自動(dòng)化儀表，是由若干自動(dòng)化元件構(gòu)成的，具有較完善功能的自動(dòng)化技術(shù)工具。它一般同時(shí)具有數(shù)種功能，如測(cè)量、顯示、記錄或測(cè)量、控制、報(bào)警等。自動(dòng)化儀表本身是一個(gè)系統(tǒng)，又是整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)。自動(dòng)化儀表是一種“信息機(jī)器”，其主要功能是信息形式的轉(zhuǎn)換，將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)。信號(hào)可以按時(shí)間域或頻率域表達(dá)，信號(hào)的傳輸則可調(diào)制成連續(xù)的模擬量或斷續(xù)的數(shù)字量形式。
（一）自動(dòng)化儀表與企業(yè)的信息化
信息技術(shù)的發(fā)展給自動(dòng)化儀表帶來兩方面的影響：一方面信息技術(shù)與自動(dòng)化儀表爭(zhēng)奪人才，在IT發(fā)展的高潮，許多有經(jīng)驗(yàn)的儀表工作者轉(zhuǎn)向IT行業(yè)，這也是近年儀表產(chǎn)品推出減緩的原因之一；另一方面自動(dòng)化儀表借用了TI行業(yè)一些成熟的技術(shù)和產(chǎn)品，加快了信息的步伐。
信息化需要將現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體事物（包括原料、設(shè)備、產(chǎn)品、控制系統(tǒng)、儀表等），生產(chǎn)流程（包括制造方法、工藝等）。企業(yè)的管理（包括采購(gòu)、銷售、物流等）用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別和處理0和1來描述，然后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后將處理的結(jié)果再反作用到現(xiàn)實(shí)世界。
描述事物的規(guī)則按對(duì)象的屬性可簡(jiǎn)化分為3類：
?。?）描述事物的信息模型。如描述生產(chǎn)原料、元件、控制系統(tǒng)儀生產(chǎn)用裝置、設(shè)備、生產(chǎn)過程的狀態(tài)、中間和最終產(chǎn)品內(nèi)容的信息模型，這種類型的模型要把對(duì)象的基本屬性描述出來，典型代表是IEC361987工業(yè)過程測(cè)量與控制過程設(shè)備目錄中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和元素系列標(biāo)準(zhǔn)和IEC61360與電子元件分類方案相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)元素類型系列標(biāo)準(zhǔn)。
?。?）描述事物之間關(guān)系（尤其是定量關(guān)系）的模型。信息化的重要作用是對(duì)事物進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化的條件是了解事物之間的（定量）關(guān)系。這種模型常常以數(shù)學(xué)模型的形式出現(xiàn)。這類模型往往針對(duì)性很強(qiáng)，難以建立統(tǒng)一的廣泛應(yīng)用的模型，因此較少以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的形式出現(xiàn)。
（3）描述對(duì)象過程信息模型。如生產(chǎn)過程、管理過程，典型代表是IEC62264企業(yè)系統(tǒng)集成系列標(biāo)準(zhǔn)。
?。ǘ┳詣?dòng)化儀表工程項(xiàng)目全局信息和全生命周期信息的整合
全局和全生命周期的信息化整合實(shí)際上是自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的全面可互操作性。可互操作性是分層次的，最基本的是過程控制機(jī)的互操作，即控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)儀表表層免的可互操作，向上一層是控制系統(tǒng)維護(hù)與生產(chǎn)設(shè)備診斷信息的可互操作，在高一層是企業(yè)管理信息的客戶操作。全局信息化整合至少要實(shí)現(xiàn)全局信息的可互操作。
不同層級(jí)實(shí)現(xiàn)可互操作的技術(shù)和方法是不完全一樣的。在控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)儀表層主要技術(shù)史：功夫塊、EDDL（電子設(shè)備描述語言）、FDT/DTM（現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工具/設(shè)備類型管理器）、OPC UA（原 Ole for Process Control，過程控制控制用對(duì)象鏈接和嵌入：現(xiàn)Openness，Productivity&Collaboration,開放、生產(chǎn)率和協(xié)作；企業(yè)管理層則部分借助于MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）技術(shù)。全局信息整合至少要使企業(yè)各層之間的信息交換無障礙。
自動(dòng)化系統(tǒng)工程師項(xiàng)目從論證一直到建成投產(chǎn)運(yùn)行、目后大修維護(hù)，整個(gè)過程的每個(gè)階段會(huì)產(chǎn)生許多技術(shù)文件，各階段的文件又有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，而且這些文檔現(xiàn)在都以二進(jìn)制形式存在計(jì)算機(jī)里。涂過各階段采用統(tǒng)一的信息模型，那么下階段的文件相對(duì)上階段就可以有很好的繼承性。例如，在項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)階段就會(huì)編制控制邏輯配置圖，如果使用了統(tǒng)一的信息模型，那么到開車調(diào)試階段就可以直接用這個(gè)圖對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。全生命周期信息整合就是要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各生面階段之間可互操作，
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安全是一個(gè)非常廣泛的主題，在自動(dòng)化儀表領(lǐng)域今年主要關(guān)注功能安全方面。IEC61508電氣/電子/科編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)早在1998年就開始陸續(xù)出版，2003年又出版了IEC61511過程儀表安全系統(tǒng)的功能安全系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)近兩年出版了等同采用這些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20438電氣/電子/科編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全和GB/T21109過程儀表安全系統(tǒng)的功能安全。
近兩年功能安全的重要發(fā)展是：將大量經(jīng)過功能安全認(rèn)證的儀表推向市場(chǎng)。這對(duì)儀表的市場(chǎng)有很大影響，因此功能安全儀表并不只是用在有安全要求的系統(tǒng)中，功能安全認(rèn)證還起到對(duì)儀表可*性一定的定量確認(rèn)的作用，為了爭(zhēng)取競(jìng)爭(zhēng)中的有利地位，實(shí)際上幾乎所有儀表制造商都會(huì)開展功能安全研究。
?。ㄋ模┫到y(tǒng)維護(hù)與儀表診斷
基于企業(yè)對(duì)安全和質(zhì)量的要求，系統(tǒng)維護(hù)與儀表診斷受到用戶、制造商和研究者各方面的關(guān)注。系統(tǒng)維護(hù)與儀表診斷分為4個(gè)層次:生產(chǎn)流程的診斷、生產(chǎn)裝備的診斷、自動(dòng)化控制系統(tǒng)的診斷、現(xiàn)場(chǎng)儀表的診斷。
針對(duì)生產(chǎn)裝備的監(jiān)控、診斷儀表系統(tǒng)是近兩年推向市場(chǎng)的新產(chǎn)品。主要用于對(duì)某些典型生產(chǎn)裝備（如旋轉(zhuǎn)機(jī)械、流體管線）的監(jiān)控和診斷。這些系統(tǒng)使用的檢測(cè)手段包括振動(dòng)測(cè)量、激光測(cè)量、紅外熱像、超聲掃描以及普通的溫度壓力測(cè)量，將監(jiān)測(cè)的信息通過統(tǒng)計(jì)分析、頻譜分析、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘等專家系統(tǒng)的分析，得出對(duì)設(shè)備的診斷。典型產(chǎn)品有Emerson公司的CSI機(jī)械設(shè)備狀態(tài)管理系統(tǒng)。
現(xiàn)場(chǎng)儀表的診斷與上述幾層的維護(hù)、診斷在方法上有很大區(qū)別。首先，上述方法都是通過傳感器采集信息，通過各種手段的分析實(shí)現(xiàn)診斷。現(xiàn)場(chǎng)儀表本身體積較小、功耗低，可用于診斷的信息資源很少；其次，現(xiàn)場(chǎng)儀表的診斷結(jié)果顯示往往借助控制系統(tǒng)軟件或手持操作器，因此其診斷過程中常常有現(xiàn)場(chǎng)儀表與另一端的互動(dòng)，以補(bǔ)充自身資源的不足。
現(xiàn)場(chǎng)儀表的診斷難度較大，HART基金會(huì)的《HART 診斷指南（草案）》將維護(hù)分為三級(jí)：要求維護(hù)（已經(jīng)發(fā)生故障）、需要維護(hù)（儀表已超過維護(hù)周期）、建議維護(hù)（儀表到了維護(hù)周期）。而維護(hù)周期由智能儀表根據(jù)儀表的損耗情況或固定的時(shí)間確定。
我國(guó)大型設(shè)備方面的維護(hù)和診斷研究已有多年的歷史，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械等典型裝備方面有不錯(cuò)的成果和成功的應(yīng)用，有兩個(gè)學(xué)會(huì)組織聚集了我國(guó)這方面的力量：中國(guó)振動(dòng)工程學(xué)會(huì)故障診斷專業(yè)委員會(huì)和中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)技術(shù)過程故障診斷與安全性技術(shù)委員會(huì)。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)自身的診斷方面雖然也有一些研究，但應(yīng)用較少，在檢測(cè)儀表和執(zhí)行器的診斷方面更加薄弱，無論在維護(hù)和診斷理論研究還是開發(fā)實(shí)踐方面都與國(guó)際水平有較大差距。國(guó)產(chǎn)的大部分儀表在故障診斷和預(yù)測(cè)性維護(hù)方面存在空白。
?。ㄎ澹o線通信
工業(yè)無線通信技術(shù)的快速發(fā)展是近兩年自動(dòng)化儀表領(lǐng)域顯著的亮點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
?。?）技術(shù)方案多樣化。有基于WPAN（無線個(gè)域網(wǎng)）的多種方案，有基于WLAN（無線局域網(wǎng)）的方案，也有基于無線公網(wǎng)（如GPRS、CDMA）的方案。各種方案針對(duì)一定的對(duì)象和應(yīng)用，在某些局部具有優(yōu)勢(shì)。
（2）參與者迅速增加。有學(xué)校、研究機(jī)構(gòu)、自動(dòng)化儀表企業(yè)，還有一些半導(dǎo)體器件制造企業(yè)和具有專項(xiàng)技術(shù)的小型高技術(shù)企業(yè)。
（3）成立了專業(yè)組織。有新成立的專項(xiàng)組織，如WINA（The Wireless Industrial Networking Alliance，無線工業(yè)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟），也有許多老牌組織新成立無線通信工作組，如IEEE的多個(gè)工作組，歐盟的R-Fieldbus項(xiàng)目（無線現(xiàn)場(chǎng)總線項(xiàng)目）、ISA的SP100工作組、HART的無線HART工作組以及各現(xiàn)場(chǎng)總線的無線工作組等。
（4）推出多種無線演示系統(tǒng)、測(cè)量?jī)x表樣機(jī)，成為今年全球各主要自動(dòng)化儀表展的熱點(diǎn)。如Honeywell公司符合ISA100.11a的One Wireless系列，Emerson公司符合WirelessHART的Smart Wireless。這些產(chǎn)品雖已在一些場(chǎng)合投入應(yīng)用，但從總體來講，一則數(shù)量有限；二則系統(tǒng)規(guī)模較小，不過數(shù)十個(gè)節(jié)點(diǎn)。各種供自動(dòng)化儀表企業(yè)開發(fā)無線產(chǎn)品各種無線模塊更是不計(jì)其數(shù)，而提供這些模塊的企業(yè)往往才是無線技術(shù)的真正持有者。
?。┛刂凭W(wǎng)絡(luò)
以現(xiàn)場(chǎng)為代表的控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)逐步得到推廣，自上海賽科項(xiàng)目大規(guī)模采用現(xiàn)場(chǎng)總線以來，各種工程項(xiàng)目采用現(xiàn)場(chǎng)總線的心理障礙已經(jīng)基本消除。人們已經(jīng)越來越少問“是否能用”，而越來越多問“如何好用”。由于近年我國(guó)上的大型工程項(xiàng)目多，我國(guó)無論在采用現(xiàn)場(chǎng)總線儀表的項(xiàng)目規(guī)模還是在采用的數(shù)量方面都處于國(guó)際領(lǐng)先位置。不過一些項(xiàng)目雖然采用了先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表，但應(yīng)用的水平卻不高，主要是未充分應(yīng)用智能儀表可以提供的信息和信息服務(wù)。
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