自動(dòng)化儀器儀表與控制系統現狀及發(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。一方面是現場(chǎng)通信的功能安全問(wèn)題研究，這些研究成果已經(jīng)部分反映在一些現場(chǎng)

　　我國許多研究機構今年開(kāi)展了功能安全的研究工作，主要包括：對安全要求高的用戶(hù)機構，如石油、化工、制藥類(lèi)機構，開(kāi)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(gè)國家標準，培訓功能安全工程師的工作。同時(shí)一些機構開(kāi)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(chǎng)開(kāi)始研制高可靠性的功能安全儀表產(chǎn)品。個(gè)別企業(yè)為了使用戶(hù)對產(chǎn)品的認證有更好的認同，他們將產(chǎn)品向國際權威機構申請認證。

　　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(dòng)已經(jīng)在國內啟動(dòng)，正逐步深入地展開(kāi)。

　　(四)系統維護與儀表診斷

　　基于企業(yè)對安全和質(zhì)量的要求，系統維護與儀表診斷受到用戶(hù)、制造商和研究者各方面的關(guān)注。系統維護與儀表診斷分為4個(gè)層次:生產(chǎn)流程的診斷、生產(chǎn)裝備的診斷、自動(dòng)化控制系統的診斷、現場(chǎng)儀表的診斷。

　　生產(chǎn)流程的診斷原則上不屬于自動(dòng)化儀表范疇，但是診斷信息的交換涉及自動(dòng)化儀表系統。國外儀表用戶(hù)成立了一個(gè)用戶(hù)組織——MIMOSA(an Operations /and/ Maintenance Information Open Systems Alliance,運行和維護信息開(kāi)放系統聯(lián)盟)。該組織的使命是開(kāi)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(kāi)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,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。它還提供元數據參考庫和采用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(kāi)放運行于維護)組織。他們制定的基礎信息標準用語(yǔ)多種行業(yè)，MIMOSA提供資產(chǎn)管理相關(guān)信息標準，OPC提供數據獲得喝傳輸標準。

　　針對生產(chǎn)裝備的監控、診斷儀表系統是近兩年推向市場(chǎng)的新產(chǎn)品。主要用于對某些典型生產(chǎn)裝備(如旋轉機械、流體管線(xiàn))的監控和診斷。這些系統使用的檢測手段包括振動(dòng)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(guò)統計分析、頻譜分析、模式識別、數據挖掘等專(zhuān)家系統的分析，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。

　　自動(dòng)化控制系統的診斷通常是控制系統中設備管理軟件的一個(gè)模塊或一種功能，負責控制系統自身以及現場(chǎng)以表達的實(shí)時(shí)診斷和預測維護?，F在各家自動(dòng)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)，Siemens公司的PDM(過(guò)程設備管理)，在此不一一列舉。自動(dòng)化控制系統診斷產(chǎn)品看的發(fā)展很快，功能和性能不斷增強;現在生產(chǎn)裝備的監控與自動(dòng)化控制系統自身的診斷往往是在同一個(gè)平臺上進(jìn)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(jìn)互操作技術(shù)的統一。

　　現場(chǎng)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(guò)傳感器采集信息，通過(guò)各種手段的分析實(shí)現診斷?，F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，現場(chǎng)儀表的診斷結果顯示往往借助控制系統軟件或手持操作器，因此其診斷過(guò)程中常常有現場(chǎng)儀表與另一端的互動(dòng)，以補充自身資源的不足。

　　現場(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(guò)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(shí)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，在旋轉機械等典型裝備方面有不錯的成果和成功的應用，有兩個(gè)學(xué)會(huì )組織聚集了我國這方面的力量：中國振動(dòng)工程學(xué)會(huì )故障診斷專(zhuān)業(yè)委員會(huì )和中國自動(dòng)化學(xué)會(huì )技術(shù)過(guò)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，在檢測儀表和執行器的診斷方面更加薄弱，無(wú)論在維護和診斷理論研究還是開(kāi)發(fā)實(shí)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。

　　國外近年在維護和診斷方面發(fā)表的論文和專(zhuān)利很多，反映該項目?jì)热菰趪庖舱菬狳c(diǎn)，我國企業(yè)現在急起直追為時(shí)不晚。