自动化仪器仪表与控制系统现状及发展趋势

安全研究成果还少，但功能安全的活动已经在国内启动，正逐步深入地展开。

    （四）系统维护与仪表诊断

    基于企业对安全和质量的要求，系统维护与仪表诊断受到用户、制造商和研究者各方面的关注。系统维护与仪表诊断分为4个层次:生产流程的诊断、生产装备的诊断、自动化控制系统的诊断、现场仪表的诊断。

 生产流程的诊断原则上不属于自动化仪表范畴，但是诊断信息的交换涉及自动化仪表系统。国外仪表用户成立了一个用户组织——MIMOSA（anOperations/and/MaintenanceInformationOpenSystemsAlliance,运行和维护信息开放系统联盟）。该组织的使命是开发和鼓励企业在O&M（Operations/and/Maintenance,运行和维护）中和CALM（CollaborativeAssetLifecycleManagement，资产生命周期管理协作）中采用开放信息标准。它提供一系列相关信息标准。CCOM（CommonConceptualObjectModel，通用总体对象模型）是所有MIMOSA标准的基础,而CRIS（CommonRelationalInformationSchema,通用相关信息模式）则提供了储存企业运行管理信息的手段。它还提供元数据参考库和采用XML和SQL的系列信息交换标准。该组织还与OPC合作，成立了OpenP&M（OpenOperations/and/Maintenance，开放运行于维护）组织。他们制定的基础信息标准用语多种行业，MIMOSA提供资产管理相关信息标准，OPC提供数据获得喝传输标准。

    针对生产装备的监控、诊断仪表系统是近两年推向市场的新产品。主要用于对某些典型生产装备（如旋转机械、流体管线）的监控和诊断。这些系统使用的检测手段包括振动测量、激光测量、红外热像、超声扫描以及普通的温度压力测量，将监测的信息通过统计分析、频谱分析、模式识别、数据挖掘等专家系统的分析，得出对设备的诊断。典型产品有Emerson公司的CSI机械设备状态管理系统。

    自动化控制系统的诊断通常是控制系统中设备管理软件的一个模块或一种功能，负责控制系统自身以及现场以表达的实时诊断和预测维护。现在各家自动化仪表跨国公司几乎都有自己的产品，例如Emerson公司的AMS（资产管理系统），Siemens公司的PDM（过程设备管理），在此不一一列举。自动化控制系统诊断产品看的发展很快，功能和性能不断增强；现在生产装备的监控与自动化控制系统自身的诊断往往是在同一个平台上进行。为了改善这一层面的可互操作性，近年Emerson公司、Siemens公司及OPC等几家承诺相互合作推进互操作技术的统一。

    现场仪表的诊断与上述几层的维护、诊断在方法上有很大区别。首先，上述方法都是通过传感器采集信息，通过各种手段的分析实现诊断。现场仪表本身体积较小、功耗低，可用于诊断的信息资源很少；其次，现场仪表的诊断结果显示往往借助控制系统软件或手持操作器，因此其诊断过程中常常有现场仪表与另一端的互动，以补充自身资源的不足。

    现场仪表的诊断难度较大，HART基金会的《HART诊断指南（草案）》将维护分为三级：要求维护（已经发生故障）、需要维护（仪表已超过维护周期）、建议维护（仪表到了维护周期）。而维护周期由智能仪表根据仪表的损耗情况或固定的时间确定。

    我国大型设备方面的维护和诊断研究已有多年的历史，在旋转机械等典型装备方面有不错的成果和成功的应用，有两个学会组织聚集了我国这方面的力量：中国振动工程学会故障诊断专业委员会和中国自动化学会技术过程故障诊断与安全性技术委员会。在自动化控制系统自身的诊断方面虽然也有一些研究，但应用较少，在检测仪表和执行器的诊断方面更加薄弱，无论在维护和诊断理论研究还是开发实践方面都与国际水平有较大差距。国产的大部分仪表在故障诊断和预测性维护方面存在空白。

    国外近年在维护和诊断方面发表的论文和专利很多，反映该项目内容在国外也正是热点，我国企业现在急起直追为时不晚。

  （五）无线通信

    工业无线通信技术的快速发展是近两年自动化仪表领域显著的亮点，主要表现在以下几个方面。

    （1）技术方案多样化。有基于WPAN（无线个域网）的多种方案，有基于WLAN（无线局域网）的方案，也有基于无线公网（如GPRS、CDMA）的方案。各种方案针对一定的对象和应用，在某些局部具有优势。

    （2）参与者迅速增加。有学校、研究机构、自动化仪表企业，还有一些半导体器件制造企业和具有专项技术的小型高技术企业。