智能控制系统数字化技术

本书立足智能控制系统数字化技术前沿，系统地整合理论成果与工程实践经验，旨在构建适应产业变革的知识体系。内容包括智能控制系统、SCADA系统、数据通信与网络技术、SCADA系统设计与开发、GENESIS平台及应用、智能制造与数字孪生、MELSOFT Gemini平台及应用。本书涉及知识面广，注重产教深度融合，技术前瞻性强，重视理论与实践相结合。每章都配有思考题与习题，指导读者深入学习。

本书可作为工业控制工程师、智能制造技术研发人员的工具书，也适用于高等院校自动化、机器人工程、电气工程等专业本科生及研究生教学，兼顾应用型本科与高职院校电类专业的项目实训需求，助力培养新工科复合型人才，破解产业发展瓶颈。

前言

第1章智能控制系统

1.1控制系统发展概述

1.1.1机械化控制系统

1.1.2电气化控制系统

1.1.3数字化控制系统

1.1.4智能控制系统

1.2数字化技术概述

1.2.1数字化技术发展

1.2.2数字化技术种类

1.3组态技术概述

1.3.1基本概念

1.3.2计算机系统中“组态”的含义

1.3.3组态技术的发展

1.3.4组态监控系统的层次结构

1.3.5组态软件

1.4数字孪生技术概述

1.4.1数字孪生技术背景

1.4.2数字孪生软件设计思想

1.4.3数字孪生软件特点

1.4.4数字孪生软件功能

1.4.5典型数字孪生软件

1.4.6应用场景

本章小结

思考题与习题

第2章SCADA系统

2.1SCADA系统概念

2.2SCADA系统组成

2.2.1下位机系统

2.2.2上位机系统

2.2.3通信网络

2.2.4检测和执行机构

2.3SCADA系统典型架构

2.3.1C/S架构

2.3.2B/S架构

2.3.3系统架构对比

2.4SCADA与其他工业控制系统

2.4.1集散控制系统

2.4.2可编程逻辑控制器

2.4.3现场总线控制系统

2.4.4DCS与SCADA系统比较

2.5SCADA系统的应用

2.5.1电力系统

2.5.2高铁防灾系统

2.5.3楼宇自动化

2.5.4油气长距离输送

2.5.5其他应用

本章小结

思考题与习题

第3章数据通信与网络技术

3.1SCADA系统中的数据通信

3.2数据通信概述

3.2.1数据通信系统组成

3.2.2数据传输

3.2.3差错控制

3.3SCADA系统中的网络技术

3.3.1通信网络概述

3.3.2计算机网络拓扑结构与分类

3.3.3网络传输介质

3.3.4介质访问控制方式

3.3.5网络体系结构与参考模型

3.4SCADA系统中的5G通信技术

本章小结

思考题与习题

第4章SCADA系统设计与开发

4.1SCADA系统设计原则

4.2SCADA系统设计与开发步骤

4.2.1需求分析与总体设计

4.2.2类型确定与设备选型

4.2.3应用软件开发

4.3控制策略与控制算法

4.3.1PID控制算法

4.3.2先进控制算法

4.3.3自研控制算法

4.4SCADA系统调试与运行

4.4.1离线调试

4.4.2在线调试

本章小结

思考题与习题

第5章GENESIS平台及应用

5.1GENESIS平台

5.1.1GENESIS简介

5.1.2GENESIS特点

5.1.3适用职能

5.2核心功能

5.2.1Workbench

5.2.2GraphWorX

5.2.3AssetWorX

5.2.4AlarmWorX

5.2.5Hyper Historian

5.2.6TrendWorX

5.2.7DataWorX

5.2.8IoTWorX

5.2.9AnalytiX

5.2.10KPIWorX

5.2.11ReportWorX

5.2.12WebHMI

5.2.13MobileHMI

5.2.14FDDWorX

5.2.15GridWorX

5.2.16BridgeWorX

5.2.17RecipeWorX

5.2.18ScheduleWorX

5.2.19ScriptWorX

5.2.20Workflow

5.3GENESIS解决方案

5.4GENESIS案例1：油库管理系统

5.4.1系统概述

5.4.2项目需求分析

5.4.3GENESIS64安装

5.4.4创建项目

5.4.5配置数据源

5.4.6配置数据连接

5.4.7配置资产

5.4.8使用GraphWorX配置显示

5.5GENESIS案例2：基于多源数据的煤矿开采智能监控系统

5.5.1系统概述

5.5.2设计与实现

本章小结

思考题与习题

第6章智能制造与数字孪生

6.1智能制造与数字孪生概述

6.1.1智能制造技术

6.1.2数字孪生技术

6.2建模技术与优化调度理论

6.2.1建模技术

6.2.2优化调度理论

6.3数字孪生建模技术

6.3.1数字孪生模型

6.3.2数字孪生五维模型

6.3.3数字孪生模型的设计与评估

6.4数字孪生应用案例

6.4.1基于数字孪生的航空发动机生命周期管理

6.4.2基于数字孪生的装配工艺平台

6.4.3基于数字孪生的微型电芯物流仓储系统

6.5典型数字孪生软件

6.5.1Virtual Universe Pro

6.5.2DRP三维数字化工厂仿真软件

6.5.3EcoStruxure Machine Expert Twin

6.5.4MELSOFT Gemini

本章小结

思考题与习题

第7章MELSOFT Gemini平台及应用

7.1MELSOFT Gemini特点

7.2系统功能

7.3界面及功能设置

7.3.1布局界面及功能

7.3.2数据导入界面及功能

7.3.3连通性界面及功能

7.3.4运行模拟界面及功能

7.3.5工艺建模界面及功能

7.3.6组件建模界面及功能

7.3.7机器人编程界面及功能

7.3.8数据导出界面及功能

7.4数字孪生应用案例分析

7.4.1基于MELSOFT Gemini的激光雕刻系统数字孪生建模与仿真

7.4.2基于MELSOFT Gemini的高尔夫球包装机数字孪生系统

本章小结

思考题与习题

参考文献