一、自动化仪表与控制系统的基本现状

　　进入21世纪，我國(guó)制造业的高速发展，拉动了对自动化仪表与控制系统的需求，我國(guó)新(xīn)上的大型项目所用(yòng)自动化仪表和控制系统的先进程度已经处于世界领先水平。当前传统制造业在发达國(guó)家已经过了辉煌期，与之配套的自动化仪表自然就增長(cháng)缓慢。自动化仪表发展的热点在新(xīn)兴市场的价格问题从两个方面夹击仪表制造商(shāng)，一是新(xīn)兴市场的用(yòng)户对产品价格敏感度很(hěn)高；二是在那里往往可(kě)以找非常便宜的替代品，这样就难以激发跨國(guó)企业花(huā)大成本研制新(xīn)型仪表。

　　近10年自动化仪表技术发展的重要领域——现场总線(xiàn)技术的发展虽然取得了显著成就，但是在应用(yòng)方面大體(tǐ)上还处在替代模拟传输線(xiàn)的阶段。实际上现场总線(xiàn)不仅仅是信号制式的改变，它是為(wèi)控制技术的信息化提供基础的。用(yòng)户对系统底层信息化（控制、诊断、管理(lǐ)）改造的需求是现场总線(xiàn)技术推广的原始动力。近些年来现场总線(xiàn)在设备资产管理(lǐ)、预测诊断和平稳操作等方面的潜力开始被挖掘出来，显现了极富发展前景的势头。

　　但是基于现场总線(xiàn)技术的网络化控制和分(fēn)布式只智能(néng)技术，到目前无论在理(lǐ)论上还是在实践上都未出现显著突破：而现场总線(xiàn)的速度瓶颈是的在复杂控制和快速响应方面有(yǒu)时还不如传统仪表：持续多(duō)年的现场总線(xiàn)之争至今在制造商(shāng)中没有(yǒu)赢家，又(yòu)使用(yòng)户普通感觉厌倦，极大地消耗了各企业发展的资源。

　　國(guó)际上反映自动化仪表产品动向的几个重要窗口：以ISA EXPO、Miconix等為(wèi)代表的國(guó)际仪表展览，以Readers’ Choice Award（读者选择奖）為(wèi)代表的奖项。从近3年的读者选择奖看，获奖产品变化不多(duō)。自动化仪表今年发展的重点在仪表的应用(yòng)方面。

　　这种发展趋势的变化是很(hěn)自然的，数字化、智能(néng)化仪表和系统经过近10年的告诉发展，在应用(yòng)方面积累了一些问题，智能(néng)仪表设计的许多(duō)创新(xīn)功能(néng)也未得到充分(fēn)的应用(yòng)。主要问题有(yǒu)以下几点。

（1）数字仪表和系统的信息保密和安全问题
（2）微程序和软件的可(kě)*性问题。
（3）通信的保密、安全和可(kě)*性问题。
（4）智能(néng)仪表在运行时是可(kě)以与控制系统互动的以及如何进行互动。
（5）智能(néng)仪表提供了遠(yuǎn)比模拟仪表多(duō)的信息以及如何充分(fēn)利用(yòng)这些信息。
（6）众多(duō)智能(néng)仪表的可(kě)互操作问题。
（7）仪表和系统的故障诊断以及故障诊断信息的可(kě)互操作问题等。

　　上述问题都是由于数字化和网络化而产生的，并不是现有(yǒu)技术无法解决这些问题，只是可(kě)选的解决方案太多(duō)，而统一的解决方案才是最有(yǒu)效的。而如何统一是当前正在研究的。

　　虽然自动化仪表新(xīn)产品的推出速度减缓，但是自动化仪表的技术发展史持续不断的，仪表制造商(shāng)近两年新(xīn)技术发展积极性不高，但仪表用(yòng)户发展自动化技术的积极性越来越高。最近，在信息技术的融入、仪表安全技术、无線(xiàn)通信技术等各方面都有(yǒu)令人瞩目的发展。另外國(guó)外新(xīn)产品推出的减速，為(wèi)我國(guó)仪表的发展带来了机遇。國(guó)内仪表近两年继续健康发展，行业的总體(tǐ)趋势与《2006-2007仪器科(kē)學(xué)与技术學(xué)科(kē)发展报告》的介绍未发生大的变化，因此也可(kě)以认為(wèi)本报告是它的补充。

　　ISA EXPO2008的6大关注点是：信息安全、过程自动化、环境和质量控制、无線(xiàn)与网络通信、企业集成。实际上包括我國(guó)的Miconix展在内的全球各主要仪表展览，近两年的主题也在这之内。可(kě)以说这个六个方面反映了近两年自动化仪表领域的主要发展动向。六个方面中信息安全、过程自动化和环境控制主要是由自动化仪表领域外的技术推动的，本报告的一下部分(fēn)不将其作為(wèi)重点。

　　中國(guó)投资咨询网的《2009-2012年中國(guó)仪器仪表行业投资分(fēn)析及前景预测报告》，在简介中对國(guó)内仪器仪表的论述也恰如其分(fēn)地表达了國(guó)内自动化仪表领域发展的不足，其论述是这样的：“虽然中國(guó)仪器仪表工业有(yǒu)了一定的发展，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能(néng)满足國(guó)民(mín)经济、科(kē)學(xué)研究、國(guó)防建设以及社会生活等各个方面日益增長(cháng)的迫切需求。中國(guó)仪器仪表产品，绝大部分(fēn)属于中低档技术水平，而且可(kě)*性、稳定性等关键性指标尚未全部达到要求。因此中國(guó)需做長(cháng)期规划，将振兴测量控制与仪器仪表行业作為(wèi)一个系统工程，从影响测量控制与仪器仪表业的各主要方面，包括政府、企业、社会环境、科(kē)研和教育机构等方面制定协调一致的战略措施并认真贯彻执行。”

二、自动化仪表与控制系统的发展趋势

　　（一）自动化仪表与企业的信息化

　　信息技术的发展给自动化仪表带来两方面的影响：一方面信息技术与自动化仪表争夺人才，在IT发展的高潮，许多(duō)有(yǒu)经验的仪表工作者转向IT行业，这也是近年仪表产品推出减缓的原因之一；另一方面自动化仪表借用(yòng)了TI行业一些成熟的技术和产品，加快了信息的步伐。

　　信息化是当前时代发展的趋势，自动化仪表技术包括了信息采集、信息处理(lǐ)以及信息的应用(yòng)这样的过程，因此自动化仪表技术实际上时信息技术的一个重要分(fēn)支。所谓“企业集成”实际上是企业的信息集成和整合，所谓“信息爆炸”实际上时获得信息超过了处理(lǐ)和应用(yòng)的能(néng)力，而為(wèi)得到的应用(yòng)的一大障碍是信息表达的统一性不够。如何提高处理(lǐ)和应用(yòng)信息的能(néng)力是当前的主题。

　　信息化需要将现实世界的实體(tǐ)事物(wù)（包括原料、设备、产品、控制系统、仪表等），生产流程（包括制造方法、工艺等）。企业的管理(lǐ)（包括采購(gòu)、销售、物(wù)流等）用(yòng)计算机能(néng)够识别和处理(lǐ)0和1来描述，然后由计算机进行运算和处理(lǐ)，最后将处理(lǐ)的结果再反作用(yòng)到现实世界。

　　信息化的前提是将现实世界以及现实世界事物(wù)之间的关系转化為(wèi)0和1，不能(néng)做到这一步信息化是不可(kě)能(néng)实现的。做到这一步就是对现实世界建立信息模型。

　　信息模型是用(yòng)一组简化的信息。按一定规则对事物(wù)所做的抽象描述。

　　信息模型定义包括了简化、规则和抽象三要素，这三要素的多(duō)样性决定了可(kě)能(néng)的信息模型的多(duō)样化，建立信息模型的过程包括了克服多(duō)样性，实现统一性的任務(wù)。自动化仪表和系统信息模型的目标是：以毫不含糊的方式描述信息，以方便交换為(wèi)基本定位，最终实现广泛的可(kě)互操作性。

　　2006年9月，在德國(guó)柏林的IEC100周年庆活动的自动化论坛上，IFAC专家Diedrich教授作了题為(wèi)《自动化工厂的信息模型》的报告，介绍不同的控制层次，不同的生产阶段的不同信息类型、不同信息处理(lǐ)技术和工具。

　　建立信息模型的工作是自动化仪表领域的一项基本工作，也是统一信息表达的只能(néng)给药手段，主要内容包括：1.建立描述事物(wù)的规则；2.按照规则对所设计大量食物(wù)进行描述，建立模型库。

　　建立描述事物(wù)的规则是一项繁杂的研究工作，因為(wèi)随着文(wén)化背景的不同、宗教信仰的不同、描述事物(wù)侧重的不同、详细程度的不同，描述的方案有(yǒu)很(hěn)多(duō)种，我们需要的是在当前信息处理(lǐ)能(néng)力相适应的、能(néng)被公众广泛接受的方案，这种方案最终往往以國(guó)际标准的形式出现。近两年在制定这类國(guó)际标准方面取得明显的进展。

　　描述事物(wù)的规则按对象的属性可(kě)简化分(fēn)為(wèi)3类：

　　（1）描述事物(wù)的信息模型。如描述生产原料、元件、控制系统仪生产用(yòng)装置、设备、生产过程的状态、中间和最终产品内容的信息模型，这种类型的模型要把对象的基本属性描述出来，典型代表是IEC361987工业过程测量与控制过程设备目录中的数据结构和元素系列标准和IEC61360与電(diàn)子元件分(fēn)类方案相关的标准数据元素类型系列标准。

　　（2）描述事物(wù)之间关系（尤其是定量关系）的模型。信息化的重要作用(yòng)是对事物(wù)进行优化，优化的条件是了解事物(wù)之间的（定量）关系。这种模型常常以数學(xué)模型的形式出现。这类模型往往针对性很(hěn)强，难以建立统一的广泛应用(yòng)的模型，因此较少以國(guó)际标准的形式出现。

　　（3）描述对象过程信息模型。如生产过程、管理(lǐ)过程，典型代表是IEC62264企业系统集成系列标准。

　　在建立自动化仪表及应用(yòng)的信息模型方面，我國(guó)高校和研究机构早有(yǒu)研究。但并没有(yǒu)将这项工作定位信息化促进工业化的重要基础，一直缺乏國(guó)家或行业层面，全面系统规划和大规模的工作。

　　我國(guó)TC159全國(guó)工业自动化系统与集成标准化技术委员会和TC124全國(guó)工业过程测量和控制标准化技术委员会在跟踪和采用(yòng)國(guó)际标准方面做了不少工作，除派出专家加入國(guó)际标准的工作组直接参加國(guó)际标准的指定外，还及时地将重要信息模型标准转化為(wèi)國(guó)家标准。有(yǒu)了这些建立信息模型的方法标准，后面需要做的工作室：宣传、贯彻、學(xué)习这些手法，用(yòng)这些方法建立各认可(kě)的具有(yǒu)可(kě)互操作性的信息库，应用(yòng)这些信息库服務(wù)于企业的自动化。

　　由于信息模型对于國(guó)内企业和工程师还是新(xīn)事物(wù)，上述这些工作在初期还相当复杂，最重要的是我國(guó)制造企业较少主动提出信息化的需求，因此我國(guó)在这方面相对较落后，迫切需要引起重视。

　　（二）自动化仪表工程项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实际上是自动化仪表系统的全面可(kě)互操作性。可(kě)互操作性是分(fēn)层次的，最基本的是过程控制机的互操作，即控制系统与现场仪表表层免的可(kě)互操作，向上一层是控制系统维护与生产设备诊断信息的可(kě)互操作，在高一层是企业管理(lǐ)信息的客户操作。全局信息化整合至少要实现全局信息的可(kě)互操作。

　　不同层级实现可(kě)互操作的技术和方法是不完全一样的。在控制系统与现场仪表层主要技术史：功夫块、EDDL（電(diàn)子设备描述语言）、FDT/DTM（现场设备工具/设备类型管理(lǐ)器）、OPC UA（原 Ole for Process Control，过程控制控制用(yòng)对象链接和嵌入：现Openness，Productivity&Collaboration,开放、生产率和协作；企业管理(lǐ)层则部分(fēn)借助于MES（制造执行系统）技术。全局信息整合至少要使企业各层之间的信息交换无障碍。

　　自动化系统工程师项目从论证一直到建成投产运行、目后大修维护，整个过程的每个阶段会产生许多(duō)技术文(wén)件，各阶段的文(wén)件又(yòu)有(yǒu)很(hěn)强的关联，而且这些文(wén)档现在都以二进制形式存在计算机里。涂过各阶段采用(yòng)统一的信息模型，那么下阶段的文(wén)件相对上阶段就可(kě)以有(yǒu)很(hěn)好的继承性。例如，在项目的工程设计阶段就会编制控制逻辑配置图，如果使用(yòng)了统一的信息模型，那么到开車(chē)调试阶段就可(kě)以直接用(yòng)这个图对系统进行组态。全生命周期信息整合就是要实现系统各生面阶段之间可(kě)互操作，

　　这样的信息化整合方案是由仪表的用(yòng)户提供的。仪表的用(yòng)户企业由于贴近生产过程，贴近应用(yòng)，一些用(yòng)户组织对自动化仪表的应用(yòng)提出许多(duō)要求，制订了一些团體(tǐ)标准。现在他(tā)们逐步地将这些团體(tǐ)标准转化為(wèi)國(guó)家标、欧洲标准或國(guó)际标准，如IEC61242过程控制工程的表示方法——对P&I图和P&ID工具与PCE-CAE工具之间数据交换的要求和IEC61987的若干部分(fēn)（P&I，管線(xiàn)工程与仪表装置；P&ID，管線(xiàn)工程和仪表装置系统图；PCE，过程控制工程；CAE，计算机辅助工程）。

　　自动化仪表工程项目全局、全生命周期的信息化整合式一个漫長(cháng)的过程，近两年IEC62424标准的推出是发展中的一个重要标志(zhì)。

　　我國(guó)一直有(yǒu)研究机构在跟踪全局、全生命周期的信息化整合技术的发展方向，当有(yǒu)关标准文(wén)件由技术团體(tǐ)提交國(guó)际标准化组织，TC124会很(hěn)快安排专家加入起草(cǎo)工作组，这种跟踪已经持续多(duō)年了。同时TC124还及时将出版的國(guó)际标准转化為(wèi)國(guó)家标准。

　　全生命周期的信息化整合的概念对我國(guó)工程师还比较新(xīn)，虽然一些工程项目中用(yòng)了可(kě)以进行全生命周期的信息化整合的工具软件InTools，但人们还只是将它置于某个生命阶段。

　　我國(guó)对自动化仪表在系统运行过程中的信息整合做的很(hěn)不够，及时用(yòng)了现场总線(xiàn)智能(néng)仪表，数据通信业仅仅起替代传递的功能(néng)。产生这种情况的原因，一方面是我國(guó)用(yòng)户对企业信息化的需求并不迫切；另一方面我们缺乏符合我國(guó)各行业实际情况的、有(yǒu)效的信息化整合软件。自动化仪表工作者对信息化可(kě)以做什么了解不够，而用(yòng)户对信息化有(yǒu)什么好处不清楚，对怎么做更提不出要求。这些因素影响了信息化整合技术的发展。

　　有(yǒu)人认為(wèi)以数字化、网络化為(wèi)代表的智能(néng)仪表发展有(yǒu)三个阶段：第一阶段是数字化现场总線(xiàn)智能(néng)仪表替代模拟仪表，重点是发挥节省安装费用(yòng)、提高仪表性能(néng)的作用(yòng)；第二阶段是工程和仪表的全局信息和全生生命周期信息的整合，实现信息化，重点是提高项目工程的管理(lǐ)水平和运行效益；第三阶段是以无線(xiàn)通信仪表為(wèi)重要特征，实现所谓“无所不在的测量、无所不在的网络、无所不在的计算”，实现真正的网络化控制，重点是全面提高企业的效益。三阶段的目标相当遠(yuǎn)大，可(kě)以说是整个21世纪自动化仪表的目标。目前我國(guó)第一阶段的工作已经全面展开，第二阶段的工作开始启动，第三阶段的工作正在探索。

　　（三）功能(néng)安全

　　安全是一个非常广泛的主题，在自动化仪表领域今年主要关注功能(néng)安全方面。IEC61508電(diàn)气/電(diàn)子/科(kē)编程電(diàn)子安全相关系统的功能(néng)安全系列國(guó)际标准早在1998年就开始陆续出版，2003年又(yòu)出版了IEC61511过程仪表安全系统的功能(néng)安全系列國(guó)际标准。我國(guó)近两年出版了等同采用(yòng)这些國(guó)际标准的系列國(guó)家标准GB/T20438電(diàn)气/電(diàn)子/科(kē)编程電(diàn)子安全相关系统的功能(néng)安全和GB/T21109过程仪表安全系统的功能(néng)安全。

　　近两年功能(néng)安全的重要发展是：将大量经过功能(néng)安全认证的仪表推向市场。这对仪表的市场有(yǒu)很(hěn)大影响，因此功能(néng)安全仪表并不只是用(yòng)在有(yǒu)安全要求的系统中，功能(néng)安全认证还起到对仪表可(kě)*性一定的定量确认的作用(yòng)，為(wèi)了争取竞争中的有(yǒu)利地位，实际上几乎所有(yǒu)仪表制造商(shāng)都会开展功能(néng)安全研究。

　　自20世纪开展仪表的可(kě)*性工程研究以来，仪表制造的质量大幅提高。但是由于可(kě)*性数据都是由制造企业自己取得的，对用(yòng)户的公信力较低，因此只有(yǒu)很(hěn)少企业将可(kě)*性的定量数据公布出来。所以可(kě)*性对用(yòng)户来说是经验性的、模糊地，人们更愿意相信品牌。
　　
　　20世纪的可(kě)*性工程研究使仪表的光學(xué)、机械、電(diàn)子部件的可(kě)*性设计和处理(lǐ)有(yǒu)了获得公认的成熟框架。但是当前的仪表几乎都带微处理(lǐ)器，而嵌入式程序和计算机软件的可(kě)*性却还没有(yǒu)公认的、得到定量数据的方法。这里最容易使人困惑的是：我们都知道Windows操作系统的错误很(hěn)多(duō)，而我们的大部分(fēn)自动化仪表系统软件是运行在Windows环境下邪恶，这样我们怎能(néng)相信自动化系统会有(yǒu)比Windows更好的可(kě)*性呢(ne)？当前的功能(néng)安全研究和软件可(kě)*性研究已经提供了一些诸如添加底层程序、冗余、容错等处理(lǐ)方法，使我们能(néng)够在不可(kě)*的Windows上获得可(kě)*的自动化系统。

　　在IEC61508和IEC61511里，对嵌入式程序和计算机软件的可(kě)*性和安全性的评估提供了一些方法，流派较多(duō)。但是这些内容多(duō)半比较原则，实施时严重依赖评估者的经验和水平设计和评估是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不够的，这些方面的需求促使各方面加大了嵌入式程序和计算机软件的可(kě)*性的研究。从编程语言的角度看，IEC 61508-3電(diàn)气/電(diàn)子/可(kě)编程電(diàn)子安全相关系统的功能(néng)安全第3部分(fēn)：软件要求对全可(kě)变语言（FVL，如C、C 、汇编语言）在安全应用(yòng)程序层次和嵌入式软件、固件、操作系统层次做了原则性的规范；而对有(yǒu)限可(kě)变语言（LVL，如IEC61131-3的PLCopen组织安全扩展）在安全应用(yòng)软件层次的规范，则在IEC标准和ISA的对应标准ISA84过程仪表安全系统的功能(néng)安全及相关技术报告中对此部分(fēn)做了细化和补充，虽然离公认，统一解决方案尚有(yǒu)距离，但已足以使各企业可(kě)以开展功能(néng)安全的开发和设计了。

　　功能(néng)安全标准虽然已经出版，功能(néng)安全研究的范围还在深入和扩大。一方面是现场通信的功能(néng)安全问题研究，这些研究成果已经部分(fēn)反映在一些现场总線(xiàn)系列的标准中；另一方面是電(diàn)磁环境对功能(néng)安全的影响，这些研究成果开始在修订的过程控制仪表的電(diàn)磁兼容性标准中體(tǐ)现。

　　我國(guó)许多(duō)研究机构今年开展了功能(néng)安全的研究工作，主要包括：对安全要求高的用(yòng)户机构，如石油、化工、制药类机构，开展了如何提出和确定功能(néng)安全要求的研究。他(tā)们采用(yòng)风险评估技术、可(kě)信性管理(lǐ)方法、HAZOP（Hazard /and/ Operability Study,危险与可(kě)*性研究）分(fēn)析等方法，确定目标对象对功能(néng)安全的定量要求。

　　制定了宣传贯彻两个國(guó)家标准，培训功能(néng)安全工程师的工作。同时一些机构开展了工程项目和仪表产品的功能(néng)安全评定工作。

　　一些仪表制造厂开始研制高可(kě)*性的功能(néng)安全仪表产品。个别企业為(wèi)了使用(yòng)户对产品的认证有(yǒu)更好的认同，他(tā)们将产品向國(guó)际权威机构申请认证。

　　总體(tǐ)上，虽然我國(guó)创新(xīn)的功能(néng)安全研究成果还少，但功能(néng)安全的活动已经在國(guó)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(yòng)户、制造商(shāng)和研究者各方面的关注。系统维护与仪表诊断分(fēn)為(wèi)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。國(guó)外仪表用(yòng)户成立了一个用(yòng)户组织——MIMOSA（an Operations /and/ Maintenance Information Open Systems Alliance,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（Collaborative Asset Lifecycle Management，资产生命周期管理(lǐ)协作）中采用(yòng)开放信息标准。它提供一系列相关信息标准。CCOM（Common Conceptual Object Model，通用(yòng)总體(tǐ)对象模型）是所有(yǒu)MIMOSA标准的基础,而CRIS（Common Relational Information Schema,通用(yòng)相关信息模式）则提供了储存企业运行管理(lǐ)信息的手段。它还提供元数据参考库和采用(yòng)XML和SQL的系列信息交换标准。该组织还与OPC合作，成立了Open P&M（Open Operations /and/ Maintenance，开放运行于维护）组织。他(tā)们制定的基础信息标准用(yòng)语多(duō)种行业，MIMOSA提供资产管理(lǐ)相关信息标准，OPC提供数据获得喝(hē)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(xīn)产品。主要用(yòng)于对某些典型生产装备（如旋转机械、流體(tǐ)管線(xiàn)）的监控和诊断。这些系统使用(yòng)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(fēn)析、频谱分(fēn)析、模式识别、数据挖掘等专家系统的分(fēn)析，得出对设备的诊断。典型产品有(yǒu)Emerson公司的CSI机械设备状态管理(lǐ)系统。

　　自动化控制系统的诊断通常是控制系统中设备管理(lǐ)软件的一个模块或一种功能(néng)，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國(guó)公司几乎都有(yǒu)自己的产品，例如Emerson公司的AMS（资产管理(lǐ)系统），Siemens公司的PDM（过程设备管理(lǐ)），在此不一一列举。自动化控制系统诊断产品看的发展很(hěn)快，功能(néng)和性能(néng)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。為(wèi)了改善这一层面的可(kě)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(yǒu)很(hěn)大區(qū)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(fēn)析实现诊断。现场仪表本身體(tǐ)积较小(xiǎo)、功耗低，可(kě)用(yòng)于诊断的信息资源很(hěn)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(yǒu)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(cǎo)案）》将维护分(fēn)為(wèi)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(néng)仪表根据仪表的损耗情况或固定的时间确定。

　　我國(guó)大型设备方面的维护和诊断研究已有(yǒu)多(duō)年的历史，在旋转机械等典型装备方面有(yǒu)不错的成果和成功的应用(yòng)，有(yǒu)两个學(xué)会组织聚集了我國(guó)这方面的力量：中國(guó)振动工程學(xué)会故障诊断专业委员会和中國(guó)自动化學(xué)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(yǒu)一些研究，但应用(yòng)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(lǐ)论研究还是开发实践方面都与國(guó)际水平有(yǒu)较大差距。國(guó)产的大部分(fēn)仪表在故障诊断和预测性维护方面存在空白。

　　國(guó)外近年在维护和诊断方面发表的论文(wén)和专利很(hěn)多(duō)，反映该项目内容在國(guó)外也正是热点，我國(guó)企业现在急起直追為(wèi)时不晚。

　　（五）无線(xiàn)通信

　　工业无線(xiàn)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(duō)样化。有(yǒu)基于WPAN（无線(xiàn)个域网）的多(duō)种方案，有(yǒu)基于WLAN（无線(xiàn)局域网）的方案，也有(yǒu)基于无線(xiàn)公网（如GPRS、CDMA）的方案。各种方案针对一定的对象和应用(yòng)，在某些局部具有(yǒu)优势。

　　（2）参与者迅速增加。有(yǒu)學(xué)校、研究机构、自动化仪表企业，还有(yǒu)一些半导體(tǐ)器件制造企业和具有(yǒu)专项技术的小(xiǎo)型高技术企业。

　　（3）成立了专业组织。有(yǒu)新(xīn)成立的专项组织，如WINA（The Wireless Industrial Networking Alliance，无線(xiàn)工业网络联盟），也有(yǒu)许多(duō)老牌组织新(xīn)成立无線(xiàn)通信工作组，如IEEE的多(duō)个工作组，欧盟的R-Fieldbus项目（无線(xiàn)现场总線(xiàn)项目）、ISA的SP100工作组、HART的无線(xiàn)HART工作组以及各现场总線(xiàn)的无線(xiàn)工作组等。

　　（4）推出多(duō)种无線(xiàn)演示系统、测量仪表样机，成為(wèi)今年全球各主要自动化仪表展的热点。如Honeywell公司符合ISA100.11a的One Wireless系列，Emerson公司符合WirelessHART的Smart Wireless。这些产品虽已在一些场合投入应用(yòng)，但从总體(tǐ)来讲，一则数量有(yǒu)限；二则系统规模较小(xiǎo)，不过数十个节点。各种供自动化仪表企业开发无線(xiàn)产品各种无線(xiàn)模块更是不计其数，而提供这些模块的企业往往才是无線(xiàn)技术的真正持有(yǒu)者。

　　无線(xiàn)通信标准之争已经开始。2007年HART基金发布WirelessHART标准时Honeywell过程系统公司总裁Jack Bolick发表了一封公开信，使Honeywell与Emerson在无線(xiàn)通信标准方面的分(fēn)歧公开化。此后，各种无線(xiàn)通信标准的方案纷纷正式向标准化组织提出。除了前两种针对过程控制目标的标准外，还有(yǒu)类似ZigBee Pro 这种并不主要针对过程控制，但一直想向过程控制领域渗透的标准。ZigBee 标准自2003年公布以来频繁的更新(xīn)：2006年公布了新(xīn)一版，2007年又(yòu)公布了ZigBee2007,包含了两个特征集——ZigBee Pro。业内人士出于对前10多(duō)年现场总線(xiàn)之争的厌倦，大公司们挑起了争端但没有(yǒu)捞到明显的好处，反而给了中小(xiǎo)仪表公司给了中小(xiǎo)仪表公司机会。人们都希望能(néng)避免再次出现无線(xiàn)通信标准之争。3种技术合作的技术基础原本是存在的，因為(wèi)ISA100.11a、WirelessHART和ZigBee的底层协议都是IEEE802.15.4，而且提供芯片和通信协议栈的企业往往同时提供这三种技术的部件，因此三种技术相互渗透不可(kě)避免。但是市场竞争是不以人们意志(zhì)转移的，我们可(kě)能(néng)不得不面对又(yòu)一场旷目持久的标准之争。

　　我國(guó)进入工业无線(xiàn)通信领域并不晚。HART基金会是2004年11月才成立无線(xiàn)工作组的，而我國(guó)许多(duō)单位在这之前就开始研究了。在“十一五：器件，國(guó)家科(kē)技部的“863”项目给予工业无線(xiàn)通信项目有(yǒu)力的支持，这之前，科(kē)技和教育部门的各种基金、地方科(kē)技部门等也对该领域多(duō)方面的支持。

　　我國(guó)以ZigBee為(wèi)基础进行研究的单位很(hěn)多(duō)，因此比较容易采購(gòu)到元器件获得技术支持。有(yǒu)若干单位加入了ISA100工作组，从事相关的研究；其中重重庆邮電(diàn)大學(xué)向工作组递交了多(duō)项建议。有(yǒu)27条ISA100.11a委员会完全接受并采纳。我國(guó)真正独立从事WirelessHART开发的单位比较少，因為(wèi)WirelessHART自己也还在继续开发中，现在对外提供的技术支持相当少。

　　从2008年Miconex展览看，我國(guó)目前研究的规模和水平也不输國(guó)外的平均水平，展出了多(duō)种演示系统和产品。我國(guó)在工业无線(xiàn)通信领域研究最显著的成绩是，以中國(guó)科(kē)學(xué)院沈阳自动化研究所為(wèi)首的研究团體(tǐ)研究开发的工业过程自动化用(yòng)无線(xiàn)网络WIA-PA成為(wèi)了IEC可(kě)公开提供的技术规范（IEC/PAS62601：2008工业通信网络已现场总線(xiàn)规范-WIA-PA通信网络和通信行规），与WirelessHART同时成為(wèi)國(guó)际标准。

　　（六）控制网络

　　以现场為(wèi)代表的控制网络技术在我國(guó)已经逐步得到推广，自上海赛科(kē)项目大规模采用(yòng)现场总線(xiàn)以来，各种工程项目采用(yòng)现场总線(xiàn)的心理(lǐ)障碍已经基本消除。人们已经越来越少问“是否能(néng)用(yòng)”，而越来越多(duō)问“如何好用(yòng)”。由于近年我國(guó)上的大型工程项目多(duō)，我國(guó)无论在采用(yòng)现场总線(xiàn)仪表的项目规模还是在采用(yòng)的数量方面都处于國(guó)际领先位置。不过一些项目虽然采用(yòng)了先进的现场总線(xiàn)智能(néng)仪表，但应用(yòng)的水平却不高，主要是未充分(fēn)应用(yòng)智能(néng)仪表可(kě)以提供的信息和信息服務(wù)。

在控制网络的研究开发方面，我國(guó)基本上全面跟踪着國(guó)际动向。在IEC涉及工业通信网络的几乎每个工作组里都有(yǒu)中國(guó)专家，而且针对大部分(fēn)國(guó)际热点议题我國(guó)都提出了自己的标准建议。國(guó)家标准GB/T20171-2006用(yòng)于工业测量与控制系统的EPA系统结构与通信规范获得2008年中國(guó)标准创新(xīn)贡献奖。EPA系列标准已经进入IEC的多(duō)个标准。EPA系列产品在多(duō)个示范点長(cháng)期运行。

　　我國(guó)在控制网络领域与國(guó)外的主要差距在于产品，无论是在现场总線(xiàn)智能(néng)化现场仪表方面，还是在系统产品和软件方面都有(yǒu)差距。

　　國(guó)际方面在控制网络的发展上也进入了水平不高的平稳期，為(wèi)达到人们预期的高度。这里有(yǒu)两个技术问题和一个非技术的问题。