自動化儀器儀表與控製係統現狀及發展趨勢
發布時間：2019/7/8
自動化儀器儀表與控製係統現狀及發展趨勢
一 、自動化儀表與控製係統的基本現狀
進入21世紀 ，我國製造業的高速發展 ，拉動了對自動化儀表與控製係統的需求 ，我國新上的大型項目所用自動化儀表和控製係統的先進程度已經處於世界領先水平 。當前傳統製造業在發達國家已經過了輝煌期 ，與之配套的自動化儀表自然就增長緩慢 。自動化儀表發展的熱點在新興市場的價格問題從兩個方麵夾擊儀表製造商 ，一是新興市場的用戶對產品價格敏感度很高 ；二是在那裏往往可以找非常便宜的替代品 ，這樣就難以激發跨國企業花大成本研製新型儀表 。
近10年自動化儀表技術發展的重要領域——現場總線技術的發展雖然取得了顯著成就 ，但是在應用方麵大體上還處在替代模擬傳輸線的階段 。實際上現場總線不僅僅是信號製式的改變 ，它是為控製技術的信息化提供基礎的 。用戶對係統底層信息化（控製 、診斷 、管理）改造的需求是現場總線技術推廣的原始動力 。近些年來現場總線在設備資產管理 、預測診斷和平穩操作等方麵的潛力開始被挖掘出來 ，顯現了極富發展前景的勢頭 。
但是基於現場總線技術的網絡化控製和分布式隻智能技術 ，到目前無論在理論上還是在實踐上都未出現顯著突破 ：而現場總線的速度瓶頸是的在複雜控製和快速響應方麵有時還不如傳統儀表 ：持續多年的現場總線之爭至今在製造商中沒有贏家 ，又使用戶普通感覺厭倦 ，極大地消耗了各企業發展的資源 。
國際上反映自動化儀表產品動向的幾個重要窗口 ：以ISA EXPO 、Miconix等為代表的國際儀表展覽 ，以Readers’ Choice Award（讀者選擇獎）為代表的獎項 。從近3年的讀者選擇獎看 ，獲獎產品變化不多 。自動化儀表今年發展的重點在儀表的應用方麵 。
這種發展趨勢的變化是很自然的 ，數字化 、智能化儀表和係統經過近10年的告訴發展 ，在應用方麵積累了一些問題 ，智能儀表設計的許多創新功能也未得到充分的應用 。主要問題有以下幾點 。
（1）數字儀表和係統的信息保密和安全問題
（2）微程序和軟件的可*性問題 。
（3）通信的保密 、安全和可*性問題 。
（4）智能儀表在運行時是可以與控製係統互動的以及如何進行互動 。
（5）智能儀表提供了遠比模擬儀表多的信息以及如何充分利用這些信息 。
（6）眾多智能儀表的可互操作問題 。
（7）儀表和係統的故障診斷以及故障診斷信息的可互操作問題等 。
上述問題都是由於數字化和網絡化而產生的 ，並不是現有技術無法解決這些問題 ，隻是可選的解決方案太多 ，而統一的解決方案才是最有效的 。而如何統一是當前正在研究的 。
雖然自動化儀表新產品的推出速度減緩 ，但是自動化儀表的技術發展史持續不斷的 ，儀表製造商近兩年新技術發展積極性不高 ，但儀表用戶發展自動化技術的積極性越來越高 。最近 ，在信息技術的融入 、儀表安全技術 、無線通信技術等各方麵都有令人矚目的發展。另外國外新產品推出的減速 ，為我國儀表的發展帶來了機遇 。國內儀表近兩年繼續健康發展 ，行業的總體趨勢與《2006-2007儀器科學與技術學科發展報告》的介紹未發生大的變化 ，因此也可以認為本報告是它的補充 。
ISA EXPO2008的6大關注點是 ：信息安全 、過程自動化 、環境和質量控製 、無線與網絡通信 、企業集成 。實際上包括我國的Miconix展在內的全球各主要儀表展覽 ，近兩年的主題也在這之內 。可以說這個六個方麵反映了近兩年自動化儀表領域的主要發展動向 。六個方麵中信息安全 、過程自動化和環境控製主要是由自動化儀表領域外的技術推動的 ，本報告的一下部分不將其作為重點 。
中國投資谘詢網的《2009-2012年中國儀器儀表行業投資分析及前景預測報告》 ，在簡介中對國內儀器儀表的論述也恰如其分地表達了國內自動化儀表領域發展的不足 ，其論述是這樣的 ：“雖然中國儀器儀表工業有了一定的發展 ，但遠遠不能滿足國民經濟 、科學研究 、國防建設以及社會生活等各個方麵日益增長的迫切需求 。中國儀器儀表產品 ，絕大部分屬於中低檔技術水平 ，而且可*性 、穩定性等關鍵性指標尚未全部達到要求 。因此中國需做長期規劃 ，將振興測量控製與儀器儀表行業作為一個係統工程 ，從影響測量控製與儀器儀表業的各主要方麵 ，包括政府 、企業 、社會環境 、科研和教育機構等方麵製定協調一致的戰略措施並認真貫徹執行 。”
二 、自動化儀表與控製係統的發展趨勢
（一）自動化儀表與企業的信息化
信息技術的發展給自動化儀表帶來兩方麵的影響 ：一方麵信息技術與自動化儀表爭奪人才 ，在IT發展的高潮 ，許多有經驗的儀表工作者轉向IT行業 ，這也是近年儀表產品推出減緩的原因之一 ；另一方麵自動化儀表借用了TI行業一些成熟的技術和產品 ，加快了信息的步伐 。
信息化是當前時代發展的趨勢 ，自動化儀表技術包括了信息采集、信息處理以及信息的應用這樣的過程 ，因此自動化儀表技術實際上時信息技術的一個重要分支 。所謂“企業集成”實際上是企業的信息集成和整合 ，所謂“信息爆炸”實際上時獲得信息超過了處理和應用的能力 ，而為得到的應用的一大障礙是信息表達的統一性不夠 。如何提高處理和應用信息的能力是當前的主題 。
信息化需要將現實世界的實體事物（包括原料 、設備 、產品 、控製係統 、儀表等） ，生產流程（包括製造方法 、工藝等） 。企業的管理（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 ，然後由計算機進行運算和處理 ，最後將處理的結果再反作用到現實世界 。
信息化的前提是將現實世界以及現實世界事物之間的關係轉化為0和1 ，不能做到這一步信息化是不可能實現的 。做到這一步就是對現實世界建立信息模型 。
信息模型是用一組簡化的信息 。按一定規則對事物所做的抽象描述 。
信息模型定義包括了簡化 、規則和抽象三要素 ，這三要素的多樣性決定了可能的信息模型的多樣化 ，建立信息模型的過程包括了克服多樣性 ，實現統一性的任務 。自動化儀表和係統信息模型的目標是 ：以毫不含糊的方式描述信息 ，以方便交換為基本定位 ，最終實現廣泛的可互操作性 。
2006年9月 ，在德國柏林的IEC100周年慶活動的自動化論壇上 ，IFAC專家Diedrich教授作了題為《自動化工廠的信息模型》的報告 ，介紹不同的控製層次 ，不同的生產階段的不同信息類型 、不同信息處理技術和工具 。
建立信息模型的工作是自動化儀表領域的一項基本工作 ，也是統一信息表達的隻能給藥手段 ，主要內容包括 ：1.建立描述事物的規則 ；2.按照規則對所設計大量食物進行描述 ，建立模型庫 。
建立描述事物的規則是一項繁雜的研究工作 ，因為隨著文化背景的不同 、宗教信仰的不同 、描述事物側重的不同 、詳細程度的不同 ，描述的方案有很多種 ，菲律賓亞星需要的是在當前信息處理能力相適應的 、能被公眾廣泛接受的方案 ，這種方案最終往往以國際標準的形式出現 。近兩年在製定這類國際標準方麵取得明顯的進展 。
描述事物的規則按對象的屬性可簡化分為3類 ：
（1）描述事物的信息模型 。如描述生產原料 、元件 、控製係統儀生產用裝置、設備 、生產過程的狀態 、中間和最終產品內容的信息模型 ，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工業過程測量與控製過程設備目錄中的數據結構和元素係列標準和IEC61360與電子元件分類方案相關的標準數據元素類型係列標準 。
（2）描述事物之間關係（尤其是定量關係）的模型 。信息化的重要作用是對事物進行優化 ，優化的條件是了解事物之間的（定量）關係 。這種模型常常以數學模型的形式出現 。這類模型往往針對性很強 ，難以建立統一的廣泛應用的模型 ，因此較少以國際標準的形式出現 。
（3）描述對象過程信息模型 。如生產過程 、管理過程 ，典型代表是IEC62264企業係統集成係列標準 。
在建立自動化儀表及應用的信息模型方麵 ，我國高校和研究機構早有研究 。但並沒有將這項工作定位信息化促進工業化的重要基礎 ，一直缺乏國家或行業層麵 ，全麵係統規劃和大規模的工作 。
我國TC159全國工業自動化係統與集成標準化技術委員會和TC124全國工業過程測量和控製標準化技術委員會在跟蹤和采用國際標準方麵做了不少工作 ，除派出專家加入國際標準的工作組直接參加國際標準的指定外 ，還及時地將重要信息模型標準轉化為國家標準 。有了這些建立信息模型的方法標準 ，後麵需要做的工作室 ：宣傳 、貫徹 、學習這些手法 ，用這些方法建立各認可的具有可互操作性的信息庫 ，應用這些信息庫服務於企業的自動化 。
由於信息模型對於國內企業和工程師還是新事物 ，上述這些工作在初期還相當複雜 ，最重要的是我國製造企業較少主動提出信息化的需求 ，因此我國在這方麵相對較落後 ，迫切需要引起重視 。
（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係統的全麵可互操作性 。可互操作性是分層次的 ，最基本的是過程控製機的互操作 ，即控製係統與現場儀表表層免的可互操作 ，向上一層是控製係統維護與生產設備診斷信息的可互操作 ，在高一層是企業管理信息的客戶操作 。全局信息化整合至少要實現全局信息的可互操作 。
不同層級實現可互操作的技術和方法是不完全一樣的 。在控製係統與現場儀表層主要技術史 ：功夫塊 、EDDL（電子設備描述語言） 、FDT/DTM（現場設備工具/設備類型管理器） 、OPC UA（原 Ole for Process Control ，過程控製控製用對象鏈接和嵌入 ：現Openness ，Productivity&Collaboration,開放 、生產率和協作 ；企業管理層則部分借助於MES（製造執行係統）技術 。全局信息整合至少要使企業各層之間的信息交換無障礙 。
自動化係統工程師項目從論證一直到建成投產運行 、目後大修維護 ，整個過程的每個階段會產生許多技術文件 ，各階段的文件又有很強的關聯 ，而且這些文檔現在都以二進製形式存在計算機裏 。塗過各階段采用統一的信息模型 ，那麽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製控製邏輯配置圖 ，如果使用了統一的信息模型 ，那麽到開車調試階段就可以直接用這個圖對係統進行組態 。全生命周期信息整合就是要實現係統各生麵階段之間可互操作 ，
這樣的信息化整合方案是由儀表的用戶提供的 。儀表的用戶企業由於貼近生產過程 ，貼近應用 ，一些用戶組織對自動化儀表的應用提出許多要求 ，製訂了一些團體標準 。現在他們逐步地將這些團體標準轉化為國家標 、歐洲標準或國際標準 ，如IEC61242過程控製工程的表示方法——對P&I圖和P&ID工具與PCE-CAE工具之間數據交換的要求和IEC61987的若幹部分（P&I ，管線工程與儀表裝置 ；P&ID ，管線工程和儀表裝置係統圖 ；PCE ，過程控製工程 ；CAE ，計算機輔助工程） 。
自動化儀表工程項目全局 、全生命周期的信息化整合式一個漫長的過程 ，近兩年IEC62424標準的推出是發展中的一個重要標誌 。
我國一直有研究機構在跟蹤全局 、全生命周期的信息化整合技術的發展方向 ，當有關標準文件由技術團體提交國際標準化組織 ，TC124會很快安排專家加入起草工作組 ，這種跟蹤已經持續多年了 。同時TC124還及時將出版的國際標準轉化為國家標準 。
全生命周期的信息化整合的概念對我國工程師還比較新 ，雖然一些工程項目中用了可以進行全生命周期的信息化整合的工具軟件InTools ，但人們還隻是將它置於某個生命階段 。
我國對自動化儀表在係統運行過程中的信息整合做的很不夠 ，及時用了現場總線智能儀表 ，數據通信業僅僅起替代傳遞的功能 。產生這種情況的原因 ，一方麵是我國用戶對企業信息化的需求並不迫切 ；另一方麵菲律賓亞星缺乏符合我國各行業實際情況的 、有效的信息化整合軟件 。自動化儀表工作者對信息化可以做什麽了解不夠 ，而用戶對信息化有什麽好處不清楚 ，對怎麽做更提不出要求 。這些因素影響了信息化整合技術的發展 。
有人認為以數字化 、網絡化為代表的智能儀表發展有三個階段 ：第一階段是數字化現場總線智能儀表替代模擬儀表 ，重點是發揮節省安裝費用 、提高儀表性能的作用 ；第二階段是工程和儀表的全局信息和全生生命周期信息的整合 ，實現信息化 ，重點是提高項目工程的管理水平和運行效益 ；第三階段是以無線通信儀表為重要特征 ，實現所謂“無所不在的測量 、無所不在的網絡 、無所不在的計算” ，實現真正的網絡化控製 ，重點是全麵提高企業的效益 。三階段的目標相當遠大 ，可以說是整個21世紀自動化儀表的目標 。目前我國第一階段的工作已經全麵展開 ，第二階段的工作開始啟動 ，第三階段的工作正在探索 。
（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麵 。IEC61508電氣/電子/科編程電子安全相關係統的功能安全係列國際標準早在1998年就開始陸續出版 ，2003年又出版了IEC61511過程儀表安全係統的功能安全係列國際標準 。我國近兩年出版了等同采用這些國際標準的係列國家標準GB/T20438電氣/電子/科編程電子安全相關係統的功能安全和GB/T21109過程儀表安全係統的功能安全 。
近兩年功能安全的重要發展是 ：將大量經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 ，因此功能安全儀表並不隻是用在有安全要求的係統中 ，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製造商都會開展功能安全研究 。
自20世紀開展儀表的可*性工程研究以來 ，儀表製造的質量大幅提高 。但是由於可*性數據都是由製造企業自己取得的 ，對用戶的公信力較低 ，因此隻有很少企業將可*性的定量數據公布出來 。所以可*性對用戶來說是經驗性的 、模糊地 ，人們更願意相信品牌 。
20世紀的可*性工程研究使儀表的光學 、機械 、電子部件的可*性設計和處理有了獲得公認的成熟框架 。但是當前的儀表幾乎都帶微處理器 ，而嵌入式程序和計算機軟件的可*性卻還沒有公認的 、得到定量數據的方法 。這裏最容易使人困惑的是 ：菲律賓亞星都知道Windows操作係統的錯誤很多 ，而菲律賓亞星的大部分自動化儀表係統軟件是運行在Windows環境下邪惡 ，這樣菲律賓亞星怎能相信自動化係統會有比Windows更好的可*性呢 ？當前的功能安全研究和軟件可*性研究已經提供了一些諸如添加底層程序 、冗餘 、容錯等處理方法 ，使菲律賓亞星能夠在不可*的Windows上獲得可*的自動化係統 。
在IEC61508和IEC61511裏 ，對嵌入式程序和計算機軟件的可*性和安全性的評估提供了一些方法 ，流派較多 。但是這些內容多半比較原則 ，實施時嚴重依賴評估者的經驗和水平設計和評估是遠遠不夠的 ，這些方麵的需求促使各方麵加大了嵌入式程序和計算機軟件的可*性的研究 。從編程語言的角度看 ，IEC 61508-3電氣/電子/可編程電子安全相關係統的功能安全第3部分 ：軟件要求對全可變語言（FVL ，如C 、C 、匯編語言）在安全應用程序層次和嵌入式軟件 、固件 、操作係統層次做了原則性的規範 ；而對有限可變語言（LVL ，如IEC61131-3的PLCopen組織安全擴展）在安全應用軟件層次的規範 ，則在IEC標準和ISA的對應標準ISA84過程儀表安全係統的功能安全及相關技術報告中對此部分做了細化和補充 ，雖然離公認 ，統一解決方案尚有距離 ，但已足以使各企業可以開展功能安全的開發和設計了 。
功能安全標準雖然已經出版 ，功能安全研究的範圍還在深入和擴大 。一方麵是現場通信的功能安全問題研究 ，這些研究成果已經部分反映在一些現場總線係列的標準中 ；另一方麵是電磁環境對功能安全的影響 ，這些研究成果開始在修訂的過程控製儀表的電磁兼容性標準中體現 。
我國許多研究機構今年開展了功能安全的研究工作 ，主要包括 ：對安全要求高的用戶機構 ，如石油 、化工 、製藥類機構 ，開展了如何提出和確定功能安全要求的研究 。他們采用風險評估技術 、可信性管理方法 、HAZOP（Hazard /and/ Operability Study,危險與可*性研究）分析等方法 ，確定目標對象對功能安全的定量要求 。
製定了宣傳貫徹兩個國家標準 ，培訓功能安全工程師的工作 。同時一些機構開展了工程項目和儀表產品的功能安全評定工作 。
一些儀表製造廠開始研製高可*性的功能安全儀表產品 。個別企業為了使用戶對產品的認證有更好的認同 ，他們將產品向國際權威機構申請認證 。
總體上 ，雖然我國創新的功能安全研究成果還少 ，但功能安全的活動已經在國內啟動 ，正逐步深入地展開 。
（四）係統維護與儀表診斷
基於企業對安全和質量的要求 ，係統維護與儀表診斷受到用戶 、製造商和研究者各方麵的關注 。係統維護與儀表診斷分為4個層次:生產流程的診斷 、生產裝備的診斷 、自動化控製係統的診斷 、現場儀表的診斷。
生產流程的診斷原則上不屬於自動化儀表範疇 ，但是診斷信息的交換涉及自動化儀表係統 。國外儀表用戶成立了一個用戶組織——MIMOSA（an Operations /and/ Maintenance Information Open Systems Alliance,運行和維護信息開放係統聯盟） 。該組織的使命是開發和鼓勵企業在O&M（Operations /and/ Maintenance,運行和維護）中和CALM（Collaborative Asset Lifecycle Management ，資產生命周期管理協作）中采用開放信息標準 。它提供一係列相關信息標準 。CCOM（Common Conceptual Object Model，通用總體對象模型）是所有MIMOSA標準的基礎,而CRIS（Common Relational Information Schema,通用相關信息模式）則提供了儲存企業運行管理信息的手段 。它還提供元數據參考庫和采用XML和SQL的係列信息交換標準 。該組織還與OPC合作 ，成立了Open P&M（Open Operations /and/ Maintenance ，開放運行於維護）組織 。他們製定的基礎信息標準用語多種行業 ，MIMOSA提供資產管理相關信息標準 ，OPC提供數據獲得喝傳輸標準 。
針對生產裝備的監控 、診斷儀表係統是近兩年推向市場的新產品 。主要用於對某些典型生產裝備（如旋轉機械 、流體管線）的監控和診斷 。這些係統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 ，將監測的信息通過統計分析 、頻譜分析 、模式識別 、數據挖掘等專家係統的分析 ，得出對設備的診斷 。典型產品有Emerson公司的CSI機械設備狀態管理係統 。
自動化控製係統的診斷通常是控製係統中設備管理軟件的一個模塊或一種功能 ，負責控製係統自身以及現場以表達的實時診斷和預測維護 。現在各家自動化儀表跨國公司幾乎都有自己的產品 ，例如Emerson公司的AMS（資產管理係統） ，Siemens公司的PDM（過程設備管理） ，在此不一一列舉 。自動化控製係統診斷產品看的發展很快 ，功能和性能不斷增強 ；現在生產裝備的監控與自動化控製係統自身的診斷往往是在同一個平台上進行 。為了改善這一層麵的可互操作性 ，近年Emerson 公司 、Siemens 公司及OPC等幾家承諾相互合作推進互操作技術的統一 。
現場儀表的診斷與上述幾層的維護 、診斷在方法上有很大區別 。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診斷 。現場儀表本身體積較小 、功耗低 ，可用於診斷的信息資源很少 ；其次 ，現場儀表的診斷結果顯示往往借助控製係統軟件或手持操作器 ，因此其診斷過程中常常有現場儀表與另一端的互動 ，以補充自身資源的不足 。
現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（已經發生故障） 、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儀表的損耗情況或固定的時間確定 。
我國大型設備方麵的維護和診斷研究已有多年的曆史 ，在旋轉機械等典型裝備方麵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麵的力量 ：中國振動工程學會故障診斷專業委員會和中國自動化學會技術過程故障診斷與安全性技術委員會 。在自動化控製係統自身的診斷方麵雖然也有一些研究 ，但應用較少 ，在檢測儀表和執行器的診斷方麵更加薄弱，無論在維護和診斷理論研究還是開發實踐方麵都與國際水平有較大差距 。國產的大部分儀表在故障診斷和預測性維護方麵存在空白 。
國外近年在維護和診斷方麵發表的論文和專利很多 ，反映該項目內容在國外也正是熱點 ，我國企業現在急起直追為時不晚 。
（五）無線通信
工業無線通信技術的快速發展是近兩年自動化儀表領域顯著的亮點 ，主要表現在以下幾個方麵 。
（1）技術方案多樣化 。有基於WPAN（無線個域網）的多種方案 ，有基於WLAN（無線局域網）的方案 ，也有基於無線公網（如GPRS 、CDMA）的方案 。各種方案針對一定的對象和應用 ，在某些局部具有優勢 。
（2）參與者迅速增加 。有學校 、研究機構 、自動化儀表企業 ，還有一些半導體器件製造企業和具有專項技術的小型高技術企業 。
（3）成立了專業組織 。有新成立的專項組織 ，如WINA（The Wireless Industrial Networking Alliance ，無線工業網絡聯盟） ，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（無線現場總線項目） 、ISA的SP100工作組 、HART的無線HART工作組以及各現場總線的無線工作組等 。
（4）推出多種無線演示係統 、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係列 ，Emerson公司符合WirelessHART的Smart Wireless 。這些產品雖已在一些場合投入應用 ，但從總體來講 ，一則數量有限 ；二則係統規模較小 ，不過數十個節點 。各種供自動化儀表企業開發無線產品各種無線模塊更是不計其數 ，而提供這些模塊的企業往往才是無線技術的真正持有者 。
無線通信標準之爭已經開始 。2007年HART基金發布WirelessHART標準時Honeywell過程係統公司總裁Jack Bolick發表了一封公開信 ，使Honeywell與Emerson在無線通信標準方麵的分歧公開化 。此後 ，各種無線通信標準的方案紛紛正式向標準化組織提出 。除了前兩種針對過程控製目標的標準外 ，還有類似ZigBee Pro 這種並不主要針對過程控製 ，但一直想向過程控製領域滲透的標準 。ZigBee 標準自2003年公布以來頻繁的更新 ：2006年公布了新一版 ，2007年又公布了ZigBee2007,包含了兩個特征集——ZigBee Pro 。業內人士出於對前10多年現場總線之爭的厭倦 ，大公司們挑起了爭端但沒有撈到明顯的好處 ，反而給了中小儀表公司給了中小儀表公司機會 。人們都希望能避免再次出現無線通信標準之爭 。3種技術合作的技術基礎原本是存在的，因為ISA100.11a 、WirelessHART和ZigBee的底層協議都是IEEE802.15.4 ，而且提供芯片和通信協議棧的企業往往同時提供這三種技術的部件 ，因此三種技術相互滲透不可避免 。但是市場競爭是不以人們意誌轉移的 ，菲律賓亞星可能不得不麵對又一場曠目持久的標準之爭 。
我國進入工業無線通信領域並不晚 。HART基金會是2004年11月才成立無線工作組的 ，而我國許多單位在這之前就開始研究了 。在“十一五 ：器件 ，國家科技部的“863”項目給予工業無線通信項目有力的支持 ，這之前 ，科技和教育部門的各種基金 、地方科技部門等也對該領域多方麵的支持 。
我國以ZigBee為基礎進行研究的單位很多 ，因此比較容易采購到元器件獲得技術支持 。有若幹單位加入了ISA100工作組 ，從事相關的研究 ；其中重重慶郵電大學向工作組遞交了多項建議 。有27條ISA100.11a委員會完全接受並采納 。我國真正獨立從事WirelessHART開發的單位比較少 ，因為WirelessHART自己也還在繼續開發中 ，現在對外提供的技術支持相當少 。
從2008年Miconex展覽看 ，我國目前研究的規模和水平也不輸國外的平均水平 ，展出了多種演示係統和產品 。我國在工業無線通信領域研究最顯著的成績是 ，以中國科學院沈陽自動化研究所為首的研究團體研究開發的工業過程自動化用無線網絡WIA-PA成為了IEC可公開提供的技術規範（IEC/PAS62601 ：2008工業通信網絡已現場總線規範-WIA-PA通信網絡和通信行規） ，與WirelessHART同時成為國際標準 。
（六）控製網絡
以現場為代表的控製網絡技術在我國已經逐步得到推廣 ，自上海賽科項目大規模采用現場總線以來 ，各種工程項目采用現場總線的心理障礙已經基本消除 。人們已經越來越少問“是否能用” ，而越來越多問“如何好用” 。由於近年我國上的大型工程項目多 ，我國無論在采用現場總線儀表的項目規模還是在采用的數量方麵都處於國際領先位置 。不過一些項目雖然采用了先進的現場總線智能儀表 ，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 。
在控製網絡的研究開發方麵 ，我國基本上全麵跟蹤著國際動向 。在IEC涉及工業通信網絡的幾乎每個工作組裏都有中國專家 ，而且針對大部分國際熱點議題我國都提出了自己的標準建議 。國家標準GB/T20171-2006用於工業測量與控製係統的EPA係統結構與通信規範獲得2008年中國標準創新貢獻獎 。EPA係列標準已經進入IEC的多個標準 。EPA係列產品在多個示範點長期運行 。
我國在控製網絡領域與國外的主要差距在於產品 ，無論是在現場總線智能化現場儀表方麵 ，還是在係統產品和軟件方麵都有差距 。
國際方麵在控製網絡的發展上也進入了水平不高的平穩期 ，為達到人們預期的高度 。這裏有兩個技術問題和一個非技術的問題 。
一 、自動化儀表與控製係統的基本現狀
進入21世紀 ，我國製造業的高速發展 ，拉動了對自動化儀表與控製係統的需求 ，我國新上的大型項目所用自動化儀表和控製係統的先進程度已經處於世界領先水平 。當前傳統製造業在發達國家已經過了輝煌期 ，與之配套的自動化儀表自然就增長緩慢 。自動化儀表發展的熱點在新興市場的價格問題從兩個方麵夾擊儀表製造商 ，一是新興市場的用戶對產品價格敏感度很高 ；二是在那裏往往可以找非常便宜的替代品 ，這樣就難以激發跨國企業花大成本研製新型儀表 。
近10年自動化儀表技術發展的重要領域——現場總線技術的發展雖然取得了顯著成就 ，但是在應用方麵大體上還處在替代模擬傳輸線的階段 。實際上現場總線不僅僅是信號製式的改變 ，它是為控製技術的信息化提供基礎的 。用戶對係統底層信息化（控製 、診斷 、管理）改造的需求是現場總線技術推廣的原始動力 。近些年來現場總線在設備資產管理 、預測診斷和平穩操作等方麵的潛力開始被挖掘出來 ，顯現了極富發展前景的勢頭 。
但是基於現場總線技術的網絡化控製和分布式隻智能技術 ，到目前無論在理論上還是在實踐上都未出現顯著突破 ：而現場總線的速度瓶頸是的在複雜控製和快速響應方麵有時還不如傳統儀表 ：持續多年的現場總線之爭至今在製造商中沒有贏家 ，又使用戶普通感覺厭倦 ，極大地消耗了各企業發展的資源 。
國際上反映自動化儀表產品動向的幾個重要窗口 ：以ISA EXPO 、Miconix等為代表的國際儀表展覽 ，以Readers’ Choice Award（讀者選擇獎）為代表的獎項 。從近3年的讀者選擇獎看 ，獲獎產品變化不多 。自動化儀表今年發展的重點在儀表的應用方麵 。
這種發展趨勢的變化是很自然的 ，數字化 、智能化儀表和係統經過近10年的告訴發展 ，在應用方麵積累了一些問題 ，智能儀表設計的許多創新功能也未得到充分的應用 。主要問題有以下幾點 。
（1）數字儀表和係統的信息保密和安全問題
（2）微程序和軟件的可*性問題 。
（3）通信的保密 、安全和可*性問題 。
（4）智能儀表在運行時是可以與控製係統互動的以及如何進行互動 。
（5）智能儀表提供了遠比模擬儀表多的信息以及如何充分利用這些信息 。
（6）眾多智能儀表的可互操作問題 。
（7）儀表和係統的故障診斷以及故障診斷信息的可互操作問題等 。
上述問題都是由於數字化和網絡化而產生的 ，並不是現有技術無法解決這些問題 ，隻是可選的解決方案太多 ，而統一的解決方案才是最有效的 。而如何統一是當前正在研究的 。
雖然自動化儀表新產品的推出速度減緩 ，但是自動化儀表的技術發展史持續不斷的 ，儀表製造商近兩年新技術發展積極性不高 ，但儀表用戶發展自動化技術的積極性越來越高 。最近 ，在信息技術的融入 、儀表安全技術 、無線通信技術等各方麵都有令人矚目的發展。另外國外新產品推出的減速 ，為我國儀表的發展帶來了機遇 。國內儀表近兩年繼續健康發展 ，行業的總體趨勢與《2006-2007儀器科學與技術學科發展報告》的介紹未發生大的變化 ，因此也可以認為本報告是它的補充 。
ISA EXPO2008的6大關注點是 ：信息安全 、過程自動化 、環境和質量控製 、無線與網絡通信 、企業集成 。實際上包括我國的Miconix展在內的全球各主要儀表展覽 ，近兩年的主題也在這之內 。可以說這個六個方麵反映了近兩年自動化儀表領域的主要發展動向 。六個方麵中信息安全 、過程自動化和環境控製主要是由自動化儀表領域外的技術推動的 ，本報告的一下部分不將其作為重點 。
中國投資谘詢網的《2009-2012年中國儀器儀表行業投資分析及前景預測報告》 ，在簡介中對國內儀器儀表的論述也恰如其分地表達了國內自動化儀表領域發展的不足 ，其論述是這樣的 ：“雖然中國儀器儀表工業有了一定的發展 ，但遠遠不能滿足國民經濟 、科學研究 、國防建設以及社會生活等各個方麵日益增長的迫切需求 。中國儀器儀表產品 ，絕大部分屬於中低檔技術水平 ，而且可*性 、穩定性等關鍵性指標尚未全部達到要求 。因此中國需做長期規劃 ，將振興測量控製與儀器儀表行業作為一個係統工程 ，從影響測量控製與儀器儀表業的各主要方麵 ，包括政府 、企業 、社會環境 、科研和教育機構等方麵製定協調一致的戰略措施並認真貫徹執行 。”
二 、自動化儀表與控製係統的發展趨勢
（一）自動化儀表與企業的信息化
信息技術的發展給自動化儀表帶來兩方麵的影響 ：一方麵信息技術與自動化儀表爭奪人才 ，在IT發展的高潮 ，許多有經驗的儀表工作者轉向IT行業 ，這也是近年儀表產品推出減緩的原因之一 ；另一方麵自動化儀表借用了TI行業一些成熟的技術和產品 ，加快了信息的步伐 。
信息化是當前時代發展的趨勢 ，自動化儀表技術包括了信息采集、信息處理以及信息的應用這樣的過程 ，因此自動化儀表技術實際上時信息技術的一個重要分支 。所謂“企業集成”實際上是企業的信息集成和整合 ，所謂“信息爆炸”實際上時獲得信息超過了處理和應用的能力 ，而為得到的應用的一大障礙是信息表達的統一性不夠 。如何提高處理和應用信息的能力是當前的主題 。
信息化需要將現實世界的實體事物（包括原料 、設備 、產品 、控製係統 、儀表等） ，生產流程（包括製造方法 、工藝等） 。企業的管理（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 ，然後由計算機進行運算和處理 ，最後將處理的結果再反作用到現實世界 。
信息化的前提是將現實世界以及現實世界事物之間的關係轉化為0和1 ，不能做到這一步信息化是不可能實現的 。做到這一步就是對現實世界建立信息模型 。
信息模型是用一組簡化的信息 。按一定規則對事物所做的抽象描述 。
信息模型定義包括了簡化 、規則和抽象三要素 ，這三要素的多樣性決定了可能的信息模型的多樣化 ，建立信息模型的過程包括了克服多樣性 ，實現統一性的任務 。自動化儀表和係統信息模型的目標是 ：以毫不含糊的方式描述信息 ，以方便交換為基本定位 ，最終實現廣泛的可互操作性 。
2006年9月 ，在德國柏林的IEC100周年慶活動的自動化論壇上 ，IFAC專家Diedrich教授作了題為《自動化工廠的信息模型》的報告 ，介紹不同的控製層次 ，不同的生產階段的不同信息類型 、不同信息處理技術和工具 。
建立信息模型的工作是自動化儀表領域的一項基本工作 ，也是統一信息表達的隻能給藥手段 ，主要內容包括 ：1.建立描述事物的規則 ；2.按照規則對所設計大量食物進行描述 ，建立模型庫 。
建立描述事物的規則是一項繁雜的研究工作 ，因為隨著文化背景的不同 、宗教信仰的不同 、描述事物側重的不同 、詳細程度的不同 ，描述的方案有很多種 ，菲律賓亞星需要的是在當前信息處理能力相適應的 、能被公眾廣泛接受的方案 ，這種方案最終往往以國際標準的形式出現 。近兩年在製定這類國際標準方麵取得明顯的進展 。
描述事物的規則按對象的屬性可簡化分為3類 ：
（1）描述事物的信息模型 。如描述生產原料 、元件 、控製係統儀生產用裝置、設備 、生產過程的狀態 、中間和最終產品內容的信息模型 ，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工業過程測量與控製過程設備目錄中的數據結構和元素係列標準和IEC61360與電子元件分類方案相關的標準數據元素類型係列標準 。
（2）描述事物之間關係（尤其是定量關係）的模型 。信息化的重要作用是對事物進行優化 ，優化的條件是了解事物之間的（定量）關係 。這種模型常常以數學模型的形式出現 。這類模型往往針對性很強 ，難以建立統一的廣泛應用的模型 ，因此較少以國際標準的形式出現 。
（3）描述對象過程信息模型 。如生產過程 、管理過程 ，典型代表是IEC62264企業係統集成係列標準 。
在建立自動化儀表及應用的信息模型方麵 ，我國高校和研究機構早有研究 。但並沒有將這項工作定位信息化促進工業化的重要基礎 ，一直缺乏國家或行業層麵 ，全麵係統規劃和大規模的工作 。
我國TC159全國工業自動化係統與集成標準化技術委員會和TC124全國工業過程測量和控製標準化技術委員會在跟蹤和采用國際標準方麵做了不少工作 ，除派出專家加入國際標準的工作組直接參加國際標準的指定外 ，還及時地將重要信息模型標準轉化為國家標準 。有了這些建立信息模型的方法標準 ，後麵需要做的工作室 ：宣傳 、貫徹 、學習這些手法 ，用這些方法建立各認可的具有可互操作性的信息庫 ，應用這些信息庫服務於企業的自動化 。
由於信息模型對於國內企業和工程師還是新事物 ，上述這些工作在初期還相當複雜 ，最重要的是我國製造企業較少主動提出信息化的需求 ，因此我國在這方麵相對較落後 ，迫切需要引起重視 。
（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係統的全麵可互操作性 。可互操作性是分層次的 ，最基本的是過程控製機的互操作 ，即控製係統與現場儀表表層免的可互操作 ，向上一層是控製係統維護與生產設備診斷信息的可互操作 ，在高一層是企業管理信息的客戶操作 。全局信息化整合至少要實現全局信息的可互操作 。
不同層級實現可互操作的技術和方法是不完全一樣的 。在控製係統與現場儀表層主要技術史 ：功夫塊 、EDDL（電子設備描述語言） 、FDT/DTM（現場設備工具/設備類型管理器） 、OPC UA（原 Ole for Process Control ，過程控製控製用對象鏈接和嵌入 ：現Openness ，Productivity&Collaboration,開放 、生產率和協作 ；企業管理層則部分借助於MES（製造執行係統）技術 。全局信息整合至少要使企業各層之間的信息交換無障礙 。
自動化係統工程師項目從論證一直到建成投產運行 、目後大修維護 ，整個過程的每個階段會產生許多技術文件 ，各階段的文件又有很強的關聯 ，而且這些文檔現在都以二進製形式存在計算機裏 。塗過各階段采用統一的信息模型 ，那麽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製控製邏輯配置圖 ，如果使用了統一的信息模型 ，那麽到開車調試階段就可以直接用這個圖對係統進行組態 。全生命周期信息整合就是要實現係統各生麵階段之間可互操作 ，
這樣的信息化整合方案是由儀表的用戶提供的 。儀表的用戶企業由於貼近生產過程 ，貼近應用 ，一些用戶組織對自動化儀表的應用提出許多要求 ，製訂了一些團體標準 。現在他們逐步地將這些團體標準轉化為國家標 、歐洲標準或國際標準 ，如IEC61242過程控製工程的表示方法——對P&I圖和P&ID工具與PCE-CAE工具之間數據交換的要求和IEC61987的若幹部分（P&I ，管線工程與儀表裝置 ；P&ID ，管線工程和儀表裝置係統圖 ；PCE ，過程控製工程 ；CAE ，計算機輔助工程） 。
自動化儀表工程項目全局 、全生命周期的信息化整合式一個漫長的過程 ，近兩年IEC62424標準的推出是發展中的一個重要標誌 。
我國一直有研究機構在跟蹤全局 、全生命周期的信息化整合技術的發展方向 ，當有關標準文件由技術團體提交國際標準化組織 ，TC124會很快安排專家加入起草工作組 ，這種跟蹤已經持續多年了 。同時TC124還及時將出版的國際標準轉化為國家標準 。
全生命周期的信息化整合的概念對我國工程師還比較新 ，雖然一些工程項目中用了可以進行全生命周期的信息化整合的工具軟件InTools ，但人們還隻是將它置於某個生命階段 。
我國對自動化儀表在係統運行過程中的信息整合做的很不夠 ，及時用了現場總線智能儀表 ，數據通信業僅僅起替代傳遞的功能 。產生這種情況的原因 ，一方麵是我國用戶對企業信息化的需求並不迫切 ；另一方麵菲律賓亞星缺乏符合我國各行業實際情況的 、有效的信息化整合軟件 。自動化儀表工作者對信息化可以做什麽了解不夠 ，而用戶對信息化有什麽好處不清楚 ，對怎麽做更提不出要求 。這些因素影響了信息化整合技術的發展 。
有人認為以數字化 、網絡化為代表的智能儀表發展有三個階段 ：第一階段是數字化現場總線智能儀表替代模擬儀表 ，重點是發揮節省安裝費用 、提高儀表性能的作用 ；第二階段是工程和儀表的全局信息和全生生命周期信息的整合 ，實現信息化 ，重點是提高項目工程的管理水平和運行效益 ；第三階段是以無線通信儀表為重要特征 ，實現所謂“無所不在的測量 、無所不在的網絡 、無所不在的計算” ，實現真正的網絡化控製 ，重點是全麵提高企業的效益 。三階段的目標相當遠大 ，可以說是整個21世紀自動化儀表的目標 。目前我國第一階段的工作已經全麵展開 ，第二階段的工作開始啟動 ，第三階段的工作正在探索 。
（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麵 。IEC61508電氣/電子/科編程電子安全相關係統的功能安全係列國際標準早在1998年就開始陸續出版 ，2003年又出版了IEC61511過程儀表安全係統的功能安全係列國際標準 。我國近兩年出版了等同采用這些國際標準的係列國家標準GB/T20438電氣/電子/科編程電子安全相關係統的功能安全和GB/T21109過程儀表安全係統的功能安全 。
近兩年功能安全的重要發展是 ：將大量經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 ，因此功能安全儀表並不隻是用在有安全要求的係統中 ，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製造商都會開展功能安全研究 。
自20世紀開展儀表的可*性工程研究以來 ，儀表製造的質量大幅提高 。但是由於可*性數據都是由製造企業自己取得的 ，對用戶的公信力較低 ，因此隻有很少企業將可*性的定量數據公布出來 。所以可*性對用戶來說是經驗性的 、模糊地 ，人們更願意相信品牌 。
20世紀的可*性工程研究使儀表的光學 、機械 、電子部件的可*性設計和處理有了獲得公認的成熟框架 。但是當前的儀表幾乎都帶微處理器 ，而嵌入式程序和計算機軟件的可*性卻還沒有公認的 、得到定量數據的方法 。這裏最容易使人困惑的是 ：菲律賓亞星都知道Windows操作係統的錯誤很多 ，而菲律賓亞星的大部分自動化儀表係統軟件是運行在Windows環境下邪惡 ，這樣菲律賓亞星怎能相信自動化係統會有比Windows更好的可*性呢 ？當前的功能安全研究和軟件可*性研究已經提供了一些諸如添加底層程序 、冗餘 、容錯等處理方法 ，使菲律賓亞星能夠在不可*的Windows上獲得可*的自動化係統 。
在IEC61508和IEC61511裏 ，對嵌入式程序和計算機軟件的可*性和安全性的評估提供了一些方法 ，流派較多 。但是這些內容多半比較原則 ，實施時嚴重依賴評估者的經驗和水平設計和評估是遠遠不夠的 ，這些方麵的需求促使各方麵加大了嵌入式程序和計算機軟件的可*性的研究 。從編程語言的角度看 ，IEC 61508-3電氣/電子/可編程電子安全相關係統的功能安全第3部分 ：軟件要求對全可變語言（FVL ，如C 、C 、匯編語言）在安全應用程序層次和嵌入式軟件 、固件 、操作係統層次做了原則性的規範 ；而對有限可變語言（LVL ，如IEC61131-3的PLCopen組織安全擴展）在安全應用軟件層次的規範 ，則在IEC標準和ISA的對應標準ISA84過程儀表安全係統的功能安全及相關技術報告中對此部分做了細化和補充 ，雖然離公認 ，統一解決方案尚有距離 ，但已足以使各企業可以開展功能安全的開發和設計了 。
功能安全標準雖然已經出版 ，功能安全研究的範圍還在深入和擴大 。一方麵是現場通信的功能安全問題研究 ，這些研究成果已經部分反映在一些現場總線係列的標準中 ；另一方麵是電磁環境對功能安全的影響 ，這些研究成果開始在修訂的過程控製儀表的電磁兼容性標準中體現 。
我國許多研究機構今年開展了功能安全的研究工作 ，主要包括 ：對安全要求高的用戶機構 ，如石油 、化工 、製藥類機構 ，開展了如何提出和確定功能安全要求的研究 。他們采用風險評估技術 、可信性管理方法 、HAZOP（Hazard /and/ Operability Study,危險與可*性研究）分析等方法 ，確定目標對象對功能安全的定量要求 。
製定了宣傳貫徹兩個國家標準 ，培訓功能安全工程師的工作 。同時一些機構開展了工程項目和儀表產品的功能安全評定工作 。
一些儀表製造廠開始研製高可*性的功能安全儀表產品 。個別企業為了使用戶對產品的認證有更好的認同 ，他們將產品向國際權威機構申請認證 。
總體上 ，雖然我國創新的功能安全研究成果還少 ，但功能安全的活動已經在國內啟動 ，正逐步深入地展開 。
（四）係統維護與儀表診斷
基於企業對安全和質量的要求 ，係統維護與儀表診斷受到用戶 、製造商和研究者各方麵的關注 。係統維護與儀表診斷分為4個層次:生產流程的診斷 、生產裝備的診斷 、自動化控製係統的診斷 、現場儀表的診斷。
生產流程的診斷原則上不屬於自動化儀表範疇 ，但是診斷信息的交換涉及自動化儀表係統 。國外儀表用戶成立了一個用戶組織——MIMOSA（an Operations /and/ Maintenance Information Open Systems Alliance,運行和維護信息開放係統聯盟） 。該組織的使命是開發和鼓勵企業在O&M（Operations /and/ Maintenance,運行和維護）中和CALM（Collaborative Asset Lifecycle Management ，資產生命周期管理協作）中采用開放信息標準 。它提供一係列相關信息標準 。CCOM（Common Conceptual Object Model，通用總體對象模型）是所有MIMOSA標準的基礎,而CRIS（Common Relational Information Schema,通用相關信息模式）則提供了儲存企業運行管理信息的手段 。它還提供元數據參考庫和采用XML和SQL的係列信息交換標準 。該組織還與OPC合作 ，成立了Open P&M（Open Operations /and/ Maintenance ，開放運行於維護）組織 。他們製定的基礎信息標準用語多種行業 ，MIMOSA提供資產管理相關信息標準 ，OPC提供數據獲得喝傳輸標準 。
針對生產裝備的監控 、診斷儀表係統是近兩年推向市場的新產品 。主要用於對某些典型生產裝備（如旋轉機械 、流體管線）的監控和診斷 。這些係統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 ，將監測的信息通過統計分析 、頻譜分析 、模式識別 、數據挖掘等專家係統的分析 ，得出對設備的診斷 。典型產品有Emerson公司的CSI機械設備狀態管理係統 。
自動化控製係統的診斷通常是控製係統中設備管理軟件的一個模塊或一種功能 ，負責控製係統自身以及現場以表達的實時診斷和預測維護 。現在各家自動化儀表跨國公司幾乎都有自己的產品 ，例如Emerson公司的AMS（資產管理係統） ，Siemens公司的PDM（過程設備管理） ，在此不一一列舉 。自動化控製係統診斷產品看的發展很快 ，功能和性能不斷增強 ；現在生產裝備的監控與自動化控製係統自身的診斷往往是在同一個平台上進行 。為了改善這一層麵的可互操作性 ，近年Emerson 公司 、Siemens 公司及OPC等幾家承諾相互合作推進互操作技術的統一 。
現場儀表的診斷與上述幾層的維護 、診斷在方法上有很大區別 。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診斷 。現場儀表本身體積較小 、功耗低 ，可用於診斷的信息資源很少 ；其次 ，現場儀表的診斷結果顯示往往借助控製係統軟件或手持操作器 ，因此其診斷過程中常常有現場儀表與另一端的互動 ，以補充自身資源的不足 。
現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（已經發生故障） 、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儀表的損耗情況或固定的時間確定 。
我國大型設備方麵的維護和診斷研究已有多年的曆史 ，在旋轉機械等典型裝備方麵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麵的力量 ：中國振動工程學會故障診斷專業委員會和中國自動化學會技術過程故障診斷與安全性技術委員會 。在自動化控製係統自身的診斷方麵雖然也有一些研究 ，但應用較少 ，在檢測儀表和執行器的診斷方麵更加薄弱，無論在維護和診斷理論研究還是開發實踐方麵都與國際水平有較大差距 。國產的大部分儀表在故障診斷和預測性維護方麵存在空白 。
國外近年在維護和診斷方麵發表的論文和專利很多 ，反映該項目內容在國外也正是熱點 ，我國企業現在急起直追為時不晚 。
（五）無線通信
工業無線通信技術的快速發展是近兩年自動化儀表領域顯著的亮點 ，主要表現在以下幾個方麵 。
（1）技術方案多樣化 。有基於WPAN（無線個域網）的多種方案 ，有基於WLAN（無線局域網）的方案 ，也有基於無線公網（如GPRS 、CDMA）的方案 。各種方案針對一定的對象和應用 ，在某些局部具有優勢 。
（2）參與者迅速增加 。有學校 、研究機構 、自動化儀表企業 ，還有一些半導體器件製造企業和具有專項技術的小型高技術企業 。
（3）成立了專業組織 。有新成立的專項組織 ，如WINA（The Wireless Industrial Networking Alliance ，無線工業網絡聯盟） ，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（無線現場總線項目） 、ISA的SP100工作組 、HART的無線HART工作組以及各現場總線的無線工作組等 。
（4）推出多種無線演示係統 、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係列 ，Emerson公司符合WirelessHART的Smart Wireless 。這些產品雖已在一些場合投入應用 ，但從總體來講 ，一則數量有限 ；二則係統規模較小 ，不過數十個節點 。各種供自動化儀表企業開發無線產品各種無線模塊更是不計其數 ，而提供這些模塊的企業往往才是無線技術的真正持有者 。
無線通信標準之爭已經開始 。2007年HART基金發布WirelessHART標準時Honeywell過程係統公司總裁Jack Bolick發表了一封公開信 ，使Honeywell與Emerson在無線通信標準方麵的分歧公開化 。此後 ，各種無線通信標準的方案紛紛正式向標準化組織提出 。除了前兩種針對過程控製目標的標準外 ，還有類似ZigBee Pro 這種並不主要針對過程控製 ，但一直想向過程控製領域滲透的標準 。ZigBee 標準自2003年公布以來頻繁的更新 ：2006年公布了新一版 ，2007年又公布了ZigBee2007,包含了兩個特征集——ZigBee Pro 。業內人士出於對前10多年現場總線之爭的厭倦 ，大公司們挑起了爭端但沒有撈到明顯的好處 ，反而給了中小儀表公司給了中小儀表公司機會 。人們都希望能避免再次出現無線通信標準之爭 。3種技術合作的技術基礎原本是存在的，因為ISA100.11a 、WirelessHART和ZigBee的底層協議都是IEEE802.15.4 ，而且提供芯片和通信協議棧的企業往往同時提供這三種技術的部件 ，因此三種技術相互滲透不可避免 。但是市場競爭是不以人們意誌轉移的 ，菲律賓亞星可能不得不麵對又一場曠目持久的標準之爭 。
我國進入工業無線通信領域並不晚 。HART基金會是2004年11月才成立無線工作組的 ，而我國許多單位在這之前就開始研究了 。在“十一五 ：器件 ，國家科技部的“863”項目給予工業無線通信項目有力的支持 ，這之前 ，科技和教育部門的各種基金 、地方科技部門等也對該領域多方麵的支持 。
我國以ZigBee為基礎進行研究的單位很多 ，因此比較容易采購到元器件獲得技術支持 。有若幹單位加入了ISA100工作組 ，從事相關的研究 ；其中重重慶郵電大學向工作組遞交了多項建議 。有27條ISA100.11a委員會完全接受並采納 。我國真正獨立從事WirelessHART開發的單位比較少 ，因為WirelessHART自己也還在繼續開發中 ，現在對外提供的技術支持相當少 。
從2008年Miconex展覽看 ，我國目前研究的規模和水平也不輸國外的平均水平 ，展出了多種演示係統和產品 。我國在工業無線通信領域研究最顯著的成績是 ，以中國科學院沈陽自動化研究所為首的研究團體研究開發的工業過程自動化用無線網絡WIA-PA成為了IEC可公開提供的技術規範（IEC/PAS62601 ：2008工業通信網絡已現場總線規範-WIA-PA通信網絡和通信行規） ，與WirelessHART同時成為國際標準 。
（六）控製網絡
以現場為代表的控製網絡技術在我國已經逐步得到推廣 ，自上海賽科項目大規模采用現場總線以來 ，各種工程項目采用現場總線的心理障礙已經基本消除 。人們已經越來越少問“是否能用” ，而越來越多問“如何好用” 。由於近年我國上的大型工程項目多 ，我國無論在采用現場總線儀表的項目規模還是在采用的數量方麵都處於國際領先位置 。不過一些項目雖然采用了先進的現場總線智能儀表 ，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 。
在控製網絡的研究開發方麵 ，我國基本上全麵跟蹤著國際動向 。在IEC涉及工業通信網絡的幾乎每個工作組裏都有中國專家 ，而且針對大部分國際熱點議題我國都提出了自己的標準建議 。國家標準GB/T20171-2006用於工業測量與控製係統的EPA係統結構與通信規範獲得2008年中國標準創新貢獻獎 。EPA係列標準已經進入IEC的多個標準 。EPA係列產品在多個示範點長期運行 。
我國在控製網絡領域與國外的主要差距在於產品 ，無論是在現場總線智能化現場儀表方麵 ，還是在係統產品和軟件方麵都有差距 。
國際方麵在控製網絡的發展上也進入了水平不高的平穩期 ，為達到人們預期的高度 。這裏有兩個技術問題和一個非技術的問題 。
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