【文章內(nèi)容簡介】 估者的經(jīng)驗(yàn)和水平；另外，按不同方法評估的結(jié)果是否具有可比性也存在疑問。這對于廣泛開展功能安全設(shè)計(jì)和評估是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這方面的需求促使各方加大了嵌入式程序和計(jì)算機(jī)軟件的可靠性的研究。從編程語言的角度看，IEC 615083電氣／電子／可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全 第3部分：軟件要求 對全可變語言（FVL，如C、C++、匯編語言等）在安全應(yīng)用程序?qū)哟魏颓度胧杰浖?、固件、操作系統(tǒng)層次做了原則性的規(guī)范；而對有限可變語言（LVL，如IEC 611313的PLCopen組織安全擴(kuò)展）在安全應(yīng)用軟件層次的規(guī)范，則在IEC 62061機(jī)械的安全 安全相關(guān)系統(tǒng)電氣／電子／可編程電子控制系統(tǒng)的功能安全 中描述。在這些IEC標(biāo)準(zhǔn)和ISA的對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)ISA 84 過程儀表安全系統(tǒng)的功能安全 及相關(guān)技術(shù)報告中對此部分做了細(xì)化和補(bǔ)充；雖然離公認(rèn)、統(tǒng)一解決方案尚有距離，但已足以使各企業(yè)可以開展功能安全的開發(fā)和設(shè)計(jì)了。功能安全標(biāo)準(zhǔn)雖然已經(jīng)出版，功能安全研究的范圍還在深入和擴(kuò)大。一方面是現(xiàn)場通信的功能安全問題研究，這些研究成果已經(jīng)部分反映在一些現(xiàn)場總線系列的標(biāo)準(zhǔn)中。另一方面是電磁環(huán)境對功能安全的影響，這些研究成果開始在修訂的過程控制儀表的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)中體現(xiàn)。我國許多研究機(jī)構(gòu)近年開展了功能安全的研究工作，主要包括：對安全要求高的用戶機(jī)構(gòu)，如石油、化工、制藥類機(jī)構(gòu)，開展了如何提出和確定功能安全要求的研究。他們采用風(fēng)險評估技術(shù)、可信性管理方法、HAZOP（Hazard and Operability Study，危險與可操作性研究）分析等方法，確定目標(biāo)對象對功能安全的定量要求。制定了等同采用IEC標(biāo)準(zhǔn)的系列國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20438 電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全和GB/T 21109 過程儀表安全系統(tǒng)的功能安全。展開宣貫兩個國家標(biāo)準(zhǔn)，培訓(xùn)功能安全工程師的工作。同時一些機(jī)構(gòu)開展了工程項(xiàng)目和儀表產(chǎn)品的功能安全評定工作。一些儀表制造廠開始研制高可靠性的功能安全儀表產(chǎn)品。個別企業(yè)為了使用戶對產(chǎn)品的認(rèn)證有更好的認(rèn)同，他們將產(chǎn)品向國際權(quán)威機(jī)構(gòu)申請認(rèn)證?？傮w上，雖然我國創(chuàng)新的功能安全研究成果還少，但功能安全的活動已經(jīng)在國內(nèi)啟動，正逐步深入地展開。（四）系統(tǒng)維護(hù)與儀表診斷基于企業(yè)對安全和質(zhì)量的要求，系統(tǒng)維護(hù)與儀表診斷受到用戶、制造商和研究者各方的關(guān)注。系統(tǒng)維護(hù)與儀表診斷分為四個層次：生產(chǎn)流程的診斷、生產(chǎn)裝備的診斷、自動化控制系統(tǒng)的診斷、現(xiàn)場儀表的診斷。生產(chǎn)流程的診斷原則上不屬于自動化儀表范疇，但是診斷信息的交換涉及自動化儀表系統(tǒng)。國外儀表用戶成立了一個用戶組織，MIMOSA（an Operations and Maintenance Information Open Systems Alliance，運(yùn)行和維護(hù)信息開放系統(tǒng)聯(lián)盟），該組織的使命是開發(fā)和鼓勵企業(yè)在Oamp。M（Operations and Maintenance，運(yùn)行和維護(hù)）中和CALM（Collaborative Asset Lifecycle Management，資產(chǎn)生命周期管理協(xié)作）中采用開放信息標(biāo)準(zhǔn)。它提供一系列相關(guān)信息標(biāo)準(zhǔn)。CCOM（Common Conceptual Object Model，通用總體對象模型）是所有MIMOSA標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，而CRIS（Common Relational Information Schema，通用相關(guān)信息模式）則提供了儲存企業(yè)運(yùn)行管理信息的手段。它還提供元數(shù)據(jù)參考庫和采用XML和SQL的系列信息交換標(biāo)準(zhǔn)。該組織還與OPC合作，成立了Open Oamp。M（Open Operations and Maintenance，開放運(yùn)行與維護(hù)）組織。它們制定的基礎(chǔ)信息標(biāo)準(zhǔn)用于多種行業(yè)，MIMOSA提供資產(chǎn)管理相關(guān)信息標(biāo)準(zhǔn)，OPC提供數(shù)據(jù)獲得和傳輸標(biāo)準(zhǔn)。針對生產(chǎn)裝備的監(jiān)控、診斷儀表系統(tǒng)是近兩年推向市場的新產(chǎn)品。主要用于對某些典型生產(chǎn)裝備（如：旋轉(zhuǎn)機(jī)械、流體管線等）的監(jiān)控和診斷。這些系統(tǒng)使用的檢測手段包括：振動測量、激光測量、紅外熱像、超聲掃描，以及普通的溫度壓力測量；將監(jiān)測的信息通過統(tǒng)計(jì)分析、頻譜分析、模式識別、數(shù)據(jù)挖掘等專家系統(tǒng)的分析，得出對設(shè)備的診斷。典型產(chǎn)品有Emerson公司的CSI機(jī)械設(shè)備狀態(tài)管理系列。自動化控制系統(tǒng)的診斷通常是控制系統(tǒng)中設(shè)備管理軟件的一個模塊或一種功能，負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)自身以及現(xiàn)場儀表的實(shí)時診斷和預(yù)測性維護(hù)。現(xiàn)在各家自動化儀表跨國公司幾乎都有自己的產(chǎn)品，例如Emerson公司AMS（資產(chǎn)管理系統(tǒng)），Siemens公司的PDM（過程設(shè)備管理）等，不一一列舉。自動化控制系統(tǒng)診斷產(chǎn)品的發(fā)展很快，功能和性能不斷增強(qiáng)；現(xiàn)在生產(chǎn)裝備的監(jiān)控與自動化控制系統(tǒng)自身的診斷往往是在同一個平臺上進(jìn)行。為了改善這一層面的可互操作性，近年Emerson公司、Siemens公司及OPC等幾家承諾相互合作推進(jìn)互操作技術(shù)的統(tǒng)一?，F(xiàn)場儀表的診斷與上述幾層的維護(hù)、診斷在方法上有很大區(qū)別。首先，上述方法都是通過傳感器采集信息，通過各種手段的分析實(shí)現(xiàn)診斷。現(xiàn)場儀表本身體積較小、功耗低，可用于診斷的信息資源很少；其次，現(xiàn)場儀表的診斷結(jié)果顯示往往借助控制系統(tǒng)軟件或手持操作器，因此其診斷過程中常常有現(xiàn)場儀表與另一端的互動，以補(bǔ)充自身資源的不足?，F(xiàn)場儀表的診斷難度較大，HART基金會的《HART診斷指南（草案）》將維護(hù)分為3級：要求維護(hù)（已經(jīng)發(fā)生故障）、需要維護(hù)（儀表已超過維護(hù)周期）、建議維護(hù)（儀表到了維護(hù)周期）。而維護(hù)周期由智能儀表根據(jù)儀表的損耗情況或固定的時間確定。我國大型設(shè)備方面的維護(hù)和診斷研究已經(jīng)有多年的歷史，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械等典型裝備方面有不錯的成果和成功的應(yīng)用，有兩個學(xué)會組織聚集了我國這方面的力量，中國振動工程學(xué)會故障診斷專業(yè)委員會和中國自動化學(xué)會技術(shù)過程故障診斷與安全性技術(shù)委員會。在自動化控制系統(tǒng)自身的診斷方面雖然也有一些研究，但應(yīng)用較少，在檢測儀表和執(zhí)行器的診斷方面更加薄弱，無論在維護(hù)和診斷理論研究還是開發(fā)實(shí)踐方面都與國際水平有較大差距。國產(chǎn)的大部分儀表在故障診斷和預(yù)測性維護(hù)方面存在空白。國外近年在維護(hù)和診斷方面發(fā)表的論文和專利很多，反映該項(xiàng)內(nèi)容在國外也正是熱點(diǎn)，我國企業(yè)現(xiàn)在急起直追為時不晚。（四） 無線通信工業(yè)無線通信技術(shù)的快速發(fā)展是近兩年自動化儀表領(lǐng)域顯著的亮點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：技術(shù)方案多樣化。有基于WPAN（無線個域網(wǎng)）的多種方案，有基于WLAN（無線局域網(wǎng)）的方案，也有基于無線公網(wǎng)（如GPRS、CDMA等）的方案，還有各種專用方案。各種方案針對一定的對象和應(yīng)用，在某些局部具有優(yōu)勢。參與者迅速增加。有學(xué)校，研究機(jī)構(gòu)、自動化儀表企業(yè)，還有一些半導(dǎo)體器件制造企業(yè)和具有專項(xiàng)技術(shù)的小型高技術(shù)企業(yè)。成立了專業(yè)組織。有新成立的專項(xiàng)組織，如WINA（The Wireless Industrial Networking Alliance，無線工業(yè)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟），也有許多老牌組織新成立無線通信工作組，如：IEEE的多個工作組，歐盟的RFieldbus項(xiàng)目（無線現(xiàn)場總線項(xiàng)目）、ISA的SP100工作組，HART的無線HART工作組，以及各現(xiàn)場總線的無線工作組等。推出多種無線演示系統(tǒng)、測量儀表樣機(jī)，成為近年全球各主要自動化儀表展的熱點(diǎn)。如：Honeywell公司符合ISA [6] Honeywell. Honeywell39。s new OneWireless release is ISA 100 ready , 6]系列，Emerson公司符合WirelessHART的Smart Wireless等。這些產(chǎn)品雖已在一些場合投入應(yīng)用，但總體來講一則數(shù)量有限，二則系統(tǒng)規(guī)模較小，不過數(shù)十個節(jié)點(diǎn)。各種供自動化儀表企業(yè)開發(fā)無線產(chǎn)品的各種無線模塊更是不計(jì)其數(shù)，而提供這些模塊的企業(yè)往往才是無線技術(shù)的真正持有者。無線通信標(biāo)準(zhǔn)之爭已經(jīng)開始[7] Jim Pinto. The industrial wireless wars. 7]。2007年HART基金會發(fā)布WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)時Honeywell過程系統(tǒng)公司總裁Jack Bolick發(fā)表了一封公開信[8] Walt Boyes. An open letter to the SP100 munity. 8]，使Honeywell與Emerson在無線通信標(biāo)準(zhǔn)方面的分歧公開化。此后，各種無線通信標(biāo)準(zhǔn)的方案紛紛正式向標(biāo)準(zhǔn)化組織提出。除了前兩種針對過程控制目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)外，還有類似ZigBee Pro這種并不主要針對過程控制，但一直想向過程控制領(lǐng)域滲透的標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee標(biāo)準(zhǔn)自2003年公布以來，頻繁的更新；2006年公布了新一版，2007年又公布了ZigBee 2007，包含兩個特征集——ZigBee和ZigBee Pro。業(yè)內(nèi)人士出于對前10多年現(xiàn)場總線之爭的厭倦，大公司們挑起了爭端但沒有撈到明顯的好處，反而給了中小儀表公司機(jī)會。人們都希望能避免再次出現(xiàn)無線通信標(biāo)準(zhǔn)之爭。三種技術(shù)合作的技術(shù)基礎(chǔ)原本是存在的，因?yàn)镮SA 、WirelessHART和ZigBee的底層協(xié)議都是IEEE ，而且提供芯片和通信協(xié)議棧的企業(yè)往往同時提供這三種技術(shù)的部件；因此三種技術(shù)相互滲透是不可避免的。但是市場競爭是不以人們意志轉(zhuǎn)移的，我們可能不得不面對又一場曠日持久的標(biāo)準(zhǔn)之爭。我國進(jìn)入工業(yè)無線通信領(lǐng)域并不晚。HART基金會是2004年11月才成立無線工作組的，而我國許多單位在這之前就開始研究了。在十一五期間，國家科技部的863項(xiàng)目給予工業(yè)無線通信項(xiàng)目有力的支持，這之前，科技和教育部門的各種基金、地方科技部門等也對該領(lǐng)域多方面的支持。我國以ZigBee為基礎(chǔ)進(jìn)行研究的單位很多，因?yàn)楸容^容易采購到元器件獲得技術(shù)支持。有若干單位加入了ISA 100工作組，從事相關(guān)的研究；其中重慶郵電大學(xué)向工作組遞交了多項(xiàng)建議，“有27條被ISA ”[9] 王平. 教師風(fēng)采. 9]。我國真正獨(dú)立從事WirelessHART開發(fā)的單位比較少，因?yàn)閃irelessHART自己也還在繼續(xù)開發(fā)中，現(xiàn)在對外提供的技術(shù)支持相當(dāng)少。從2008年Miconex展覽看，我國目前研究的規(guī)模和水平也不輸國外的平均水平，展出了幾多種演示系統(tǒng)和產(chǎn)品。我國在工業(yè)無線通信領(lǐng)域研究最顯著的成績是，以中國科學(xué)院沈陽自動化研究所為首的研究團(tuán)隊(duì)研究開發(fā)的工業(yè)過程自動化用無線網(wǎng)絡(luò)WIAPA成為了IEC可公開提供的技術(shù)規(guī)范（IEC/PAS 62601:2008 工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場總線規(guī)范WIAPA通信網(wǎng)絡(luò)和通信行規(guī)）。與WirelessHART同時成為國際標(biāo)準(zhǔn)。（五） 控制網(wǎng)絡(luò)以現(xiàn)場總線為代表的控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國已經(jīng)逐步得到推廣，自上海賽科項(xiàng)目大規(guī)模采用現(xiàn)場總線以來，各種工程項(xiàng)目采用現(xiàn)場總線的心理障礙已經(jīng)基本消除。人們