自動化儀器儀表與控制系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

　　功能安全標準雖然已經(jīng)出版，功能安全研究的范圍還在深入和擴大。一方面是現(xiàn)場通信的功能安全問題研究，這些研究成果已經(jīng)部分反映在一些現(xiàn)場

　　我國許多研究機構(gòu)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(gòu)，如石油、化工、制藥類機構(gòu)，開展了如何提出和確定功能安全要求的研究。他們采用風(fēng)險評估技術(shù)、可信性管理方法、HAZOP(Hazard /and/ Operability Study,危險與可靠性研究)分析等方法，確定目標對象對功能安全的定量要求。

　　制定了宣傳貫徹兩個國家標準，培訓(xùn)功能安全工程師的工作。同時一些機構(gòu)開展了工程項目和儀表產(chǎn)品的功能安全評定工作。

　　一些儀表制造廠開始研制高可靠性的功能安全儀表產(chǎn)品。個別企業(yè)為了使用戶對產(chǎn)品的認證有更好的認同，他們將產(chǎn)品向國際權(quán)威機構(gòu)申請認證。

　　總體上，雖然我國創(chuàng)新的功能安全研究成果還少，但功能安全的活動已經(jīng)在國內(nèi)啟動，正逐步深入地展開。

　　(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(guān)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。

　　生產(chǎn)流程的診斷原則上不屬于自動化儀表范疇，但是診斷信息的交換涉及自動化儀表系統(tǒng)。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系統(tǒng)聯(lián)盟)。該組織的使命是開發(fā)和鼓勵企業(yè)在O&M(Operations /and/ Maintenance,運行和維護)中和CALM(Collaborative Asset Lifecycle Management，資產(chǎn)生命周期管理協(xié)作)中采用開放信息標準。它提供一系列相關(guān)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(chǔ),而CRIS(Common Relational Information Schema,通用相關(guān)信息模式)則提供了儲存企業(yè)運行管理信息的手段。它還提供元數(shù)據(jù)參考庫和采用XML和SQL的系列信息交換標準。該組織還與OPC合作，成立了Open P&M(Open Operations /and/ Maintenance，開放運行于維護)組織。他們制定的基礎(chǔ)信息標準用語多種行業(yè)，MIMOSA提供資產(chǎn)管理相關(guān)信息標準，OPC提供數(shù)據(jù)獲得喝傳輸標準。

　　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(shè)備的診斷。典型產(chǎn)品有Emerson公司的CSI機械設(shè)備狀態(tài)管理系統(tǒng)。

　　自動化控制系統(tǒng)的診斷通常是控制系統(tǒng)中設(shè)備管理軟件的一個模塊或一種功能，負責(zé)控制系統(tǒng)自身以及現(xiàn)場以表達的實時診斷和預(yù)測維護。現(xiàn)在各家自動化儀表跨國公司幾乎都有自己的產(chǎn)品，例如Emerson公司的AMS(資產(chǎn)管理系統(tǒng))，Siemens公司的PDM(過程設(shè)備管理)，在此不一一列舉。自動化控制系統(tǒng)診斷產(chǎn)品看的發(fā)展很快，功能和性能不斷增強;現(xiàn)在生產(chǎn)裝備的監(jiān)控與自動化控制系統(tǒng)自身的診斷往往是在同一個平臺上進行。為了改善這一層面的可互操作性，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(shù)的統(tǒng)一。

　　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?，F(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(shè)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(yīng)用，有兩個學(xué)會組織聚集了我國這方面的力量：中國振動工程學(xué)會故障診斷專業(yè)委員會和中國自動化學(xué)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(yīng)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(yù)測性維護方面存在空白。

　　國外近年在維護和診斷方面發(fā)表的論文和專利很多，反映該項目內(nèi)容在國外也正是熱點，我國企業(yè)現(xiàn)在急起直追為時不晚。