自動化儀表，是由若干自動化元件構(gòu)成的，具有較完善功能的自動化技術(shù)工具。它一般同時具有數(shù)種功能，如測量、顯示、記錄或測量、控制、報警等。自動化儀表本身是一個系統(tǒng)，又是整個自動化系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。自動化儀表是一種“信息機器”，其主要功能是信息形式的轉(zhuǎn)換，將輸入信號轉(zhuǎn)換成輸出信號。信號可以按時間域或頻率域表達，信號的傳輸則可調(diào)制成連續(xù)的模擬量或斷續(xù)的數(shù)字量形式。

（一）自動化儀表與企業(yè)的信息化

　　信息技術(shù)的發(fā)展給自動化儀表帶來兩方面的影響：一方面信息技術(shù)與自動化儀表爭奪人才，在IT發(fā)展的高潮，許多有經(jīng)驗的儀表工作者轉(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)實世界的實體事物（包括原料、設備、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、銷售、物流等）用計算機能夠識別和處理0和1來描述，然后由計算機進行運算和處理，后將處理的結(jié)果再反作用到現(xiàn)實世界。

　　描述事物的規(guī)則按對象的屬性可簡化分為3類：

　　（1）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、設備、生產(chǎn)過程的狀態(tài)、中間和終產(chǎn)品內(nèi)容的信息模型，這種類型的模型要把對象的基本屬性描述出來，典型代表是IEC361987工業(yè)過程測量與控制過程設備目錄中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和元素系列標準和IEC61360與電子元件分類方案相關的標準數(shù)據(jù)元素類型系列標準。

　　（2）描述事物之間關系（尤其是定量關系）的模型。信息化的重要作用是對事物進行優(yōu)化，優(yōu)化的條件是了解事物之間的（定量）關系。這種模型常常以數(shù)學模型的形式出現(xiàn)。這類模型往往針對性很強，難以建立統(tǒng)一的廣泛應用的模型，因此較少以國際標準的形式出現(xiàn)。

　　（3）描述對象過程信息模型。如生產(chǎn)過程、管理過程，典型代表是IEC62264企業(yè)系統(tǒng)集成系列標準。

　　（二）自動化儀表工程項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際上是自動化儀表系統(tǒng)的全面可互操作性。可互操作性是分層次的，基本的是過程控制機的互操作，即控制系統(tǒng)與現(xiàn)場儀表表層免的可互操作，向上一層是控制系統(tǒng)維護與生產(chǎn)設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現(xiàn)全局信息的可互操作。

　　不同層級實現(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)場儀表層主要技術(shù)史：功夫塊、EDDL（電子設備描述語言）、FDT/DTM（現(xiàn)場設備工具/設備類型管理器）、OPC UA（原 Ole for Process Control，過程控制控制用對象鏈接和嵌入：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。

　　自動化系統(tǒng)工程師項目從論證一直到建成投產(chǎn)運行、目后大修維護，整個過程的每個階段會產(chǎn)生許多技術(shù)文件，各階段的文件又有很強的關聯(lián)，而且這些文檔現(xiàn)在都以二進制形式存在計算機里。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上階段就可以有很好的繼承性。例如，在項目的工程設計階段就會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圖對系統(tǒng)進行組態(tài)。全生命周期信息整合就是要實現(xiàn)系統(tǒng)各生面階段之間可互操作，

　　（三）功能安全　　

      安全是一個非常廣泛的主題，在自動化儀表領域今年主要關注功能安全方面。IEC61508電氣/電子/科編程電子安全相關系統(tǒng)的功能安全系列國際標準早在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)的功能安全系列國際標準。我國近兩年出版了等同采用這些國際標準的系列國家標準GB/T20438電氣/電子/科編程電子安全相關系統(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)過功能安全認證的儀表推向市場。這對儀表的市場有很大影響，因此功能安全儀表并不只是用在有安全要求的系統(tǒng)中，功能安全認證還起到對儀表可*性一定的定量確認的作用，為了爭取競爭中的有利地位，實際上幾乎所有儀表制造商都會開展功能安全研究。

　　（四）系統(tǒng)維護與儀表診斷

　　基于企業(yè)對安全和質(zhì)量的要求，系統(tǒng)維護與儀表診斷受到用戶、制造商和研究者各方面的關注。系統(tǒng)維護與儀表診斷分為4個層次:生產(chǎn)流程的診斷、生產(chǎn)裝備的診斷、自動化控制系統(tǒng)的診斷、現(xiàn)場儀表的診斷。

　　針對生產(chǎn)裝備的監(jiān)控、診斷儀表系統(tǒng)是近兩年推向市場的新產(chǎn)品。主要用于對某些典型生產(chǎn)裝備（如旋轉(zhuǎn)機械、流體管線）的監(jiān)控和診斷。這些系統(tǒng)使用的檢測手段包括振動測量、激光測量、紅外熱像、超聲掃描以及普通的溫度壓力測量，將監(jiān)測的信息通過統(tǒng)計分析、頻譜分析、模式識別、數(shù)據(jù)挖掘等專家系統(tǒng)的分析，得出對設備的診斷。典型產(chǎn)品有Emerson公司的CSI機械設備狀態(tài)管理系統(tǒng)。

　　現(xiàn)場儀表的診斷與上述幾層的維護、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現(xiàn)診斷。現(xiàn)場儀表本身體積較小、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)場儀表與另一端的互動，以補充自身資源的不足。

現(xiàn)場儀表的診斷難度較大，HART基金會的《HART 診斷指南（草案）》將維護分為三級：要求維護（已經(jīng)發(fā)生故障）、需要維護（儀表已超過維護周期）、建議維護（儀表到了維護周期）。而維護周期由智能儀表根據(jù)儀表的損耗情況或固定的時間確定。

　　我國大型設備方面的維護和診斷研究已有多年的歷史，在旋轉(zhuǎn)機械等典型裝備方面有不錯的成果和成功的應用，有兩個學會組織聚集了我國這方面的力量：中國振動工程學會故障診斷專業(yè)委員會和中國自動化學會技術(shù)過程故障診斷與安全性技術(shù)委員會。在自動化控制系統(tǒng)自身的診斷方面雖然也有一些研究，但應用較少，在檢測儀表和執(zhí)行器的診斷方面更加薄弱，無論在維護和診斷理論研究還是開發(fā)實踐方面都與國際水平有較大差距。國產(chǎn)的大部分儀表在故障診斷和預測性維護方面存在空白。

　　（五）無線通信

　　工業(yè)無線通信技術(shù)的快速發(fā)展是近兩年自動化儀表領域顯著的亮點，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

　　（1）技術(shù)方案多樣化。有基于WPAN（無線個域網(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。各種方案針對一定的對象和應用，在某些局部具有優(yōu)勢。

　　（2）參與者迅速增加。有學校、研究機構(gòu)、自動化儀表企業(yè)，還有一些半導體器件制造企業(yè)和具有專項技術(shù)的小型高技術(shù)企業(yè)。

　　（3）成立了專業(yè)組織。有新成立的專項組織，如WINA（The Wireless Industrial Networking Alliance，無線工業(yè)網(wǎng)絡聯(lián)盟），也有許多老牌組織新成立無線通信工作組，如IEEE的多個工作組，歐盟的R-Fieldbus項目（無線現(xiàn)場總線項目）、ISA的SP100工作組、HART的無線HART工作組以及各現(xiàn)場總線的無線工作組等。

　　（4）推出多種無線演示系統(tǒng)、測量儀表樣機，成為今年全球各主要自動化儀表展的熱點。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)品雖已在一些場合投入應用，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)十個節(jié)點。各種供自動化儀表企業(yè)開發(fā)無線產(chǎn)品各種無線模塊更是不計其數(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。

　　（六）控制網(wǎng)絡

　　以現(xiàn)場為代表的控制網(wǎng)絡技術(shù)在我國已經(jīng)逐步得到推廣，自上海賽科項目大規(guī)模采用現(xiàn)場總線以來，各種工程項目采用現(xiàn)場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”。由于近年我國上的大型工程項目多，我國無論在采用現(xiàn)場總線儀表的項目規(guī)模還是在采用的數(shù)量方面都處于國際領先位置。不過一些項目雖然采用了先進的現(xiàn)場總線智能儀表，但應用的水平卻不高，主要是未充分應用智能儀表可以提供的信息和信息服務。

資訊分享：常州市成豐流量儀表有限公司 關注官微：@成豐流量