當今工業儀表與控制裝置領域普遍關注的幾個問題

隨著我國“十五”計劃“信息化帶動工業化”思想的提出，信息化在國民經濟中的地位更加突出，信息化是走新型工業化道路的必然選擇。如何以信息化帶動工業化？這是新世紀工業經濟戰線中帶有緊迫性的戰略課題，而真正落實離不開自動化，即信息化只有通過自動化才能帶動工業化。由于工業儀表與控制裝置是工業自動化的基礎和必備條件，它已應用和滲透到國民經濟的各個領域，對實現這些領域的自動化和信息化起著關鍵和決定性作用，因此，在這樣的背景下，我們不得不深思：信息化時代工業儀表與控制裝置應著重解決哪些技術問題？下面就此作些簡要介紹。

1. 關于綜合自動化技術
工業生產造就分工，信息生產從事融合，這是工業化社會走向信息化社會過程中非常明顯的變化，它是信息時代生產企業綜合自動化發展的總方向。

全新的綜合自動化系統是在已有自動化技術基礎上，把工廠獨立的局部自動化技術和子系統在新的管理模式與工藝指導下，綜合運用信息技術、自動化技術、并通過計算機網絡及其支持軟件而有機地結合起來，構成一個完整的系統，對生產過程的物質流與管理過程的信息流和決策過程的決策流進行有效的控制和協調，以期在新的競爭模式下，按照市場對生產管理過程提出的高質量、高速度、高靈活性和低成本的要求，構成未來工廠的發展模式。

近年來，為實現企業綜合自動化而提出的ERP/MES/PCS三層結構體系是當今世界自動化技術的發展趨勢。

ERP（企業資源管理系統）是指建立在信息技術基礎上，以系統化的先進管理思想為企業決策層及員工提供決策運行手段的管理平臺。它是一個功能龐大的計算機軟件系統，負責生產計劃的制定、庫存控制和財務管理，側重于企業的生產組織、生產管理、經營決策等方面的優化。ERP的中心是管理，并在計劃中體現管理的本質，在財務中體現管理的效率。

MES（制造執行系統）是以實現生產綜合指標的三優，即優化運行、優化控制、優化管理為目標的，具有承上啟下、下情上傳、運籌調度的中樞作用的系統，實現生產調度、物料跟蹤、生產過程資源配置管理、質量管理、流程模擬以及生產過程系統數據的采集、模型計算及過程優化等功能，也是基礎數據處理平臺。

PCS（過程控制系統）是對生產的工藝過程進行有效的、高精度、高水平的自動控制，以確保產品的質量、成本、交貨期在市場有很強的競爭力。主要完成設備對工藝過程的控制，包括過程檢測、儀表控制、電氣控制和執行機構（包括各種信號轉換、驅動控制設備）。

由此可見，只有通過這種互相交聯的PCS、MES、ERP三大系統組成的綜合自動化體系結構，在控制技術、計算技術和優化技術的推進下實現三大系統的綜合集成，才能真正完成信息的綜合應用，實現管控一體化。一個完整的、能夠引導企業保持長期的業務利益和價值的信息系統，必須是ERP、MES和PCS三者協同作用的整合。流程工業如此，斷續工業、離散工業過程也不例外。

據美國權威調查機構ARC公司調查：應用流程工業綜合自動化技術可獲得顯著的經濟效益，如產品質量提高19.2%，勞動生產率提高13.5%，產量提高11.5%。這正是它的重要潛在市場所在。

2003年，我國新興的自動化高新企業浙大中控科技集團公司為用戶推出了流程工業綜合自動化的企業增效解決方案——“Inplant”。他們由傳統的DCS制造廠商轉變為綜合自動化整體解決方案的供應商，從現場儀表到控制系統裝置，從監控組態軟件到優化控制軟件，從過程信息管理到企業信息化各個層面，均取得了實質性效果。

2. 關于工廠軟件技術
在企業信息集成的技術原則指導下，基于當前國際上最先進的網絡和軟件技術平臺，應運而生了所謂“工廠軟件”（Plant Software----PS）。工廠軟件是工業企業信息化的重要組成部分，它在企業信息集成軟件技術鏈上位于常規意義的控制軟件（CS）和管理軟件（MS）之間，是以核心工業過程的優化為目的的一系列應用軟件。

工廠軟件是位于企業信息集成系統三層結構的中間層的應用軟件系統。工廠軟件包括實時數據庫、歷史數據庫、數據發布、數據挖掘、模型計算、過程仿真、配方設計、運行優化、參數檢測、偏差分析和故障診斷等內容。企業的技術主管、專業工程師、專業策劃人員、部門和車間經理等中層人員需要在其日常工作中使用這些工廠軟件。

工廠軟件是按信息系統規則對實時數據進行處理和運用的軟件系統。工廠軟件的基本任務是將控制系統的實時數據歸類存儲，建立工廠數據倉庫。工廠軟件向下可以為控制軟件提供有智能的決策，向上可以為管理軟件提供有價值的數據。為此，工廠軟件得以獨立發展，成為一種新出現的軟件門類，富有企業信息集成的創新意義。工廠軟件在化工、電力、冶金和公用事業等工業企業有廣泛的應用價值，正越來越受到國內外使用單位和研發單位的重視。

近年來，人們所謂的現代集成制造系統CIMS、數字工廠、智能企業等技術概念，都是以工廠軟件為主體技術，以區別于一般的自動控制和信息管理技術內容。上面這些技術概念的具體化，都要落實在一系列工廠軟件中。人們認為，企業信息集成的理想模式是：實現從底層設備到董事會桌面的企業信息一體化，其中，工廠軟件的作用是不可替代的。

在美國ISA-2001年會上歐美各大公司都推出了各種各樣工廠解決方案，以滿足客戶的迫切需求。如ABB公司的Industrial軟件體系，Honeywell公司的Plantscape混合控制的統一控制系統平臺，Rosemount公司的基于智能儀表及系統的PlantWeb解決方案。令人注意的是國際軟件業巨頭微軟公司這次也參加推出所謂“制造業解決方案”，其用意明顯是要將Windows軟件技術平臺從商務和辦公級別提升到工業和系統服務級別，直接在新興的工廠軟件領域搶占絕對的統治地位。微軟公司的制造業解決方案要實現信息的可視化三項基本任務，以先進成熟的企業級Windows服務器軟件和應用軟件構造出工廠軟件的完整框架。
專家們認為：在控制軟件和管理軟件已經擁有固定模式和覆蓋面的今天，新興的工廠軟件技術正處在企業信息集成的核心地位，新概念、新模型和新算法層出不窮，具有很大的應用檔次提升空間。只要我們緊跟技術發展趨勢，以應用效益為主導，加大人力物力的投入，就有可能創新，開發出具有自主知識產權的成套工廠軟件系統。

3. 關于工業以太網技術

最近幾年，隨著工業以太網的快速發展和關鍵技術的突破，使得工業自動化領域控制級以上的通信網絡正在統一到工業以太網，并正在向下逐漸延伸。

在工業控制領域，工業以太網技術發展不可能脫離原來的DCS、PLC和FCS控制與管理系統基礎。國外各個工業自動化系統公司為了保護已有的投資利益和擴大本公司產品的應用范圍，紛紛提出了工業以太網技術方案，從而出現了現場總線在轉向工業以太網的同時，又將現場總線之爭讓路給工業以太網的局面。

工業以太網能否直接應用于工業現場設備間的通信，能不能滿足通信實時性要求呢？2000年初，我國浙大中控就開始了EPA工業以太網關鍵技術的研究和攻關（EPA－Ethernet for Plant Automation），階段性研究和應用成果表明，工業以太網技術完全可以應用于現場總線。自后在有關領導支持下，正式制定了“用于工業測量與控制系統的EPA系統結構和通信標準”研究課題，由浙大中控、浙江大學、中科院沈陽自動化所等單位組織承擔。2003年初EPA技術研究成果在杭州市龍山化工廠三套純堿碳化裝置上投入實地運行穩定良好，經專家組鑒定認為“EPA成果取得重大突破，是我國第一個擁有自主知識產權的現場總線標準”，填補了國內空白，達到了國際先進水平。