前言

SCADA是英文“Supervisory Control And Data Acquisition”的简称，翻译成中文就是“监控与数据采集”，有些文献也简略为监控系统。一般来讲，SCADA系统特指分布式计算机测控系统，主要用于测控点十分分散、分布范围广泛的生产过程或设备的监控，在通常情况下，测控现场是无人或少人值班，如城市排水泵站远程监控系统、城市煤气管网远程监控、电力行业调度自动化等。SCADA系统在硬件上不如DCS或FCS等系统紧凑和专用，但系统更加开放和多样，组成更加灵活。SCADA系统在控制层面上至少具有两层结构以及连接两个控制层的通信网络，这两层设备是处于测控现场的数据采集与控制终端设备（通常称作下位机——Slaver Computer）和位于中控室的集中监视、管理和远程监控计算机（上位机——Master Computer）。

由于SCADA系统的应用领域极其广泛，而不同应用领域的特点和监控要求又导致SCADA系统解决方案的多样性和行业特征，从而导致对SCADA系统的认识有所不同。但不论在哪个领域应用，用户对SCADA系统的功能要求是一致的。从其名称可以看出，其包含两个层次的基本功能：数据采集和监督控制。因而，SCADA系统在系统结构、功能、开发工具等方面是有许多共性的，本书正是针对性地介绍SCADA系统中的共性内容，特别是近些年来控制领域出现的一些新的技术和规范。

全书共9章，主要内容介绍如下。

第1章是SCADA系统概述，主要介绍什么是SCADA系统，系统组成、功能、特点及其应用，对SCADA系统与DCS和PLC也进行了比较。

第2章是数据通信与网络技术，主要介绍SCADA系统中常用的通信手段和技术，由于SCADA系统广泛用于测控点较为分散、测控设备分布范围广的领域，因此，实现通信的手段和技术很多，涵盖了目前主流的有线与无线通信。

第3章是I/O接口与数据采集技术，主要介绍了数据采集中有关输入/输出接口知识、SCADA系统中常用的数据采集方法与编程、基于Internet的数据采集等。

第4章是工业控制数据交换标准——OPC规范，主要介绍了OPC规范的产生、特点、主要内容、OPC的体系结构和OPC服务器与客户程序开发及应用。

第5章是工业控制组态软件，主要介绍了组态软件的产生和发展历史、组态软件的主要功能和组成、主流的组态软件产品及嵌入式组态软件技术，对采用组态软件开发SCADA系统人机界面也做了详细介绍。

第6章是工业控制编程语言标准IEC61131-3，主要介绍了该标准的产生、特点、基本内容，特别是对公共元素和编程语言做了比较系统介绍，最后还介绍了几种支持该标准的软件产品。

第7章是基于PC的控制技术，主要介绍了该技术的产生背景和特点、系统结构、主要的产品和解决方案，特别是对基于该技术产生的新型控制器——可编程自动化控制器做了分析。

第8章是SCADA系统设计与开发，主要介绍了SCADA系统开发的原则、步骤、控制策略与PID算法、调试与运行、可靠性设计及抗干扰措施等。

第9章是SCADA系统应用案例分析，介绍了几个富有特色的应用案例。

这9章内容中，第1章内容是SCADA系统概述，第3、6和7章与SCADA系统下位机关系比较紧密，而第5章与上位机关系紧密，第2、4章属于SCADA系统中的上、下位机通信内容，这些内容都是属于SCADA系统开发中的关键技术。第8章是关于SCADA系统集成，而第9章是案例分析，综合利用了前8章的内容。除了第9章外，在第2～7章也都有相应的实例。

作者长期以来从事计算机控制及SCADA系统的教学与系统开发，于2004年就编写了相关的讲义，在全日制本科生和成教学生中使用，取得了较好的效果。结合作者的经验、体会、SCADA系统相关技术的发展和大量相关的技术文献，作者编写了该书。

本书除叶西宁副教授编写了3.2节部分内容外，其他章节都由王华忠编著。研究生王洪鹏、谢宏健和蒋健雷等帮助绘制了部分插图，在此表示感谢。本书的编写得到了华东理工大学继续教育学院领导和教材出版基金支持，在此特表感谢。此外，作者还要感谢华东理工大学信息科学与工程学院领导和自动化系教师的关心和支持。感谢西门子自动化与驱动、北京亚控科技、北京安控科技、美国OPTO 22、中国台湾研华科技、中国台湾泓格科技、上海宝昌自动化、深圳华夏盛等提供的技术资料。在编写过程中还参考了许多书籍和资料，在此也向有关作者表示感谢。

为便于教学，凡采用本书作为教材的，作者免费提供电子教案，可在华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）下载。

由于时间和编著者的水平所限，疏漏在所难免，恳请读者提出批评建议，以便进一步修订，同时欢迎大家交流讨论，作者的E-mail是：hzwang@ecust.edu.cn。

编著者

2009年8月于上海