工业仪表与控制装置领域问题现状

　　随着我国“十五”计划“信息化带动工业化”思想的提出，信息化在国民经济中的地位更加突出，信息化是走新型工业化道路的必然选择。如何以信息化带动工业化？这是新世纪工业经济战线中带有紧迫性的战略课题，而真正落实离不开自动化，即信息化只有通过自动化才能带动工业化。由于工业仪表与控制装置是工业自动化的基础和必备条件，它已应用和渗透到国民经济的各个领域，对实现这些领域的自动化和信息化起着关键和决定性作用，因此，在这样的背景下，我们不得不深思：信息化时代工业仪表与控制装置应着重解决哪些技术问题？下面就此作些简要介绍。

1. 关于综合自动化技术
工业生产造就分工，信息生产从事融合，这是工业化社会走向信息化社会过程中非常明显的变化，它是信息时代生产企业综合自动化发展的总方向。

全新的综合自动化系统是在已有自动化技术基础上，把工厂独立的局部自动化技术和子系统在新的管理模式与工艺指导下，综合运用信息技术、自动化技术、并通过计算机网络及其支持软件而有机地结合起来，构成一个完整的系统，对生产过程的物质流与管理过程的信息流和决策过程的决策流进行有效的控制和协调，以期在新的竞争模式下，按照市场对生产管理过程提出的高质量、高速度、高灵活性和低成本的要求，构成未来工厂的发展模式。

近年来，为实现企业综合自动化而提出的ERP/MES/PCS三层结构体系是当今世界自动化技术的发展趋势。

ERP（企业资源管理系统）是指建立在信息技术基础上，以系统化的先进管理思想为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。它是一个功能庞大的计算机软件系统，负责生产计划的制定、库存控制和财务管理，侧重于企业的生产组织、生产管理、经营决策等方面的优化。ERP的中心是管理，并在计划中体现管理的本质，在财务中体现管理的效率。

MES（制造执行系统）是以实现生产综合指标的三优，即优化运行、优化控制、优化管理为目标的，具有承上启下、下情上传、运筹调度的中枢作用的系统，实现生产调度、物料跟踪、生产过程资源配置管理、质量管理、流程模拟以及生产过程系统数据的采集、模型计算及过程优化等功能，也是基础数据处理平台。

PCS（过程控制系统）是对生产的工艺过程进行有效的、高精度、高水平的自动控制，以确保产品的质量、成本、交货期在市场有很强的竞争力。主要完成设备对工艺过程的控制，包括过程检测、仪表控制、电气控制和执行机构（包括各种信号转换、驱动控制设备）。

由此可见，只有通过这种互相交联的PCS、MES、ERP三大系统组成的综合自动化体系结构，在控制技术、计算技术和优化技术的推进下实现三大系统的综合集成，才能真正完成信息的综合应用，实现管控一体化。一个完整的、能够引导企业保持长期的业务利益和价值的信息系统，必须是ERP、MES和PCS三者协同作用的整合。流程工业如此，断续工业、离散工业过程也不例外。

据美国权威调查机构ARC公司调查：应用流程工业综合自动化技术可获得显著的经济效益，如产品质量提高19.2%，劳动生产率提高13.5%，产量提高11.5%。这正是它的重要潜在市场所在。

2003年，我国新兴的自动化高新企业浙大中控科技集团公司为用户推出了流程工业综合自动化的企业增效解决方案——“Inplant”。他们由传统的DCS制造厂商转变为综合自动化整体解决方案的供应商，从现场仪表到控制系统装置，从监控组态软件到优化控制软件，从过程信息管理到企业信息化各个层面，均取得了实质性效果。

2. 关于工厂软件技术
在企业信息集成的技术原则指导下，基于当前国际上最先进的网络和软件技术平台，应运而生了所谓“工厂软件”（Plant Software----PS）。工厂软件是工业企业信息化的重要组成部分，它在企业信息集成软件技术链上位于常规意义的控制软件（CS）和管理软件（MS）之间，是以核心工业过程的优化为目的的一系列应用软件。

工厂软件是位于企业信息集成系统三层结构的中间层的应用软件系统。工厂软件包括实时数据库、历史数据库、数据发布、数据挖掘、模型计算、过程仿真、配方设计、运行优化、参数检测、偏差分析和故障诊断等内容。企业的技术主管、专业工程师、专业策划人员、部门和车间经理等中层人员需要在其日常工作中使用这些工厂软件。

工厂软件是按信息系统规则对实时数据进行处理和运用的软件系统。工厂软件的基本任务是将控制系统的实时数据归类存储，建立工厂数据仓库。工厂软件向下可以为控制软件提供有智能的决策，向上可以为管理软件提供有价值的数据。为此，工厂软件得以独立发展，成为一种新出现的软件门类，富有企业信息集成的创新意义。工厂软件在化工、电力、冶金和公用事业等工业企业有广泛的应用价值，正越来越受到国内外使用单位和研发单位的重视。

近年来，人们所谓的现代集成制造系统CIMS、数字工厂、智能企业等技术概念，都是以工厂软件为主体技术，以区别于一般的自动控制和信息管理技术内容。上面这些技术概念的具体化，都要落实在一系列工厂软件中。人们认为，企业信息集成的理想模式是：实现从底层设备到董事会桌面的企业信息一体化，其中，工厂软件的作用是不可替代的。

在美国ISA-2001年会上欧美各大公司都推出了各种各样工厂解决方案，以满足客户的迫切需求。如ABB公司的Industrial软件体系，Honeywell公司的Plantscape混合控制的统一控制系统平台，Rosemount公司的基于智能仪表及系统的PlantWeb解决方案。令人注意的是国际软件业巨头微软公司这次也参加推出所谓“制造业解决方案”，其用意明显是要将Windows软件技术平台从商务和办公级别提升到工业和系统服务级别，直接在新兴的工厂软件领域抢占绝对的统治地位。微软公司的制造业解决方案要实现信息的可视化三项基本任务，以先进成熟的企业级Windows服务器软件和应用软件构造出工厂软件的完整框架。
专家们认为：在控制软件和管理软件已经拥有固定模式和覆盖面的今天，新兴的工厂软件技术正处在企业信息集成的核心地位，新概念、新模型和新算法层出不穷，具有很大的应用档次提升空间。只要我们紧跟技术发展趋势，以应用效益为主导，加大人力物力的投入，就有可能创新，开发出具有自主知识产权的成套工厂软件系统。

3. 关于工业以太网技术

最近几年，随着工业以太网的快速发展和关键技术的突破，使得工业自动化领域控制级以上的通信网络正在统一到工业以太网，并正在向下逐渐延伸。

在工业控制领域，工业以太网技术发展不可能脱离原来的DCS、PLC和FCS控制与管理系统基础。国外各个工业自动化系统公司为了保护已有的投资利益和扩大本公司产品的应用范围，纷纷提出了工业以太网技术方案，从而出现了现场总线在转向工业以太网的同时，又将现场总线之争让路给工业以太网的局面。

工业以太网能否直接应用于工业现场设备间的通信，能不能满足通信实时性要求呢？2000年初，我国浙大中控就开始了EPA工业以太网关键技术的研究和攻关（EPA－Ethernet for Plant Automation），阶段性研究和应用成果表明，工业以太网技术完全可以应用于现场总线。自后在有关领导支持下，正式制定了“用于工业测量与控制系统的EPA系统结构和通信标准”研究课题，由浙大中控、浙江大学、中科院沈阳自动化所等单位组织承担。2003年初EPA技术研究成果在杭州市龙山化工厂三套纯碱碳化装置上投入实地运行稳定良好，经专家组鉴定认为“EPA成果取得重大突破，是我国第一个拥有自主知识产权的现场总线标准”，填补了国内空白，达到了国际先进水平。