當(dāng)今工業(yè)儀表與控制裝置領(lǐng)域普遍關(guān)注的幾個(gè)問(wèn)題
隨著我國(guó)“十五”計(jì)劃“信息化帶動(dòng)工業(yè)化”思想的提出，信息化在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位更加突出，信息化是走新型工業(yè)化道路的必然選擇。如何以信息化帶動(dòng)工業(yè)化？這是新世紀(jì)工業(yè)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)線中帶有緊迫性的戰(zhàn)略課題，而真正落實(shí)離不開(kāi)自動(dòng)化，即信息化只有通過(guò)自動(dòng)化才能帶動(dòng)工業(yè)化。由于工業(yè)儀表與控制裝置是工業(yè)自動(dòng)化的基礎(chǔ)和必備條件，它已應(yīng)用和滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)實(shí)現(xiàn)這些領(lǐng)域的自動(dòng)化和信息化起著關(guān)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(shí)代工業(yè)儀表與控制裝置應(yīng)著重解決哪些技術(shù)問(wèn)題？下面就此作些簡(jiǎn)要介紹。
1. 關(guān)于綜合自動(dòng)化技術(shù)
工業(yè)生產(chǎn)造就分工，信息生產(chǎn)從事融合，這是工業(yè)化社會(huì)走向信息化社會(huì)過(guò)程中非常明顯的變化，它是信息時(shí)代生產(chǎn)企業(yè)綜合自動(dòng)化發(fā)展的總方向。
全新的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是在已有自動(dòng)化技術(shù)基礎(chǔ)上，把工廠獨(dú)立的局部自動(dòng)化技術(shù)和子系統(tǒng)在新的管理模式與工藝指導(dǎo)下，綜合運(yùn)用信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、并通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其支持軟件而有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)流與管理過(guò)程的信息流和決策過(guò)程的決策流進(jìn)行有效的控制和協(xié)調(diào)，以期在新的競(jìng)爭(zhēng)模式下，按照市場(chǎng)對(duì)生產(chǎn)管理過(guò)程提出的高質(zhì)量、高速度、高靈活性和低成本的要求，構(gòu)成未來(lái)工廠的發(fā)展模式。
近年來(lái)，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合自動(dòng)化而提出的ERP/MES/PCS三層結(jié)構(gòu)體系是當(dāng)今世界自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
ERP（企業(yè)資源管理系統(tǒng)）是指建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)化的先進(jìn)管理思想為企業(yè)決策層及員工提供決策運(yùn)行手段的管理平臺(tái)。它是一個(gè)功能龐大的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，負(fù)責(zé)生產(chǎn)計(jì)劃的制定、庫(kù)存控制和財(cái)務(wù)管理，側(cè)重于企業(yè)的生產(chǎn)組織、生產(chǎn)管理、經(jīng)營(yíng)決策等方面的優(yōu)化。ERP的中心是管理，并在計(jì)劃中體現(xiàn)管理的本質(zhì)，在財(cái)務(wù)中體現(xiàn)管理的效率。
MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）是以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)綜合指標(biāo)的三優(yōu)，即優(yōu)化運(yùn)行、優(yōu)化控制、優(yōu)化管理為目標(biāo)的，具有承上啟下、下情上傳、運(yùn)籌調(diào)度的中樞作用的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度、物料跟蹤、生產(chǎn)過(guò)程資源配置管理、質(zhì)量管理、流程模擬以及生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、模型計(jì)算及過(guò)程優(yōu)化等功能，也是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。
PCS（過(guò)程控制系統(tǒng)）是對(duì)生產(chǎn)的工藝過(guò)程進(jìn)行有效的、高精度、高水平的自動(dòng)控制，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量、成本、交貨期在市場(chǎng)有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。主要完成設(shè)備對(duì)工藝過(guò)程的控制，包括過(guò)程檢測(cè)、儀表控制、電氣控制和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（包括各種信號(hào)轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備）。
由此可見(jiàn)，只有通過(guò)這種互相交聯(lián)的PCS、MES、ERP三大系統(tǒng)組成的綜合自動(dòng)化體系結(jié)構(gòu)，在控制技術(shù)、計(jì)算技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)的推進(jìn)下實(shí)現(xiàn)三大系統(tǒng)的綜合集成，才能真正完成信息的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)管控一體化。一個(gè)完整的、能夠引導(dǎo)企業(yè)保持長(zhǎng)期的業(yè)務(wù)利益和價(jià)值的信息系統(tǒng)，必須是ERP、MES和PCS三者協(xié)同作用的整合。流程工業(yè)如此，斷續(xù)工業(yè)、離散工業(yè)過(guò)程也不例外。
據(jù)美國(guó)權(quán)威調(diào)查機(jī)構(gòu)ARC公司調(diào)查：應(yīng)用流程工業(yè)綜合自動(dòng)化技術(shù)可獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，如產(chǎn)品質(zhì)量提高19.2%，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高13.5%，產(chǎn)量提高11.5%。這正是它的重要潛在市場(chǎng)所在。
2003年，我國(guó)新興的自動(dòng)化高新企業(yè)為用戶推出了流程工業(yè)綜合自動(dòng)化的企業(yè)增效解決方案——“Inplant”。他們由傳統(tǒng)的DCS制造廠商轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合自動(dòng)化整體解決方案的供應(yīng)商，從現(xiàn)場(chǎng)儀表到控制系統(tǒng)裝置，從監(jiān)控組態(tài)軟件到優(yōu)化控制軟件，從過(guò)程信息管理到企業(yè)信息化各個(gè)層面，均取得了實(shí)質(zhì)性效果。
2. 關(guān)于工廠軟件技術(shù)
在企業(yè)信息集成的技術(shù)原則指導(dǎo)下，基于當(dāng)前國(guó)際上最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)和軟件技術(shù)平臺(tái)，應(yīng)運(yùn)而生了所謂“工廠軟件”（Plant Software----PS）。工廠軟件是工業(yè)企業(yè)信息化的重要組成部分，它在企業(yè)信息集成軟件技術(shù)鏈上位于常規(guī)意義的控制軟件（CS）和管理軟件（MS）之間，是以核心工業(yè)過(guò)程的優(yōu)化為目的的一系列應(yīng)用軟件。
工廠軟件是位于企業(yè)信息集成系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)的中間層的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。工廠軟件包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)發(fā)布、數(shù)據(jù)挖掘、模型計(jì)算、過(guò)程仿真、配方設(shè)計(jì)、運(yùn)行優(yōu)化、參數(shù)檢測(cè)、偏差分析和故障診斷等內(nèi)容。企業(yè)的技術(shù)主管、專業(yè)工程師、專業(yè)策劃人員、部門和車間經(jīng)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(tǒng)規(guī)則對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和運(yùn)用的軟件系統(tǒng)。工廠軟件的基本任務(wù)是將控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)歸類存儲(chǔ)，建立工廠數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。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(jià)值的數(shù)據(jù)。為此，工廠軟件得以獨(dú)立發(fā)展，成為一種新出現(xiàn)的軟件門類，富有企業(yè)信息集成的創(chuàng)新意義。工廠軟件在化工、電力、冶金和公用事業(yè)等工業(yè)企業(yè)有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，正越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外使用單位和研發(fā)單位的重視。
近年來(lái)，人們所謂的現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)CIMS、數(shù)字工廠、智能企業(yè)等技術(shù)概念，都是以工廠軟件為主體技術(shù)，以區(qū)別于一般的自動(dòng)控制和信息管理技術(shù)內(nèi)容。上面這些技術(shù)概念的具體化，都要落實(shí)在一系列工廠軟件中。人們認(rèn)為，企業(yè)信息集成的理想模式是：實(shí)現(xiàn)從底層設(shè)備到董事會(huì)桌面的企業(yè)信息一體化，其中，工廠軟件的作用是不可替代的。
在美國(guó)ISA-2001年會(huì)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(tǒng)一控制系統(tǒng)平臺(tái)，Rosemount公司的基于智能儀表及系統(tǒng)的PlantWeb解決方案。令人注意的是國(guó)際軟件業(yè)巨頭微軟公司這次也參加推出所謂“制造業(yè)解決方案”，其用意明顯是要將Windows軟件技術(shù)平臺(tái)從商務(wù)和辦公級(jí)別提升到工業(yè)和系統(tǒng)服務(wù)級(jí)別，直接在新興的工廠軟件領(lǐng)域搶占絕對(duì)的統(tǒng)治地位。微軟公司的制造業(yè)解決方案要實(shí)現(xiàn)信息的可視化三項(xiàng)基本任務(wù)，以先進(jìn)成熟的企業(yè)級(jí)Windows服務(wù)器軟件和應(yīng)用軟件構(gòu)造出工廠軟件的完整框架。
專家們認(rèn)為：在控制軟件和管理軟件已經(jīng)擁有固定模式和覆蓋面的今天，新興的工廠軟件技術(shù)正處在企業(yè)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(yīng)用檔次提升空間。只要我們緊跟技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，以應(yīng)用效益為主導(dǎo)，加大人力物力的投入，就有可能創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成套工廠軟件系統(tǒng)。
3. 關(guān)于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)
最近幾年，隨著工業(yè)以太網(wǎng)的快速發(fā)展和關(guān)鍵技術(shù)的突破，使得工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域控制級(jí)以上的通信網(wǎng)絡(luò)正在統(tǒng)一到工業(yè)以太網(wǎng)，并正在向下逐漸延伸。
在工業(yè)控制領(lǐng)域，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展不可能脫離原來(lái)的DCS、PLC和FCS控制與管理系統(tǒng)基礎(chǔ)。國(guó)外各個(gè)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)公司為了保護(hù)已有的投資利益和擴(kuò)大本公司產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，紛紛提出了工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)方案，從而出現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線在轉(zhuǎn)向工業(yè)以太網(wǎng)的同時(shí)，又將現(xiàn)場(chǎng)總線之爭(zhēng)讓路給工業(yè)以太網(wǎng)的局面。
工業(yè)以太網(wǎng)能否直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的通信，能不能滿足通信實(shí)時(shí)性要求呢？2000年初，我國(guó)開(kāi)始了EPA工業(yè)以太網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研究和攻關(guān)（EPA－Ethernet for Plant Automation），階段性研究和應(yīng)用成果表明，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)完全可以應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)總線。自后在有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)支持下，正式制定了“用于工業(yè)測(cè)量與控制系統(tǒng)的EPA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和通信標(biāo)準(zhǔn)”研究課題，由浙大中控、浙江大學(xué)、中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所等單位組織承擔(dān)。2003年初EPA技術(shù)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(shí)地運(yùn)行穩(wěn)定良好，經(jīng)專家組鑒定認(rèn)為“EPA成果取得重大突破，是我國(guó)第一個(gè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)”，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
業(yè)務(wù)：