城市煤氣管網遠程監控、電力行業調度自動化等。SCADA系統在硬件上不如DCS或FCS等系統緊湊和專用，但系統更加開放和多樣，組成更加靈活。SCADA系統在控制層面上至少具有兩層結構以及連接兩個控制層的通信網絡，這兩層設備是處于測控現場的數據采集與控制終端設備（通常稱作下位機——Slaver Computer）和位于中控室的集中監視、管理和遠程監控計算機（上位機——Master Computer）。

由于SCADA系統的應用領域極其廣泛，而不同應用領域的特點和監控要求又導致SCADA系統解決方案的多樣性和行業特征，從而導致對SCADA系統的認識有所不同。但不論在哪個領域應用，用戶對SCADA系統的功能要求是一致的。從其名稱可以看出，其包含兩個層次的基本功能：數據采集和監督控制。因而，SCADA系統在系統結構、功能、開發工具等方面是有許多共性的，本書正是針對性地介紹SCADA系統中的共性內容，特別是近些年來控制領域出現的一些新的技術和規范。

全書共9章，主要內容介紹如下。

第1章是SCADA系統概述，主要介紹什么是SCADA系統，系統組成、功能、特點及其應用，對SCADA系統與DCS和PLC也進行了比較。

第2章是數據通信與網絡技術，主要介紹SCADA系統中常用的通信手段和技術，由于SCADA系統廣泛用于測控點較為分散、測控設備分布范圍廣的領域，因此，實現通信的手段和技術很多，涵蓋了目前主流的有線與無線通信。

第3章是I/O接口與數據采集技術，主要介紹了數據采集中有關輸入/輸出接口知識、SCADA系統中常用的數據采集方法與編程、基于Internet的數據采集等。

第4章是工業控制數據交換標準——OPC規范，主要介紹了OPC規范的產生、特點、主要內容、OPC的體系結構和OPC服務器與客戶程序開發及應用。

第5章是工業控制組態軟件，主要介紹了組態軟件的產生和發展歷史、組態軟件的主要功能和組成、主流的組態軟件產品及嵌入式組態軟件技術，對采用組態軟件開發SCADA系統人機界面也做了詳細介紹。

第6章是工業控制編程語言標準IEC61131-3，主要介紹了該標準的產生、特點、基本內容，特別是對公共元素和編程語言做了比較系統介紹，最后還介紹了幾種支持該標準的軟件產品。

第7章是基于PC的控制技術，主要介紹了該技術的產生背景和特點、系統結構、主要的產品和解決方案，特別是對基于該技術產生的新型控制器——可編程自動化控制器做了分析。

第8章是SCADA系統設計與開發，主要介紹了SCADA系統開發的原則、步驟、控制策略與PID算法、調試與運行、可靠性設計及抗干擾措施等。

第9章是SCADA系統應用案例分析，介紹了幾個富有特色的應用案例。

這9章內容中，第1章內容是SCADA系統概述，第3、6和7章與SCADA系統下位機關系比較緊密，而第5章與上位機關系緊密，第2、4章屬于SCADA系統中的上、下位機通信內容，這些內容都是屬于SCADA系統開發中的關鍵技術。第8章是關于SCADA系統集成，而第9章是案例分析，綜合利用了前8章的內容。除了第9章外，在第2～7章也都有相應的實例。

作者長期以來從事計算機控制及SCADA系統的教學與系統開發，于2004年就編寫了相關的講義，在全日制本科生和成教學生中使用，取得了較好的效果。結合作者的經驗、體會、SCADA系統相關技術的發展和大量相關的技術文獻，作者編寫了該書。

本書除葉西寧副教授編寫了3.2節部分內容外，其他章節都由王華忠編著。研究生王洪鵬、謝宏健和蔣健雷等幫助繪制了部分插圖，在此表示感謝。本書的編寫得到了華東理工大學繼續教育學院領導和教材出版基金支持，在此特表感謝。此外，作者還要感謝華東理工大學信息科學與工程學院領導和自動化系教師的關心和支持。感謝西門子自動化與驅動、北京亞控科技、北京安控科技、美國OPTO 22、中國臺灣研華科技、中國臺灣泓格科技、上海寶昌自動化、深圳華夏盛等提供的技術資料。在編寫過程中還參考了許多書籍和資料，在此也向有關作者表示感謝。

為便于教學，凡采用本書作為教材的，作者免費提供電子教案，可在華信教育資源網（www.hxedu.com.cn）下載。

由于時間和編著者的水平所限，疏漏在所難免，懇請讀者提出批評建議，以便進一步修訂，同時歡迎大家交流討論，作者的E-mail是：hzwang@ecust.edu.cn。

編著者

2009年8月于上海