簡(jiǎn)單的氣動(dòng)設(shè)備到精密智能儀表的進(jìn)化源自用戶(hù)對(duì)于更高性能、更便捷的維護(hù)和更長(zhǎng)壽命的需求。智能儀表不但能滿足這些需求，還能提供更多，雖然代價(jià)就是智能儀表更加復(fù)雜，但是一旦理解并安裝了智能儀表，不僅有助于降低過(guò)程控制和信息系統(tǒng)生命周期的復(fù)雜度，還能提升性能和降低成本。 E+H智能儀表的定義在過(guò)去幾十年里發(fā)展演化（表1）。老式的非智能儀表是3-15psi氣動(dòng)設(shè)備，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單循環(huán)控制器完成控制作業(yè)。信息通常以指示表的形式在本地顯示，技術(shù)員在現(xiàn)場(chǎng)巡視，使用鋼筆和白紙手動(dòng)記錄數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)需要自動(dòng)記錄并分析，那么需要使用本地圖表記錄儀。 
過(guò)程變量按照比例換算成1-5、4-20、10、50mAdc信號(hào)輸出為儀表增加了一定程度的智能性。一旦數(shù)據(jù)可以遠(yuǎn)程變送，遠(yuǎn)程測(cè)量、顯示和控制就有可能實(shí)現(xiàn)。
帶有中央處理和I/O的控制系統(tǒng)的并行發(fā)展引入了新方法，能夠更有效地采集4-20mA儀表產(chǎn)生的信息，并將這些信息轉(zhuǎn)換成工程單位，集中處理并記錄這些信息?；芈饭╇妰x表也成為可能，可以通過(guò)一個(gè)電流源對(duì)多臺(tái)變送器供電，通常是通過(guò)模擬I/O模塊完成。
微處理器越來(lái)越耐用，可以直接安裝在現(xiàn)場(chǎng)儀表中，這是智能儀表前進(jìn)的一大步，使本地?cái)?shù)據(jù)信號(hào)處理成為可能，造就了*批真正的智能儀表，因?yàn)檫@些設(shè)備可以將模擬4-20mA信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，本地微處理器也可以完成一些儀表級(jí)別的任務(wù)，即校準(zhǔn)和診斷。
既然智能儀表可以將過(guò)程變量和其他參數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，那么現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生就水到渠成。zui初的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)使用現(xiàn)有的4-20mA信號(hào)線作為物理傳輸媒介，手持校準(zhǔn)設(shè)備可以接入4-20mA電流環(huán)路的任意位置。除了手持設(shè)備，一些離散控制系統(tǒng)隨之獲得了通訊功能并可以對(duì)過(guò)程變量和設(shè)備診斷數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字存取。
很多供應(yīng)商都有自己的網(wǎng)絡(luò)，使用現(xiàn)有的4-20mA信號(hào)作為傳輸媒介，HART技術(shù)的適時(shí)出現(xiàn)，統(tǒng)一了各種不兼容的網(wǎng)絡(luò)。HART成為了供應(yīng)商的中立基礎(chǔ)，并zui終發(fā)展成為的多層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通訊協(xié)議，被大多數(shù)儀表和控制系統(tǒng)供應(yīng)商支持。因此，智能設(shè)備也貼上了HART的標(biāo)簽。
為了使用過(guò)程變量的數(shù)字值來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制并將更多信息發(fā)送至遠(yuǎn)程主機(jī)，人們對(duì)性能有更高的要求，而HART已經(jīng)無(wú)法滿足。隨著微處理器的功能越來(lái)越強(qiáng)大，除了過(guò)程變量之外，智能儀表能夠提供更多有價(jià)值的信息，這進(jìn)一步刺激了對(duì)更強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)的需求。
專(zhuān)門(mén)為了將儀表和自動(dòng)化系統(tǒng)連接的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始出現(xiàn)，其中*是基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線H1和Profibus PA。這些平臺(tái)不再使用4-20mA輸出，轉(zhuǎn)而使用先進(jìn)的電子和軟件標(biāo)準(zhǔn)來(lái)提升速度、改進(jìn)診斷，帶來(lái)了嵌入式本地控制等新功能。這兩種現(xiàn)場(chǎng)總線和其他現(xiàn)場(chǎng)總線被標(biāo)準(zhǔn)化組織采納，成為多家智能儀表供應(yīng)商的嵌入通訊選擇。
zui近，經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的強(qiáng)大的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，導(dǎo)致聚焦于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和遠(yuǎn)程存取站點(diǎn)之間通訊的特定供應(yīng)商和基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案獲得發(fā)展。HART通訊基金會(huì)開(kāi)發(fā)了向后兼容的無(wú)線技術(shù)并且獲得IEC62591標(biāo)準(zhǔn)化認(rèn)可。ISA SP 100.11a委員會(huì)也正在致力于無(wú)線儀表通訊的標(biāo)準(zhǔn)化認(rèn)可工作。
今天，智能儀表的大概定義就是包含一個(gè)或者多個(gè)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通訊選項(xiàng)的設(shè)備。由于數(shù)字通訊要求使用微處理器，所以現(xiàn)代智能儀表還能提供很多種類(lèi)的其他功能。 
儀表從非智能發(fā)展為智能儀表，真正的智能就不遠(yuǎn)了。未來(lái)的專(zhuān)家儀表具有多種通訊通道，每一個(gè)通信通道都具有內(nèi)置的安全性，很像目前的以太網(wǎng)管理交換機(jī)。這些通道將會(huì)被分配IP地址并輔以服務(wù)器技術(shù)，讓儀表成為真正意義上的數(shù)據(jù)服務(wù)器。
一條高速通道用于將過(guò)程變量傳送至實(shí)時(shí)控制器，按照儀表的通訊源，這條通道被賦以所有通道中zui高的優(yōu)先級(jí)。其他通訊通道將會(huì)用于直接將儀表與應(yīng)用連接，例如過(guò)程監(jiān)視、設(shè)備建設(shè)、環(huán)境監(jiān)視、能源管理、設(shè)備管理、提前維護(hù)和診斷。這種直接連接將會(huì)跨越實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)化整個(gè)自動(dòng)化和信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。
無(wú)線HART和ISA100.11a之外的工業(yè)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)繼續(xù)發(fā)展，滿足用戶(hù)的需求，列入NAMUR NE124。用戶(hù)越來(lái)越接受無(wú)線技術(shù)作為一種主流的解決方案，智能儀表信息將會(huì)越來(lái)越多地與無(wú)線接入點(diǎn)連接，結(jié)果就是直接演化為控制或者IT網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)器。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員和zui終用戶(hù)對(duì)于集成重復(fù)作業(yè)的煩惱正在迫使主流儀表生產(chǎn)廠商和現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議組織接納現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備集成（FDI）規(guī)范。此FDI規(guī)范將會(huì)鞏固現(xiàn)有的EDDL和FDT規(guī)范，應(yīng)該會(huì)形成真正統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備集成體系結(jié)構(gòu)，允許通過(guò)幾乎任何現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)連接任何現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
隨著儀表正在朝著符合NE97和IEC61508-2之類(lèi)的安全相關(guān)推薦規(guī)范發(fā)展，基于現(xiàn)場(chǎng)總線的安全過(guò)程儀表的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。經(jīng)過(guò)安全認(rèn)證的儀表將會(huì)與現(xiàn)場(chǎng)總線安全協(xié)議協(xié)同工作，例如CIP Safety、Foundation fieldbus SIS和PROFIsafe。
所有這些發(fā)展的結(jié)合，將會(huì)帶來(lái)真正意義上的智能儀表，這種儀表可以很容易實(shí)現(xiàn)未來(lái)自動(dòng)化系統(tǒng)和信息系統(tǒng)整合。對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，這具有很強(qiáng)的實(shí)用意義，用戶(hù)可以借此實(shí)現(xiàn)所有智能儀表帶來(lái)的好處：更的過(guò)程控制、更率、更低能耗、更少停機(jī)時(shí)間和更高質(zhì)量。 |
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