工業(yè)過程控制及安全技術(shù)

目 錄
第1章 緒 論\t（1）
1．1 安全系統(tǒng)工程相關(guān)概念\t（1）
1．1．1 安全與安全標(biāo)準(zhǔn)\t（1）
1．1．2 安全系統(tǒng)\t（1）
1．1．3 系統(tǒng)工程\t（2）
1．1．4 安全系統(tǒng)工程\t（2）
1．2 安全系統(tǒng)工程的研究對(duì)象、內(nèi)容與特點(diǎn)\t（3）
1．2．1 安全系統(tǒng)工程的研究對(duì)象\t（3）
1．2．2 安全系統(tǒng)工程的內(nèi)容\t（4）
1．2．3 安全系統(tǒng)工程的特點(diǎn)\t（6）
1．3 工業(yè)生產(chǎn)安全\t（7）
1．3．1 工業(yè)生產(chǎn)安全問題\t（7）
1．3．2 工業(yè)生產(chǎn)安全的主要保障措施\t（7）
1．4 本書內(nèi)容介紹與安排\t（8）
復(fù)習(xí)思考題\t（10）
第2章 工業(yè)控制系統(tǒng)及其基本安全策略\t（11）
2．1 工業(yè)控制系統(tǒng)概述\t（11）
2．1．1 工業(yè)自動(dòng)化的一般概念\t（11）
2．1．2 工業(yè)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)\t（13）
2．1．3 工業(yè)控制系統(tǒng)的組成\t（18）
2．2 工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)\t（24）
2．2．1 工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展\t（24）
2．2．2 控制裝置（控制器）的類型\t（29）
2．2．4 工業(yè)控制系統(tǒng)人機(jī)界面技術(shù)\t（37）
2．2．5 工業(yè)控制系統(tǒng)控制器編程技術(shù)及語言規(guī)范\t（39）
2．2．6 工業(yè)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信及其功能安全\t（42）
2．2．7 工業(yè)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換規(guī)范―OPC與OPC UA\t（44）
2．3 集散控制系統(tǒng)\t（48）
2．3．1 集散控制系統(tǒng)概述\t（48）
2．3．2 集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)\t（49）
2．3．3 集散控制系統(tǒng)的組成\t（50）
2．4 監(jiān)督控制與數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)\t（57）
2．4．1 SCADA系統(tǒng)的概述\t（57）
2．4．2 SCADA系統(tǒng)的組成\t（58）
2．4．3 SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用\t（61）
2．4．4 SCADA系統(tǒng)、DCS與PLC的比較\t（63）
2．5 工業(yè)控制系統(tǒng)的報(bào)警功能與報(bào)警管理系統(tǒng)\t（65）
2．5．1 工業(yè)控制系統(tǒng)的報(bào)警功能\t（65）
2．5．2 工業(yè)過程先進(jìn)報(bào)警系統(tǒng)（AAS）的功能設(shè)計(jì)\t（69）
2．6 工業(yè)生產(chǎn)的安全保護(hù)措施與聯(lián)鎖\t（71）
2．6．1 工業(yè)生產(chǎn)的安全保護(hù)措施\t（71）
2．6．2 常規(guī)控制系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖功能\t（74）
2．7 工業(yè)控制系統(tǒng)電源、接地、防雷與環(huán)境適應(yīng)性\t（76）
2．7．1 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)\t（76）
2．7．2 接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)和防雷設(shè)計(jì)\t（77）
2．7．3 環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)技術(shù)\t（79）
復(fù)習(xí)思考題\t（81）
第3章　故障檢測(cè)與診斷\t（82）
3．1 故障檢測(cè)與診斷技術(shù)概述\t（82）
3．1．1 故障檢測(cè)與診斷的基礎(chǔ)知識(shí)\t（82）
3．1．2 故障診斷系統(tǒng)的性能指標(biāo)\t（85）
3．1．3 故障診斷方法綜述\t（86）
3．2 多變量統(tǒng)計(jì)故障診斷方法\t（95）
3．2．1 主元分析法和偏最小二乘法\t（95）
3．2．2 基于主元分析的故障診斷方法\t（98）
3．2．3 基于變量貢獻(xiàn)圖的故障診斷\t（100）
3．2．4 基于核函數(shù)主元分析（KPCA）的非線性過程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法\t（101）
3．2．5 仿真示例\t（104）
3．3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其在工業(yè)過程故障診斷中的應(yīng)用\t（112）
3．3．1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理\t（112）
3．3．2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在冷凍機(jī)組故障診斷中的應(yīng)用\t（115）
3．4 支持向量機(jī)在工業(yè)過程故障診斷中的應(yīng)用\t（117）
3．4．1 支持向量機(jī)原理與分類算法\t（117）
3．4．2 支持向量機(jī)故障診斷方法原理\t（120）
3．4．3 仿真示例\t（121）
3．5 多模態(tài)工業(yè)過程狀態(tài)監(jiān)測(cè)\t（122）
3．5．1 多模態(tài)工業(yè)過程狀態(tài)監(jiān)測(cè)概述\t（122）
3．5．2 MPCA及其在間歇過程狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用\t（123）
3．6 機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷\t（127）
3．6．1 機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷概述\t（127）
3．6．2 機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的信號(hào)處理\t（131）
復(fù)習(xí)思考題\t（133）
第4章 功能安全與安全儀表系統(tǒng)\t（134）
4．1 功能安全基礎(chǔ)\t（134）
4．1．1 安全功能與功能安全\t（134）
4．1．2 危險(xiǎn)與風(fēng)險(xiǎn)\t（135）
4．1．3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估\t（135）
4．1．4 風(fēng)險(xiǎn)降低與保護(hù)層模型\t（136）
4．1．5 安全完整性等級(jí)\t（139）
4．1．6 必要的風(fēng)險(xiǎn)降低與SIL的關(guān)系\t（140）
4．1．7 安全生命周期\t（141）
4．2 安全儀表系統(tǒng)\t（143）
4．2．1 安全儀表系統(tǒng)的概念\t（143）
4．2．2 安全儀表系統(tǒng)的分類\t（144）
4．2．3 安全儀表系統(tǒng)與基本過程控制系統(tǒng)\t（145）
4．2．4 安全儀表系統(tǒng)的安全性與可用性\t（147）
4．2．5 安全儀表系統(tǒng)的種類及其特征\t（148）
4．2．6 安全儀表系統(tǒng)相關(guān)的主要參數(shù)\t（155）
4．3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與SIL定級(jí)\t（158）
4．3．1 過程危險(xiǎn)分析\t（158）
4．3．2 主要的風(fēng)險(xiǎn)分析方法\t（158）
4．3．3 安全保護(hù)層分析（LOPA）與示例\t（162）
4．3．4 SIF的SIL確定方法\t（164）
4．4 安全儀表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其可靠性分析與計(jì)算\t（167）
4．4．1 安全儀表系統(tǒng)的冗余結(jié)構(gòu)及其定性分析\t（167）
4．4．2 安全儀表系統(tǒng)冗余結(jié)構(gòu)的故障樹分析\t（170）
4．4．3 安全儀表系統(tǒng)冗余結(jié)構(gòu)的可靠性框圖分析\t（174）
4．4．4 安全儀表系統(tǒng)冗余結(jié)構(gòu)的馬爾可夫模型分析\t（178）
4．5 安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用\t（183）
4．5．1 安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則\t（183）
4．5．2 安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟\t（184）
4．5．3 SIF的PFD計(jì)算\t（185）
復(fù)習(xí)思考題\t（186）
第5章 安全儀表系統(tǒng)工程案例\t（188）
5．1 引言\t（188）
5．2 工藝流程概述\t（188）
5．2．1 工藝流程\t（188）
5．2．2 主要工藝參數(shù)\t（189）
5．3 廢氣處理站的安全完整性等級(jí)評(píng)估\t（190）
5．3．1 安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的參照標(biāo)準(zhǔn)\t（190）
5．3．2 廢氣處理站的安全完整性等級(jí)評(píng)估\t（194）
5．3．3 廢氣處理站燃燒器節(jié)點(diǎn)的HAZOP\t（196）
5．3．4 廢氣處理站的LOPA與SIL等級(jí)確定\t（199）
5．4 廢氣處理站安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證\t（206）
5．4．1 SIS安全需求規(guī)范\t（206）
5．4．2 廢氣處理站安全儀表系統(tǒng)的SIF回路設(shè)計(jì)\t（207）
5．4．3 安全儀表系統(tǒng)的SIF驗(yàn)證\t（209）
5．5 基于HIMA安全儀表產(chǎn)品的廢氣站安全儀表系統(tǒng)實(shí)施\t（213）
5．5．1 希馬公司的安全儀表產(chǎn)品介紹\t（213）
5．5．2 基于HIMA安全儀表的廢氣站安全儀表系統(tǒng)組態(tài)\t（216）
5．5．3 功能安全管理\t（220）
5．5．4 項(xiàng)目實(shí)施\t（221）
第6章 工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全\t（225）
6．1 工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全問題\t（225）
6．1．1 信息安全基礎(chǔ)\t（225）
6．1．2　工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全概述\t（226）
6．1．3　工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全與IT系統(tǒng)信息安全的比較\t（229）
6．2　網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議解析與漏洞分析\t（230）
6．2．1　Modbus/TCP協(xié)議解析\t（230）
6．2．2　IEC 60870-5-104遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約協(xié)議解析\t（233）
6．2．3　工業(yè)控制系統(tǒng)的漏洞及其分析\t（236）
6．2．4　工業(yè)控制系統(tǒng)的典型通信協(xié)議漏洞分析\t（240）
6．2．5　網(wǎng)絡(luò)掃描\t（241）
6．3　針對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)的攻擊手段與攻擊過程\t（242）
6．3．1　針對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)典型的攻擊手段\t（242）
6．3．2　針對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)的攻擊過程\t（246）
6．4　工業(yè)控制系統(tǒng)的安全監(jiān)控工具\(yùn)t（248）
6．4．1　協(xié)議分析器\t（248）
6．4．2　Libpcap抓包框架\t（249）
6．4．3　Snort入侵檢測(cè)框架\t（250）
6．4．4　Wireshark分析框架\t（253）
6．5 工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護(hù)\t（256）
6．5．1　工業(yè)控制系統(tǒng)的典型架構(gòu)及其安全防護(hù)技術(shù)\t（256）
6．5．2　主要自動(dòng)化公司的信息安全解決方案\t（261）
6．5．3　電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)\t（268）
6．6 工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估\t（272）
6．6．1　信息安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的概念\t（272）
6．6．2　典型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法及其對(duì)比\t（272）
6．6．3　工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析\t（275）
6．7 工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全標(biāo)準(zhǔn)\t（280）
6．7．1　工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定歷程\t（280）
6．7．2 IEC 62443的主要內(nèi)容\t（281）
6．8　工業(yè)控制系統(tǒng)入侵檢測(cè)\t（285）
6．8．1　入侵檢測(cè)系統(tǒng)的基本原理、分類及評(píng)估指標(biāo)\t（285）
6．8．2　常用的入侵檢測(cè)方法\t（289）
6．8．3　工業(yè)控制系統(tǒng)入侵檢測(cè)案例分析\t（290）
6．9 一種控制器硬件的環(huán)工業(yè)控制系統(tǒng)測(cè)試床\t（301）
6．9．1　測(cè)試床的總體結(jié)構(gòu)與通信方案\t（301）
6．9．2　測(cè)試床的被控物理過程介紹\t（302）
6．9．3　測(cè)試床開發(fā)\t（303）
6．9．4　測(cè)試床在工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全中的作用\t（313）
復(fù)習(xí)思考題\t（314）
參考文獻(xiàn)\t（316）