自动化仪表与控制系统

1、自动化仪表表与控制系系统摘要本部分首先先介绍了自自动化仪表表与控制系系统当前的的基本现状状，指出信信息安全、安全、过过程自动化化、环境和和质量控制制、无线与与网络通信信、企业集集成六方面面是本领域域的主要关关注；相对对于国内自自动化仪表表市场销售售额的高速速增长而言言，自动化化仪表新产产品的推出出显得稍慢慢；困扰发发展的主要要技术问题题有：仪表表、系统和和通信的信信息保密和和安全，微微程序和软软件的可靠靠性，可互互操作问题题，及智能能仪表信息息的利用问问题。然后本部分分介绍了国国内外的发发展趋势，说说明在控制制系统在企企业信息化化及围绕工工程项目的的全局和全全生命周期期信息集成成方面的进进展，

2、功能能安全、无无线通信和和控制网络络当前的发发展动向，以以及在新技技术快速发发展的条件件下国际标标准化成为为各国和各各跨国公司司技术竞争争的前沿，集集中展示了了各项对未未来会产生生重大影响响的成熟和和不完全成成熟的新技技术。本部分第三三章是有关关国内本领领域近两年年的进展的的，分别介介绍温度、流量等测测量仪表及及阀门和执执行机构产产品的进展展。同时介介绍了国内内系统产品品的发展以以及在各项项重大工程程中成功应应用的情况况。最后本部分分就国内自自动化仪表表与控制系系统的未来来发展提出出了建议。AbstrractAt fiirst, thee currrentt sittuatiion aabou

3、tt proocesss auttomattion insttrumeents and conttrol systtems is iintrooduceed inn thiis paart. And secuurityy, saafetyy, prrocesss auutomaationn, ennviroonmennt annd quualitty coontrool, wwirelless and netwwork commmuniccatioon, andd entterprrise inteegrattion are six focuuses indiicateed inn thiis

4、 arrea. Proccess autoomatiion iinstrrumennts marrket is eexpennded quicckly in CChinaa, whhile the deveelopmment of nnew pproduucts is aa litttle slowwly, for whicch, ssecurrity and safeety aaboutt insstrummentss, syystemm andd commmuniicatiion, reliiabillity abouut miicropprogrram aand ssoftwware,

5、intteropperabbilitty, aand hhow tto usse thhe innformmatioon inn inttelliigentt insstrummentss aree thee maiin teechniical reassons.Then the deveelopmment trennd inn Chiina aand ooverssea oon ennterpprisee infformaationn moddel aand iinteggratiion, engiineerring systtem pprojeects globbal sscopee an

6、dd whoole llifettime infoormattion inteegrattion, funnctioon saafetyy, wiireleess ccommuunicaationn andd conntroll nettworkk aree inttroduuced. Beccausee of highh-tecch faast ddevellopmeent, inteernattionaal sttandaardizzatioon beecomee froont aarea of ttechnnologgicall commpetiitionn botth foor naa

7、tionns annd muultinnationaal coorporratioons, Besiddes tthe iinfluuencee of new techhniquues ffor ffuturre, mmaturre orr nott, iss fullly eexpreessedd.Domesstic deveelopmment statte inn reccent two yearr is conttaineed inn thee thiird cchaptter oof thhis ppart. Prooductts siituattion on ttempeeratuu

8、re, floww andd othher mmeasuuremeent iinstrrumennts, valvves aand aactuaatorss, coontrool syystemm devveloppmentt andd succcesssful appllied in ssome impoortannt prrojeccts aare iintrooduceed.At laast sseverral ssuggeestioons tto fuuturee devveloppmentt of proccess autoomatiion iinstrrumennts aand c

9、contrrol ssysteems aare ggivenn.目 录TOC o 1-5 h z u HYPERLINK l _Toc218086705 自动化仪表表与控制系系统 PAGEREF _Toc218086705 h 1 HYPERLINK l _Toc218086706 一、自动动化仪表与与控制系统统的基本现现状 PAGEREF _Toc218086706 h 1 HYPERLINK l _Toc218086707 二、自动动化仪表与与控制系统统的发展趋趋势 PAGEREF _Toc218086707 h 3 HYPERLINK l _Toc218086708 （一）自自动化仪表表

10、与企业的的信息化 PAGEREF _Toc218086708 h 3 HYPERLINK l _Toc218086709 （二）自自动化仪表表工程项目目全局信息息和全生命命周期信息息的整合 PAGEREF _Toc218086709 h 5 HYPERLINK l _Toc218086710 （三）功功能安全 PAGEREF _Toc218086710 h 7 HYPERLINK l _Toc218086711 （四）无无线通信 PAGEREF _Toc218086711 h 10 HYPERLINK l _Toc218086712 （五）控控制网络 PAGEREF _Toc218086712

11、 h 12 HYPERLINK l _Toc218086713 （六）国国际标准化化 PAGEREF _Toc218086713 h 13 HYPERLINK l _Toc218086714 （七）产产业竞争 PAGEREF _Toc218086714 h 14 HYPERLINK l _Toc218086715 三、自动动化仪表与与控制系统统的国内最最新进展 PAGEREF _Toc218086715 h 15 HYPERLINK l _Toc218086716 （一）温温度仪表 PAGEREF _Toc218086716 h 15 HYPERLINK l _Toc218086717 （二）

12、流流量仪表 PAGEREF _Toc218086717 h 16 HYPERLINK l _Toc218086718 （三）其其它测量仪仪表 PAGEREF _Toc218086718 h 18 HYPERLINK l _Toc218086719 （四）控控制阀及其其执行机构构 PAGEREF _Toc218086719 h 18 HYPERLINK l _Toc218086720 （五）国国产PLCC产品开始始复苏 PAGEREF _Toc218086720 h 19 HYPERLINK l _Toc218086721 （六）国国产DCSS产品进入入大型重点点工程项目目控制系统统 PAGER

13、EF _Toc218086721 h 19 HYPERLINK l _Toc218086722 1. 国产产DCS系统统进入大型型超临界火火电机组控控制系统 PAGEREF _Toc218086722 h 19 HYPERLINK l _Toc218086723 2. 国产产DCS系统统成批进入入大型石化化工程项目目 PAGEREF _Toc218086723 h 20 HYPERLINK l _Toc218086724 3. 国产产仪表和系系统进入核核电站控制制系统 PAGEREF _Toc218086724 h 20 HYPERLINK l _Toc218086725 （七）国国产MESS

14、软件的开开发和应用用取得进展展 PAGEREF _Toc218086725 h 20 HYPERLINK l _Toc218086726 （八）国国内企业进进入全球550强过程程自动化公公司榜 PAGEREF _Toc218086726 h 21 HYPERLINK l _Toc218086727 四、针对对自动化仪仪表与控制制系统的对对策和建议议 PAGEREF _Toc218086727 h 21自动化仪表表与控制系系统自动化仪表表与控制系系统的基本本现状进入21世世纪，我国国制造业的的高速发展展，拉动了了对自动化化仪表与控控制系统的的需求，我我国新上的的大型项目目所用自动动化仪表和和控制

15、系统统的先进程程度已经处处于世界领领先水平。当前传统统制造业在在发达国家家已经过了了辉煌期，与与之配套的的自动化仪仪表自然就就增长缓慢慢。自动化化仪表发展展的热点在在新兴市场场国家，在在那里自动动化仪表的的销售和应应用持续以以20%30%的的速度发展展。但是新新兴市场的的价格问题题1 Pete Engardio, Dexter Roberts, Brian Bremner. The China price. BusinessWeek, 2004.121 2 Jim Pinto. China targets the achilles heel of capitalism. InTech e-We

16、ekly, 2008.42从两个方方面夹击仪仪表制造商商，一是新新兴市场的的用户对产产品价格敏敏感度很高高，二是在在那里往往往可以找到到非常便宜宜的替代品品；这样就就难以激发发跨国企业业花大成本本研制新型型仪表。近十年自动动化仪表技技术发展的的重要领域域现场总总线技术的的发展虽然然取得了显显著成就，但但是在应用用方面大体体上还处在在替代模拟拟传输线的的阶段。实实际上现场场总线不仅仅仅是信号号制式的改改变，它是是为控制技技术的信息息化提供基基础的。用用户对系统统底层信息息化（控制制、诊断、管理）改改造的需求求是现场总总线技术推推广的原始始动力。近近些年来现现场总线在在设备资产产管理、预预测诊断和

17、和平稳操作作等方面的的潜力开始始被挖掘出出来，显现现了极富发发展前景的的势头但是基于现现场总线技技术的网络络化控制和和分布式智智能技术，到到目前无论论在理论上上还是在实实践上都未未出现显著著突破；而而现场总线线的速度瓶瓶颈使得在在复杂控制制和快速响响应方面有有时还不如如传统仪表表；持续多多年的现场场总线之争争3 Rich Merritt. Fieldbus wars continue. HYPERLINK http:/www.ControlG www.ControlG, 20063至今在制制造商中没没有赢家，又又使用户普普遍感到厌厌倦，极大大地消耗了了各企业发发展的资源源。国际上反映映自动化仪

18、仪表产品动动向的几个个重要窗口口是：以IISA EEXPO、Micoonix等等为代表的的国际仪表表展览，以以Readders Chooice Awarrd（读者者选择奖）为为代表的奖奖项。从近近3年的读读者选择奖奖看，获奖奖产品变化化不多。自自动化仪表表近年发展展的重点在在仪表的应应用方面。这种发展趋趋势的变化化是很自然然的，数字字化、智能能化仪表和和系统经过过近十年的的高速发展展，在应用用方面积累累了一些问问题，智能能仪表设计计的许多创创新功能也也未得到充充分的应用用。主要问问题有：数字仪表和和系统的信信息保密和和安全问题题，微程序和软软件的可靠靠性问题，通信的保密密、安全和和可靠性问问题

19、，智能仪表在在运行时是是可以与控控制系统互互动的，如如何进行互互动，智能仪表提提供了远比比模拟仪表表多的信息息，如何充充分利用这这些信息，众多智能仪仪表的可互互操作问题题，仪表和系统统的故障诊诊断以及故故障诊断信信息的可互互操作问题题等。上述问题都都是由于数数字化和网网络化而产产生的，并并不是现有有技术无法法解决这些些问题，是是可选的解解决方案太太多，而统统一的解决决方案才是是最有效的的。而如何何统一是当当前正在研研究的。虽然自动化化仪表新产产品的推出出速度减缓缓，但是自自动化仪表表的技术发发展是持续续不断的，仪仪表制造商商近两年很很受伤，但但仪表用户户发展自动动化技术的的积极性越越来越高。最

20、近，在在信息技术术的融入、仪表安全全技术、无无线通信技技术等各方方面都有令令人瞩目的的发展。另另外国外新新产品推出出的减速，为为我国仪表表的发展带带来了机遇遇。国内仪仪表近两年年继续健康康发展，行行业的总体体趋势与2006620077仪器科学学与技术学学科发展报报告4 施一明. 自动化仪表与控制系统.20062007仪器科学与技术学科发展报告，北京: 中国科学技术出版社，2007: 3750页4的介绍未未发生大的的变化，因因此也可以以认为本报报告是它的的补充。ISA EEXPO 20088的6大关关注是：信信息安全、安全、过过程自动化化、环境和和质量控制制、无线与与网络通信信、企业集集成。实际

21、际上包括我我国的Miiconiix展在内内的全球各各主要仪表表展览，近近两年的主主题也在这这之内。可可以说这66个方面反反映了近两两年自动化化仪表领域域的主要发发展动向。6方面中中信息安全全、过程自自动化和环环境控制主主要是由自自动化仪表表领域外的的技术推动动的，本报报告的以下下部分不将将其作为重重点。中国投资咨咨询网出品品的20009-22012年年中国仪器器仪表行业业投资分析析及前景预预测报告，在简介介中对国内内仪器仪表表的论述也也恰如其分分地表达了了国内自动动化仪表领领域发展的的不足，其其论述是这这样的：“虽然中国国仪器仪表表工业有了了一定的发发展，但远远远不能满满足国民经经济、科学学研

22、究、国国防建设以以及社会生生活等各个个方面日益益增长的迫迫切需求。中国仪器器仪表产品品，绝大部部分属于中中低档技术术水平，而而且可靠性性、稳定性性等关键性性指标尚未未全部达到到要求。因此中中国需做长长期规划，将将振兴测量量控制与仪仪器仪表业业作为一个个系统工程程，从影响响测量控制制与仪器仪仪表业的各各主要方面面，包括政政府、企业业、社会环环境、科研研和教育机机构等方面面制定协调调一致的战战略措施并并认真贯彻彻执行”。自动化仪表表与控制系系统的发展展趋势自动化仪表表与企业的的信息化信息技术的的发展给自自动化仪表表带来两方方面的影响响：一方面面信息技术术与自动化化仪表争夺夺人才，在在IT发展展的高

23、潮，许许多有经验验的仪表工工作者转向向IT行业业，这也是是近年仪表表产品推出出减缓的原原因之一。另一方面面自动化仪仪表借用了了IT行业业一些成熟熟的技术和和产品，加加快了信息息化的步伐伐。信息化是当当前时代发发展的趋势势，自动化化仪表技术术包括了信信息采集、信息处理理、以及信信息的应用用这样的过过程，因此此自动化仪仪表技术实实际上是信信息技术的的一个重要要分支。所所谓“企业集成成”实际上是是企业的信信息集成和和整合，所所谓“信息爆炸炸”实际上是是获得的信信息超过了了处理和应应用的能力力。当前自自动化工程程中已经获获得和比较较容易获得得的信息有有许多未得得到处理和和应用，而而未得到应应用的一大大

24、障碍是信信息表达的的统一性不不够。如何何提高处理理和应用信信息的能力力是当前的的主题。信息化需要要将现实世世界的实体体事物（包包括：原料料、设备、产品、控控制系统、仪表等），生生产流程（包包括：制造造方法、工工艺等），企企业的管理理（包括：采购、销销售、物流流等）用计计算机能够够识别和处处理的“0”和“1”来描述，然然后由计算算机来进行行运算和处处理，最后后将处理的的结果再反反作用到现现实世界。信息化的前前提条件是是将现实世世界以及现现实世界事事物之间的的关系“化”为“0”和“1”，不能做做到这一步步信息化是是不可能实实现的。做做这一步就就是对现实实世界建立立信息模型型。信息模型是是用一组简简

25、化的信息息，按一定定规则对事事物所做的的抽象描述述。信息模型定定义包括了了“简化”、“规则”和“抽象”三要素，这这三要素的的多样性决决定了可能能的信息模模型的多样样性，建立立信息模型型的过程包包括了克服服多样性，实实现统一性性的任务。自动化仪仪表和系统统信息模型型的目标是是：以毫不不含糊的方方式描述信信息，以方方便交换为为基本定位位，最终实实现广泛的的可互操作作5。2006年年9月，在在德国柏林林的IECC100周周年庆活动动，自动化化论坛上，IFAC专家Diedrich教授做了题为自动化工厂的信息模型5 Christian Diedrich. Information model for au

26、tomation plants. IEC 100 Automation forum, Berlin: 2006.95的报告，介绍不同的控制层次、不同的生产阶段的不同信息类型、不同信息处理技术和工具。建立信息模模型的工作作是自动化化仪表领域域的一项基基础工作，也也是统一信信息表达的的重要手段段；主要内内容包括：1. 建建立描述事事物的规则则，2. 按照规则则对所涉及及大量事物物进行描述述，建立模模型库。建立描述事事物的规则则是一项繁繁杂的研究究工作，因因为随着文文化背景的的不同、宗宗教信仰的的不同、描描述事物侧侧重的不同同，详细程程度的不同同，描述的的方案有很很多种，我我们需要的的是与当前前信息

27、处理理能力相适适应的、能能被公众广广泛接受的的方案，这这种方案最最终往往以以国际标准准的形式出出现。近两两年在制定定这类国际际标准方面面取得明显显的进展。描述事物的的规则按对对象的属性性可简化分分为三类：描述事物的的信息模型型。如描述述生产原料料、元件、控制系统统仪表、生生产用装置置、设备、生产过程程的状态、中间和最最终产品等等内容的信信息模型，这这种类型的的模型要把把对象的基基本属性描描述出来，典典型代表是是IEC 619887 工业业过程测量量与控制 过程设备备目录中的的数据结构构和元素 系列标准准和IECC 613360 与与电子元件件分类方案案相关的标标准数据元元素类型 系列标准准。描

28、述事物之之间关系（尤尤其是定量量关系）的的模型。信信息化的重重要作用是是对事物进进行优化，优优化的先决决条件是了了解事物之之间的（定定量）关系系。这种模模型常常以以数学模型型的形式出出现。这类类模型往往往针对性很很强，难以以建立统一一的广泛应应用的模型型，因此较较少以国际际标准的形形式出现。描述对象过过程信息模模型。如生生产过程、管理过程程等，典型型代表是IIEC 6622644 企业系系统集成 系列标准准。在建立自动动化仪表及及其应用的的信息模型型方面，我我国高校和和研究机构构早有研究究。但并没没有将这项项工作定为为信息化促促进工业化化的重要基基础，一直直缺乏国家家或行业层层面，全面面系统规

29、划划和大规模模的工作。我国TC1159 全全国工业自自动化系统统与集成标标准化技术术委员会和和TC1224 全国国工业过程程测量和控控制标准化化技术委员员会在跟踪踪和采用国国际标准方方面做了不不少工作，除除派出专家家加入国际际标准的工工作组直接接参加国际际标准的制制定外，还还及时地将将重要的信信息模型标标准转化为为国家标准准。有了这这些建立信信息模型的的方法标准准，后面需需要做的工工作是：宣宣贯和学习习这些方法法，用这些些方法建立立各方认可可的具有可可互操作性性的信息库库，应用这这些信息库库服务于企企业的自动动化。由于信息模模型对于国国内企业和和工程师还还是新事物物，上述这这些工作在在初期还相

30、相当复杂，最最重要的是是我国制造造企业较少少主动提出出信息化的的需求，因因此我国这这方面相对对较落后，迫迫切需要引引起重视。自动化仪表表工程项目目全局信息息和全生命命周期信息息的整合全局和全生生命周期的的信息化整整合实际上上是自动化化仪表系统统的全面可可互操作。可互操作作性是分层层次的，最最基本的是是过程控制制级的互操操作，即控控制系统与与现场仪表表层面的可可互操作；向上一层层是控制系系统维护与与生产设备备诊断信息息的可互操操作；再高高一层是企企业管理信信息的可互互操作。全全局信息化化整合至少少要实现全全局信息的的可互操作作。不同层级实实现可互操操作的技术术和方法是是不完全一一样的。在在控制系

31、统统与现场仪仪表层主要要技术是：功能块、EDDLL（电子设设备描述语语言）、FFDT/DDTM（现现场设备工工具/设备备类型管理理器）、OOPC UUA（原OOle ffor PProceess CContrrol，过过程控制用用对象链接接和嵌入；现Opeennesss，Prroducctiviity & Colllabooratiion，开开放、生产产率和协作作；Uniifiedd Arcchiteecturre，统一一架构）等等。控制系系统维护与与生产设备备诊断层的的情况后面面谈，企业业管理层则则部分借助助于MESS（制造执执行系统）技技术。全局局信息整合合至少要使使企业各层层及各层之之间

32、的信息息交换无障障碍。自动化系统统工程项目目从论证一一直到建成成投产运行行、日后大大修维护，整整个过程的的每个阶段段会产生许许多技术文文件，各阶阶段的文件件又有很强强的关联，而而且现在这这些文档现现在都以二二进制型式式存在计算算机里。如如果各阶段段采用统一一的信息模模型，那么么下阶段的的文件相对对上阶段就就可以有很很好的继承承性。例如如：在项目目的工程设设计阶段就就会编制控控制逻辑配配置图，如如果使用了了统一的信信息模型，那那么到开车车调试阶段段就可以直直接用这个个图对系统统进行组态态。全生命命周期信息息整合就是是要实现系系统各生命命阶段之间间可互操作作。这样的信息息化整合方方案是由仪仪表的用

33、户户方提出的的。仪表的的用户企业业由于贴近近生产过程程，贴近应应用，一些些用户组织织对自动化化仪表的应应用提出许许多要求，制制定了一些些团体标准准。现在他他们逐步地地将这些团团体标准转转为国家标标准、欧洲洲标准或国国际标准，如如：IECC 624424 过过程控制工工程的表示示方法对P&I图和和P&IDD工具与PCCE-CAAE工具之之间数据交交换的要求求 和IEEC 611987的的若干部分分。（P&I，管线线工程与仪仪表装置；P&IDD，管线工工程和仪表表装置系统统图；PCCE，过程程控制工程程；CAEE，计算机机辅助工程程）。自动化仪表表工程项目目全局、全全生命周期期的信息化化整合是一一

34、个漫长的的过程，近近两年IEEC 622424标标准的出版版、InTToolss工具软件件功能的扩扩充以及控控制系统与与现场仪表表层各项可可互操作标标准的推出出是发展中中的一个重重要标志点点。我国一直有有研究机构构在跟踪全全局、全生生命周期的的信息化整整合技术的的发展动向向，当有关关标准文件件由技术团团体提交给给国际标准准化组织，TTC 1224会很快快安排专家家加入起草草工作组，这这种跟踪已已经持续多多年了。同同时TC 124还还及时将出出版的国际际标准转化化为国家标标准。全生命周期期的信息化化整合的概概念对我国国工程师还还比较新，虽虽然一些工工程项目中中用了可以以进行全生生命周期的的信息化

35、整整合的工具具软件InnToolls，但人人们还只是是将它在某某个生命阶阶段。我国对自动动化仪表在在系统运行行过程中的的信息整合合做得很不不够，即使使用了现场场总线智能能仪表，数数据通信也也仅仅起替替代模拟信信息传递的的功能。产产生这种情情况的原因因，一方面面是我国用用户对企业业信息化的的需求并不不迫切，另另一方面我我们缺乏符符合我国各各行业实际际情况的，有有效的信息息化整合软软件。自动动化仪表工工作者对信信息化可以以做什么了了解不够，用用户对有什什么好处不不清楚，对对怎么做提提不出要求求。这些因因素影响了了信息化整整合技术的的发展。有人认为以以数字化、网络化为为代表的智智能仪表发发展有三个个

36、阶段：第第1阶段是是数字化现现场总线智智能仪表替替代模拟仪仪表，重点点是发挥节节省安装费费用、提高高仪表性能能的作用；第2阶段段是工程和和仪表的全全局信息和和全生命周周期信息的的整合，实实现信息化化，重点是是提高项目目工程的管管理水平和和运行效益益；第3阶阶段是以无无线通信仪仪表为重要要特征的，实实现所谓“无所不在在的测量、无所不在在的网络、无所不在在的计算”，实现真真正的网络络化控制，重重点是全面面提高企业业的效益。三阶段的的目标相当当远大，可可以说是整整个21世世纪自动化化仪表的目目标。目前前我国第11阶段的工工作已经全全面展开，第第2阶段的的工作开始始启动，第第3阶段的的工作正在在探索。

37、功能安全安全是一个个非常广泛泛的主题，在在自动化仪仪表领域近近年主要关关注功能安安全方面。IEC 615008 电气气/电子/可编程电电子安全相相关系统的的功能安全全系列国际际标准早在在19988年就开始始陆续出版版，20003年又出出版了IEEC 611511 过程仪表表安全系统统的功能安安全系列国国际标准。我国近两两年出版了了等同采用用这些国际际标准的系系列国家标标准GB/T 200438 电气/电电子/可编编程电子安安全相关系系统的功能能安全和GB/TT 211109 过过程仪表安安全系统的的功能安全全。近两年功能能安全的重重要发展是是：大量经经过功能安安全认证的的仪表推向向市场。这这对

38、仪表的的市场有很很大影响，因因为功能安安全仪表并并不只是用用在有安全全要求的系系统中，功功能安全认认证还起到到仪表的可可靠性半定定量确认的的作用，为为了争取竞竞争中的有有利地位，实实际上几乎乎所有仪表表制造商都都会开展功功能安全研研究。自上世纪开开展仪表的的可靠性工工程研究以以来，仪表表制造的质质量大幅提提高；但是是由于可靠靠性数据都都是由制造造企业自己己取得的，对对用户的公公信力较低低，因此只只有很少企企业将可靠靠性的定量量数据公布布出来。所所以可靠性性对用户来来说是经验验性的、模模糊的，人人们更愿意意相信品牌牌。上世纪的可可靠性工程程研究使仪仪表的光学学、机械、电子部件件的可靠性性设计和处

39、处理有了获获得公认的的成熟框架架。但是当当前的仪表表几乎都带带微处理器器，而嵌入入式程序和和计算机软软件的可靠靠性却还没没有公认的的、得到定定量数据的的方法。这这里最容易易使人困惑惑的是：我我们都知道道Winddows操操作系统的的错误很多多，而我们们的大部分分自动化仪仪表系统软软件是运行行在Winndowss环境下的的，这样我我们怎能相相信自动化化系统会有有比Winndowss更好的可可靠性呢？当前的功功能安全研研究和软件件可靠性研研究已经提提供了一些些诸如：添添加底层程程序、冗余余、容错等等处理方法法，使我们们能够在不不可靠的WWindoows上获获得可靠的的自动化系系统。在IEC 615

40、008和IEEC 611511里里，对嵌入入式程序和和计算机软软件的可靠靠性和安全全性的评估估提供了一一些方法，流流派较多。但是这些些内容多半半比较原则则，实施时时严重依赖赖评估者的的经验和水水平；另外外，按不同同方法评估估的结果是是否具有可可比性也存存在疑问。这对于广广泛开展功功能安全设设计和评估估是远远不不够的，这这方面的需需求促使各各方加大了了嵌入式程程序和计算算机软件的的可靠性的的研究。从从编程语言言的角度看看，IECC 615508-33电气电电子可编编程电子安安全相关系系统的功能能安全 第第3部分：软件要求求 对全可可变语言（FFVL，如如C、C+、汇编编语言等）在在安全应用用程序

41、层次次和嵌入式式软件、固固件、操作作系统层次次做了原则则性的规范范；而对有有限可变语语言（LVVL，如IIEC 6611311-3的PPLCoppen组织织安全扩展展）在安全全应用软件件层次的规规范，则在在IEC 620661机械的的安全 安安全相关系系统电气电子可可编程电子子控制系统统的功能安安全 中描描述。在这这些IECC标准和IISA的对对应标准IISA 884 过程程仪表安全全系统的功功能安全 及相关技技术报告中中对此部分分做了细化化和补充；虽然离公公认、统一一解决方案案尚有距离离，但已足足以使各企企业可以开开展功能安安全的开发发和设计了了。功能安全标标准虽然已已经出版，功功能安全研研

42、究的范围围还在深入入和扩大。一方面是是现场通信信的功能安安全问题研研究，这些些研究成果果已经部分分反映在一一些现场总总线系列的的标准中。另一方面面是电磁环环境对功能能安全的影影响，这些些研究成果果开始在修修订的过程程控制仪表表的电磁兼兼容性标准准中体现。我国许多研研究机构近近年开展了了功能安全全的研究工工作，主要要包括：对安全要求求高的用户户机构，如如石油、化化工、制药药类机构，开开展了如何何提出和确确定功能安安全要求的的研究。他他们采用风风险评估技技术、可信信性管理方方法、HAAZOP（Hazard and Operability Study，危险与可操作性研究）分析等方法，确定目标对象对功

43、能安全的定量要求。制定了等同同采用IEEC标准的的系列国家家标准GBB/T 2204388 电气/电电子/可编编程电子安安全相关系系统的功能能安全和GB/TT 211109 过程仪仪表安全系系统的功能能安全。展开宣贯两两个国家标标准，培训训功能安全全工程师的的工作。同同时一些机机构开展了了工程项目目和仪表产产品的功能能安全评定定工作。一些仪表制制造厂开始始研制高可可靠性的功功能安全仪仪表产品。个别企业业为了使用用户对产品品的认证有有更好的认认同，他们们将产品向向国际权威威机构申请请认证。总体上，虽虽然我国创创新的功能能安全研究究成果还少少，但功能能安全的活活动已经在在国内启动动，正逐步步深入地

44、展展开。（四）系统统维护与仪仪表诊断基于企业对对安全和质质量的要求求，系统维维护与仪表表诊断受到到用户、制制造商和研研究者各方方的关注。系统维护护与仪表诊诊断分为四四个层次：生产流程程的诊断、生产装备备的诊断、自动化控控制系统的的诊断、现现场仪表的的诊断。生产流程的的诊断原则则上不属于于自动化仪仪表范畴，但但是诊断信信息的交换换涉及自动动化仪表系系统。国外外仪表用户户成立了一一个用户组组织，MIIMOSAA（an Operratioons aand MMainttenannce IInforrmatiion OOpen Systtems Alliiancee，运行和和维护信息息开放系统统联盟）

45、，该该组织的使使命是开发发和鼓励企企业在O&M（Opperattionss andd Maiintennancee，运行和和维护）中中和CALLM（Colllaborrativve Assset Lifeecyclle Maanageementt，资产生生命周期管管理协作）中中采用开放放信息标准准。它提供供一系列相相关信息标标准。CCCOM（CCommoon Cooncepptuall Objject Modeel，通用用总体对象象模型）是是所有MIIMOSAA标准的基基础，而CCRIS（Commmon RRelattionaal Innformmatioon Scchemaa，通用相相关信息

46、模模式）则提提供了储存存企业运行行管理信息息的手段。它还提供供元数据参参考库和采采用XMLL和SQLL的系列信信息交换标标准。该组组织还与OOPC合作作，成立了了Openn O&MM（Openn Opeeratiions and Mainntenaance，开开放运行与与维护）组组织。它们们制定的基基础信息标标准用于多多种行业，MMIMOSSA提供资资产管理相相关信息标标准，OPPC提供数数据获得和和传输标准准。针对生产装装备的监控控、诊断仪仪表系统是是近两年推推向市场的的新产品。主要用于于对某些典典型生产装装备（如：旋转机械械、流体管管线等）的的监控和诊诊断。这些些系统使用用的检测手手段包括

47、：振动测量量、激光测测量、红外外热像、超超声扫描，以以及普通的的温度压力力测量；将将监测的信信息通过统统计分析、频谱分析析、模式识识别、数据据挖掘等专专家系统的的分析，得得出对设备备的诊断。典型产品品有Emeersonn公司的CCSI机械械设备状态态管理系列列。自动化控制制系统的诊诊断通常是是控制系统统中设备管管理软件的的一个模块块或一种功功能，负责责控制系统统自身以及及现场仪表表的实时诊诊断和预测测性维护。现在各家家自动化仪仪表跨国公公司几乎都都有自己的的产品，例例如Emeersonn公司AMMS（资产产管理系统统），Siiemenns公司的的PDM（过过程设备管管理）等，不不一一列举举。自

48、动化化控制系统统诊断产品品的发展很很快，功能能和性能不不断增强；现在生产产装备的监监控与自动动化控制系系统自身的的诊断往往往是在同一一个平台上上进行。为为了改善这这一层面的的可互操作作性，近年年Emerrson公公司、Siiemenns公司及及OPC等等几家承诺诺相互合作作推进互操操作技术的的统一。现场仪表的的诊断与上上述几层的的维护、诊诊断在方法法上有很大大区别。首首先，上述述方法都是是通过传感感器采集信信息，通过过各种手段段的分析实实现诊断。现场仪表表本身体积积较小、功功耗低，可可用于诊断断的信息资资源很少；其次，现现场仪表的的诊断结果果显示往往往借助控制制系统软件件或手持操操作器，因因此

49、其诊断断过程中常常常有现场场仪表与另另一端的互互动，以补补充自身资资源的不足足。现场仪表的的诊断难度度较大，HHART基基金会的HARTT诊断指南南（草案）将维护分分为3级：要求维护护（已经发发生故障）、需要维护护（仪表已已超过维护护周期）、建议维护护（仪表到到了维护周周期）。而而维护周期期由智能仪仪表根据仪仪表的损耗耗情况或固固定的时间间确定。我国大型设设备方面的的维护和诊诊断研究已已经有多年年的历史，在在旋转机械械等典型装装备方面有有不错的成成果和成功功的应用，有有两个学会会组织聚集集了我国这这方面的力力量，中国国振动工程程学会故障障诊断专业业委员会和和中国自动动化学会技技术过程故故障诊断

50、与与安全性技技术委员会会。在自动动化控制系系统自身的的诊断方面面虽然也有有一些研究究，但应用用较少，在在检测仪表表和执行器器的诊断方方面更加薄薄弱，无论论在维护和和诊断理论论研究还是是开发实践践方面都与与国际水平平有较大差差距。国产产的大部分分仪表在故故障诊断和和预测性维维护方面存存在空白。国外近年在在维护和诊诊断方面发发表的论文文和专利很很多，反映映该项内容容在国外也也正是热点点，我国企企业现在急急起直追为为时不晚。无线通信工业无线通通信技术的的快速发展展是近两年年自动化仪仪表领域显显著的亮点点，主要表表现在：技术方案多多样化。有有基于WPPAN（无无线个域网网）的多种种方案，有有基于WLL

51、AN（无无线局域网网）的方案案，也有基基于无线公公网（如GGPRS、CDMAA等）的方方案，还有有各种专用用方案。各各种方案针针对一定的的对象和应应用，在某某些局部具具有优势。参与者迅速速增加。有有学校，研研究机构、自动化仪仪表企业，还还有一些半半导体器件件制造企业业和具有专专项技术的的小型高技技术企业。成立了专业业组织。有有新成立的的专项组织织，如WIINA（TThe WWirelless Induustriial NNetwoorkinng Allliannce，无无线工业网网络联盟），也也有许多老老牌组织新新成立无线线通信工作作组，如：IEEEE的多个工工作组，欧欧盟的R-Fielldb

52、uss项目（无无线现场总总线项目）、ISA的SP100工作组，HART的无线HART工作组，以及各现场总线的无线工作组等。推出多种无无线演示系系统、测量量仪表样机机，成为近近年全球各各主要自动动化仪表展展的热点。如：Hooneywwell公公司符合IISA 1100.111a的OOneWiireleess6 Honeywell. Honeywells new OneWireless release is ISA 100 ready http:/ HYPERLINK , 2008.76系列，EEmersson公司司符合WiireleessHAART的SSmartt Wirrelesss等。这这些

53、产品虽虽已在一些些场合投入入应用，但但总体来讲讲一则数量量有限，二二则系统规规模较小，不不过数十个个节点。各各种供自动动化仪表企企业开发无无线产品的的各种无线线模块更是是不计其数数，而提供供这些模块块的企业往往往才是无无线技术的的真正持有有者。无线通信标标准之争已已经开始7 Jim Pinto. The industrial wireless wars. HYPERLINK /sitepages/pid3161.php /sitepages/pid3161.php. 2007.1077。20007年HAART基金金会发布WWirellessHHART标标准时Hooneywwell过过程系统公公

54、司总裁JJack Boliick发表表了一封公公开信8 Walt Boyes. An open letter to the SP-100 community. HYPERLINK /soundoff/?p=1344 /soundoff/?p=1344. 2007.98，使Hooneywwell与与Emerrson在在无线通信信标准方面面的分歧公公开化。此此后，各种种无线通信信标准的方方案纷纷正正式向标准准化组织提提出。除了了前两种针针对过程控控制目标的的标准外，还还有类似ZZigBeee Prro这种并并不主要针针对过程控控制，但一一直想向过过程控制领领域渗透的的标准。ZZigBeee标准自自

55、20033年公布以以来，频繁繁的更新；20066年公布了了新一版，22007年年又公布了了ZigBBee 22007，包包含两个特特征集ZigBBee和ZZigBeee Prro。业内内人士出于于对前100多年现场场总线之争争的厌倦，大大公司们挑挑起了争端端但没有捞捞到明显的的好处，反反而给了中中小仪表公公司机会。人们都希希望能避免免再次出现现无线通信信标准之争争。三种技技术合作的的技术基础础原本是存存在的，因因为ISAA 1000.11aa、WirrelesssHARRT和ZiigBeee的底层协协议都是IIEEE 802.15.44，而且提提供芯片和和通信协议议栈的企业业往往同时时提供这三

56、三种技术的的部件；因因此三种技技术相互渗渗透是不可可避免的。但是市场场竞争是不不以人们意意志转移的的，我们可可能不得不不面对又一一场旷日持持久的标准准之争。我国进入工工业无线通通信领域并并不晚。HHART基基金会是22004年年11月才才成立无线线工作组的的，而我国国许多单位位在这之前前就开始研研究了。在在十一五期期间，国家家科技部的的863项项目给予工工业无线通通信项目有有力的支持持，这之前前，科技和和教育部门门的各种基基金、地方方科技部门门等也对该该领域多方方面的支持持。我国以ZiigBeee为基础进进行研究的的单位很多多，因为比比较容易采采购到元器器件获得技技术支持。有若干单单位加入了了

57、ISA 100工工作组，从从事相关的的研究；其其中重庆邮邮电大学向向工作组递递交了多项项建议，“有27条条被ISAA 1000.11aa委员会完完全接受并并采纳”9 王平. 教师风采. HYPERLINK /new-teacher1.asp /new-teacher1.asp. 20089。我国真真正独立从从事WirrelesssHARRT开发的的单位比较较少，因为为WireelesssHARTT自己也还还在继续开开发中，现现在对外提提供的技术术支持相当当少。从20088年Micconexx展览看，我我国目前研研究的规模模和水平也也不输国外外的平均水水平，展出出了几多种种演示系统统和产品。我国

58、在工工业无线通通信领域研研究最显著著的成绩是是，以中国国科学院沈沈阳自动化化研究所为为首的研究究团队研究究开发的工工业过程自自动化用无线网络络WIA-PA成为为了IECC可公开提提供的技术术规范（IIEC/PPAS 6626011:20008 工业业通信网络络-现场总总线规范-WIA-PA通信信网络和通通信行规）。与WirrelesssHARRT同时成成为国际标标准。控制网络以现场总线线为代表的的控制网络络技术在我我国已经逐逐步得到推推广，自上上海赛科项项目大规模模采用现场场总线以来来，各种工工程项目采采用现场总总线的心理理障碍已经经基本消除除。人们已已经越来越越少问“是否能用用”，而越来来越

59、多问“如何用好好”。由于近近年我国上上的大型工工程项目多多，我国无无论在采用用现场总线线仪表的项项目规模还还是在采用用的数量方方面都处于于国际领先先位置。不不过一些项项目虽然采采用了先进进的现场总总线智能仪仪表，但应应用的水平平却不高，主主要是未充充分应用智智能仪表可可以提供的的信息和信信息服务。在控制网络络的研究开开发方面，我我国基本上上全面跟踪踪着国际动动向。在IIEC涉及及工业通信信网络的几几乎每个工工作组里都都有中国专专家，而且且针对大部部分国际热热点议题我我国都提出出了自己的的标准建议议。国家标标准GB/T 20017120066 用于工工业测量与与控制系统统的EPAA系统结构构与通

60、信规规范 获得得20088年中国标标准创新贡贡献奖。EEPA系列列标准已经经进入IEEC的多个个标准。EEPA系列列产品在多多个示范点点长期运行行。我国在控制制网络领域域与国外的的主要差距距在于产品品，无论是是在现场总总线智能化化现场仪表表方面，还还是在系统统产品和软软件方面都都有差距。国际方面在在控制网络络的发展上上也进入了了水平不高高的平稳期期，未达到到人们预期期的高度。这里有两两个技术问问题和一个个非技术问问题：1. 控制制网络的传传输速度虽虽然可以满满足许多一一般应用的的需要，但但是对于动动态测量控控制要求高高的应用无无法满足。“响应频率率宽度”、“响应时间间”等时间相相关技术指指标是