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机电一体化技术发展趋势 --------自动化技术 多年以来,云集全球过程自动化的主要厂商,有组织,有计划地进行了基金会现场总线技术的规划,研究,试制,试用,工程实践及推广应用,这是一项空前的系统工程,它集中了众多人的智慧,获得了众多人的称许,特别是得到了大客户的首肯.目前,FF成员有338家,已注册产品为227种,通过HIST互操作测试认证的主控系统有11个.应用方面,有50万台现场仪表,8000套系统已投入应用,其中我国占7%,约80套系统,主要分布在石化和化工,石油和天然气,发电几个行业,上海赛科,中海油/壳牌南海项目两大工程均属世界上可数的大型工程,今年即将投产.这些将为我国大规模应用起到示范作用.在技术上我国也有很大进展.华控,沈阳自动化所(中科博微)等单位均研制出并取得FF注册资格的产品,已有10多种专业书籍出版.特别是如下几项技术得到了初步普及:H1的通信原理;H1的功能块组态和现场控制策略;现场设备,辅助设备及主控系统的选择;H1网段设计及施工安装;设备描述语言(DDL)与互操作性等.而且对于增强型EDDL及FISCO防爆等新技术表现了很大的热情,这些都为今后在国内大规模应用打下了良好的基础. 目前中国仪器仪表行业协会现场总线专业委员会(CFFC)与16个外商驻华机构组成的基金会现场总线中国市场委员会(FFCMC)正在联合开展活动.现在FF正处在类似于70年代末DCS所处的时期,作为一项新技术走向市场之路是艰辛的.经过阵痛,新生的事物将像婴儿出世一样,一定会茁壮地成长起来. 传感器技术这些年来正处于传统型向新型传感器转型的阶段,这将有另文专述.仅由于现场总线技术的助推,检测仪表的数字化,智能化,网络化已前进了一大步,特别是多变量变送器的成功上市,使一个差压变送器(如艾默生的3015S和横河的EJX)可以完成流量测量及温压补偿,流量积累,显示球罐内液体体积和进行导管堵塞,蒸汔拌热诊断等一系列功能,而且还准备增加孔板磨损检测等功能,这样,可使设备管理能得到更多有用信息.数字化和网络化为现场设备丰富的信息提供了畅通的渠道,为单信号向多信息采集转变创造了条件,加之检测技术进步,诸如温度场测量等传感器的出现,逐步使这种转变成为可能. 现在工业上大量的变速器均为直接取样,而人工取样等形式不被推荐;取样点或取样设备是固定的,连续的,而断续取样,多点取样,移动取样却很少成为控制中有用信号;又检测物理量,电量以外,化学量就较少了,属于图象识别,遥感技术,视觉机器,声音测量,特别是条形码,射频识别(RFID)等属于管理范畴的跟踪,搜寻,捕获等技术,都很少当作控制用;近来发展起来的软测量技术或称为工艺算法等,多把它装在上位机或控制室内,作为数字模型高级控制处理.……这些,按信息化的要求,都可以商榷.如近年来提出多传感器信息(数据)融合(Multi-Sensor Data Fusion,MSDF),简称信息融合技术,它对多个传感器的数据进行多级别,多方面,多层次的处理,从而产生新的有意义的信息.这项技术在大型设备监测,矿井瓦斯监测,电力系统故障检测等方面已有应用实例,另外交通管理,军事作战系统等方面也很有用. 检测技术向数字化,智能化,网络化方面发展,信息融合技术属于智能化范畴,它应与虚拟仪表技术,网络仪表技术相结合,实现高速,复杂的数据处理,分析和控制,反过来又推动检测技术本身及现场总线技术的发展,使智能化设备在实际应用中产生效益. CIP CIP(Common Industrial Protocol)是由ODVA和CI共同推出.ODVA(Open DeviceNet Vendor Association)为开放型DeviceNet供货商协会,CI(ControlNet International)为Control Net国际组织,均由罗克韦尔自动化公司牵头,它是工厂自动化最有代表性的组织,它在DeviceNet,ControlNet,EtherNet/IP三层结构的网络基础上,采用CIP协议,使三者具有统一的应用层,应用对象和设备描述,做到不同厂商设备之间通信,实现互操作.目前CIP设备描述主要针对如下几个行业,即半导体设备,气动阀,交流驱动设备,位置控制器,其它设备描述等.此前,罗克韦尔还研制出ProcessLogix主控系统,它通过了现场总基金会的HIST互操作性测试,所以也可和过程控制行业兼容.这样通过应用行规,使设备相关的数据如数据类型,参数语义,应用功能等能互相理解,从而实现互操作,这种互相理解能力,就称为互操作性. 设备描述提供基本构件(Construct)来构建设备描述文件.通过这也帮助我们理解上一节信息融合技术的一斑.这些构件有:变量,数组(阵列),条目数组,记录,块,数集,变