標(biāo)準(zhǔn)指的是一系列的特性或者量，用以定義某個產(chǎn)品、過程、服務(wù)、界面或者材料的特征。 可能您早已對過程工業(yè)的許多標(biāo)準(zhǔn)耳熟能詳，例如用于為現(xiàn)場設(shè)備通信服務(wù)的4－20mA標(biāo)準(zhǔn)、基金會現(xiàn)場總線和HART標(biāo)準(zhǔn)等等。

但是，大多數(shù)人對無線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)都不是太熟悉，尤其對那些直接用于過程工業(yè)用途的標(biāo)準(zhǔn)而言。這毫不奇怪，因為這些標(biāo)準(zhǔn)正在發(fā)展之中。標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)立是一個充滿艱辛的工作，常常需要數(shù)年時間方可完成。在標(biāo)準(zhǔn)完成發(fā)布之前，局外人常常對這些正在開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)到底是什么感到困惑，也不知道應(yīng)該如何應(yīng)對才好。
 

為什么標(biāo)準(zhǔn)十分重要？

    標(biāo)準(zhǔn)讓來自于不同銷售商的部件進(jìn)行相互通信，并共同工作。

   
    但是，如此簡單的說明并不能如實(shí)反映標(biāo)準(zhǔn)帶給供應(yīng)商和終端用戶的眾多好處。

   
     √ 產(chǎn)品開發(fā)成本更低。 供應(yīng)商可以對已知的標(biāo)準(zhǔn)和方法加以利用，而不是去“重新發(fā)明”。例如利用標(biāo)準(zhǔn)可以減少或者根本不用開發(fā)特殊界面及其驅(qū)動程序。

    √ 有利于市場競爭。對標(biāo)準(zhǔn)的廣泛利用為供應(yīng)商提供了許多選擇。 隨之而形成的競爭和規(guī)模經(jīng)濟(jì)，可以幫助控制價格，并鼓勵供應(yīng)商進(jìn)行發(fā)明，尋求提供不同的但是仍然符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

    √ 執(zhí)行和使用更容易。 當(dāng)您將相同的工具和程序在多種部件上使用時，即使這些部件來自于不同的供應(yīng)商，整合、操作以及維護(hù)等等也會變得更簡單，更快捷。

    √ 技術(shù)風(fēng)險更低。典型的標(biāo)準(zhǔn)都是通過許多供應(yīng)商和終端用戶的共同努力開發(fā)出來的。通常在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之前，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)提到的技術(shù)都已經(jīng)通過成功試驗，并擁有其他用戶的使用經(jīng)驗來證明技術(shù)的耐用性和價值。供應(yīng)商分布廣泛，這會給您帶來信心，即使您最初的供應(yīng)商做不到，技術(shù)支持將來也不會成為問題。

過程工業(yè)正在開發(fā)的關(guān)鍵，無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將提供產(chǎn)品的互操作性和共存性?；ゲ僮餍钥梢允鼓鷮⒃O(shè)備和來自不同制造商的主機(jī)系統(tǒng)混合使用，相互匹配，并保證他們都工作正確。共存性意味著處于同一地區(qū)的不同無線設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)相互之間不產(chǎn)生相互干擾。

標(biāo)準(zhǔn)組織
  
                                                              ∷    ISA    ∷

    有3萬成員的儀表、系統(tǒng)和自動化協(xié)會（ISA）被認(rèn)可為儀表和自動化行業(yè)設(shè)定一致的標(biāo)準(zhǔn)。

    ISA迄今為止已經(jīng)出版了超過150部標(biāo)準(zhǔn)，推薦操作方法和技術(shù)報告等等，設(shè)計的范圍包括過程自動化安全、安全批量控制和控制閥門以及環(huán)境條件等等。

    例如控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線通信使用的ANSI/ISA S50.02標(biāo)準(zhǔn)，以及關(guān)于程序系統(tǒng)安全的ANSI/ISA S84.00.01-2002標(biāo)準(zhǔn)。

∷    IEEE    ∷

    電子電氣工程師協(xié)會，簡稱（IEEE），是一個專業(yè)化、非盈利性組織；一個在儀表、測量和通信方面，尤其在有線和無線網(wǎng)絡(luò)方面的領(lǐng)先開發(fā)商。

    開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)例如用于Wi-Fi通信的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)家族，和IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，用于無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

∷    IEC    ∷

    國際電工委員會（IEC）位于瑞士，是一個電氣、電子和相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)組織。其開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，包括例如關(guān)于過程相關(guān)工業(yè)的IEC61511標(biāo)準(zhǔn)，用于安全儀器系統(tǒng)的功能性安全，和IEC61158現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)等等。

∷    現(xiàn)場總線基金會    ∷

    現(xiàn)場總線基金會是以開發(fā)、驗證、測試、維護(hù)并推廣針對某一特定技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)的一個獨(dú)立的、非盈利性組織，由 超過350家供應(yīng)商和最終用戶企業(yè)組成。 成立于1994年，基金會為這些經(jīng)常在其他領(lǐng)域內(nèi)相互競爭的公司提供一條共同工作的途徑，同其他組織一起創(chuàng)立一種單一的，全球范圍內(nèi)廣泛接受的過程控制和制造業(yè)自動化使用的可共同使用的現(xiàn)場總線。同時他可以保證為每個競爭者進(jìn)入市場所必須的知識產(chǎn)權(quán)共同享有。

    如今現(xiàn)場總線基金會可以為供應(yīng)商提供培訓(xùn)、工具、現(xiàn)場總線技術(shù)的連續(xù)開發(fā)以及測試服務(wù)，以幫助確認(rèn)他們的產(chǎn)品同標(biāo)準(zhǔn)兼容。

    同時基金會還成立了研究團(tuán)體，來評估無線技術(shù)及其在基金會現(xiàn)場總線方面的應(yīng)用。

∷    HART基金會    ∷

    HART基金會擁有自主技術(shù)，并制定了HART協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。在全世界范圍內(nèi)共安裝有超過兩千萬個HART設(shè)備。 而HART協(xié)議是一個開放性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用于現(xiàn)場設(shè)備通信方面。

   
    HART通信基金會是一個獨(dú)立的，非盈利性組織，有160多個成員公司，管理著協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)，以保證技術(shù)在過程工業(yè)內(nèi)的公開應(yīng)用。同時它還提供中立的銷售商培訓(xùn)以及協(xié)議應(yīng)用方面的支持。

組織內(nèi)部有一個特別設(shè)立的工作團(tuán)隊，目前正在為HART信息制定無線通信規(guī)范。

∷    Wi-Fi聯(lián)盟    ∷

    Wi－Fi聯(lián)盟是一個非盈利性組織，有250多個成員公司。 目前正在努力將IEEE802.11變成高速無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)方面的全球性標(biāo)準(zhǔn)。

    其方法是：

    鼓勵制造商在他們生產(chǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中使用標(biāo)準(zhǔn)的802.11技術(shù)。

    將這項技術(shù)向最終用戶和供應(yīng)商推廣。

    測試驗證基于802.11標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備的互操作性。

現(xiàn)有的無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    雖然直到近期為止，無線技術(shù)仍然較少在大多數(shù)的過程工業(yè)中使用，在其他領(lǐng)域中各種無線技術(shù)已有數(shù)年之久的廣泛應(yīng)用。而且其中幾種技術(shù)已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)。

    其中有些技術(shù)以及對他們進(jìn)行定義的標(biāo)準(zhǔn)，很有可能在過程工業(yè)占有自己的一席之地。在大多數(shù)情況下，他們將作為無線結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)，可以利用附加的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)來為工業(yè)應(yīng)用提供更高的功能。

    現(xiàn)有的基本無線通信標(biāo)準(zhǔn)可以舉出兩個例子，包括IEEE802.11和IEEE.802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。

    IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)，稱作Wi-Fi或無線以太網(wǎng)，是一系列用于無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)?？赡苣呀?jīng)在使用802.11技術(shù)將您的筆記本電腦同公司或家庭網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接了。在工廠的應(yīng)用中，它可以提供一種方法，將小的無線設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接到主機(jī)系統(tǒng)或工廠的局域網(wǎng)（LAN）上去。 同時它還可以用于將處于移動狀態(tài)的工作人員的電腦或個人數(shù)字助理(PDA)連接到局域網(wǎng)上去。

    IEEE802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)提供了一個簡單的平臺，以便進(jìn)行低成本、低功率和高可靠性的通訊。 這個標(biāo)準(zhǔn)同時為過程工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，例如SP100、無線HART或其他 標(biāo)準(zhǔn)提供了一個物理性基礎(chǔ)。

    802.15.5標(biāo)準(zhǔn)為OSI通信模型定義了兩個較低的層級。 其物理層級是擴(kuò)頻無線信號，工作在2.4GHz頻段，以250Kbps的速度傳播；其媒體接入控制層級支持 三種常見的工廠內(nèi)部應(yīng)用的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：星型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和簇狀結(jié)構(gòu)。

    其他的無線技術(shù)，例如Zigbee，為802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的物理層級和媒體接入控制層級賦予了更高層次的功能。雖然Zigbee 技術(shù)作為一種專屬的技術(shù)方案和新興標(biāo)準(zhǔn)，是基于跟802.15.4同樣的基準(zhǔn)，但是不同的技術(shù)具有不同的應(yīng)用層級和因此帶來的不同的功能。

新興的無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    隨著人們對無線技術(shù)在過程工業(yè)中的應(yīng)用興趣持續(xù)增長，各種可用技術(shù)的數(shù)量也隨之增加，要求為這些應(yīng)用中的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)提供特定標(biāo)準(zhǔn)的愿望也增加了。

    有兩個方面的相關(guān)工作正在進(jìn)行以推出標(biāo)準(zhǔn)：SP100 和無線HART。

∷    SP100    ∷

    ISA的SP100委員會由供應(yīng)商和終端用戶組成，目前這個委員會正在為自動化和控制環(huán)境方面的現(xiàn)場通信無線技術(shù)的執(zhí)行制定操作標(biāo)準(zhǔn)。

    這個標(biāo)準(zhǔn)將概括一系列相關(guān)的最佳操作，涵蓋諸如選擇、采購、部署、維護(hù)和無線技術(shù)廠內(nèi)應(yīng)用各個方面。

    SP100委員會已經(jīng)為工業(yè)自動化的應(yīng)用確定了六個等級：

       

       ISA SP100 的工作小組正在研究無線技術(shù)在幾種類型應(yīng)用中的使用情況。隨著工作的進(jìn)行，這個分級系統(tǒng)可能會隨之改變。

    ISA SP100委員會的工作小組正在探討這些不同類型的應(yīng)用。

    
        ●  SP100.14工作小組將制定無線技術(shù)連通性標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化后可以滿足一系列廣泛的工業(yè)監(jiān)測、記錄和報警應(yīng)用在其獨(dú)特性能以及成本方面的要求。他們將考慮的應(yīng)用包括：過程監(jiān)測、設(shè)備檢測、環(huán)境監(jiān)測、資產(chǎn)管理、驗證以及潛在的緩慢、非關(guān)鍵控制等等。

        ●  SP100.11工作小組也將制定無線技術(shù)連通性標(biāo)準(zhǔn)，針對（但是不限于）控制應(yīng)用方面的需求——閉環(huán)調(diào)節(jié)控制到開環(huán)手動控制。典型的應(yīng)用可以包括：過程環(huán)節(jié)的自動控制，如流量、溫度、液位或壓力； 自動化各單元之間的相互連鎖；過程變量的串級控制； 移動工作人員利用便攜式無線設(shè)備人工開始的程序動作等等。

    這兩個工作小組將協(xié)同工作，以便SP100可以為工業(yè)無線應(yīng)用提供一系列完整綜合的標(biāo)準(zhǔn)。同時工作小組還將研究如何使預(yù)計將來應(yīng)用于工業(yè)場所的其他無線設(shè)備跟現(xiàn)有的設(shè)備共存的問題。

    其他的工作小組（SP100.21和SP100.22）也已經(jīng)成立，研究的問題包括射頻識別系統(tǒng)（RFID）和庫房庫存管理應(yīng)用等等。

    符合SP100標(biāo)準(zhǔn)可以給無線技術(shù)實(shí)施的成功帶來更大的信心。因為ISA不會測試到底操作實(shí)踐是否正確，或?qū)Ψ隙冗M(jìn)行驗證，但是使用者本身有責(zé)任確認(rèn)他們的操作符合標(biāo)準(zhǔn)并已經(jīng)達(dá)成了預(yù)期的效果。

∷    無線HART    ∷

    HART 通信基金會成立了無線HART工作小組，為以無線方式接入基于HART的現(xiàn)場設(shè)備及應(yīng)用制定新的標(biāo)準(zhǔn)。

    制定此標(biāo)準(zhǔn)的一個重要的目的，是要保持同現(xiàn)有HART設(shè)備及應(yīng)用之間的互操作性，并確保當(dāng)將來標(biāo)準(zhǔn)成熟時仍具有兼容能力。與標(biāo)準(zhǔn)帶來的其他益處相比，這種互操作性可以使用戶以無線方式訪問診斷信息以及其他現(xiàn)有HART儀表產(chǎn)生的信息。

無線HART 很可能在物理層上基于IEEE802.15.4， 但是使用不同的MAC層級，以提高跳頻的可靠性。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的目標(biāo)將是廠內(nèi)應(yīng)用，尤其用于監(jiān)測、診斷和資產(chǎn)管理方面，適用于由ISA SP100標(biāo)準(zhǔn)定義的各個等級的應(yīng)用。

    無線HART 工作小組還保持同其他工業(yè)無線技術(shù)組織之間的溝通，例如ISA SP100 委員會，以保證與這些組織在標(biāo)準(zhǔn)化方面所做的工作保持連貫性和一致性。

走在前面

    今天的無線技術(shù)已經(jīng)給我們打好了堅實(shí)的利益基礎(chǔ)?，F(xiàn)在，我們是馬上應(yīng)用當(dāng)前的技術(shù)，還是等目前還未形成的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，例如SP100和無線HART 最終形成之后再開始應(yīng)用？

    也許最好的方法是根據(jù)工廠的實(shí)際情況來開始使用，即使只是小規(guī)模的應(yīng)用也好，因為這樣您既可以馬上得到現(xiàn)實(shí)利益，又可以積累寶貴的經(jīng)驗，這些經(jīng)驗將會在條件成熟的時候，幫助您充分利用那些合乎標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方案。

然而，假如您選擇了這條路徑， 您又如何可以減少風(fēng)險，以免將來現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)最終出臺的時候落人之后呢？

    √ 尋找一家供應(yīng)商，他的歷史紀(jì)錄應(yīng)該表明他對標(biāo)準(zhǔn)和互操作性的支持。 尤其是，選擇那些積極支持并參與到開發(fā)過程工業(yè)無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的供應(yīng)商，例如SP100和無線HART。

    √ 確保您的供應(yīng)商提供的產(chǎn)品同發(fā)展中的標(biāo)準(zhǔn)一致——且為您的產(chǎn)品提供一個計劃，使產(chǎn)品在另外的地區(qū)仍然能夠符合認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)。

    √ 成為標(biāo)準(zhǔn)制定的積極參與者。 您自己對標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的參與，以及同參與制定標(biāo)準(zhǔn)的供應(yīng)商的密切關(guān)系，將保證標(biāo)準(zhǔn)制定的結(jié)果能夠滿足您的要求。

    √ 可以幫助您以無線方式接入工廠局域網(wǎng)和過程控制網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)，例如802.11 Wi-Fi和802.16 Wi-Max, 都已經(jīng)非常成熟。只要找一家愿意幫助您的供應(yīng)商，將這些標(biāo)準(zhǔn)用于過程控制應(yīng)用中，例如資產(chǎn)追蹤、移動工作人員和安全/監(jiān)控等用途即可。

艾默生公司的優(yōu)勢

    艾默生公司致力于開放式標(biāo)準(zhǔn)，同客戶以及其他的供應(yīng)商一起密切合作，以制定無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使客戶在過程應(yīng)用中遇到的問題得以有效地解決。這其中包括積極參與無線HART和SP-100標(biāo)準(zhǔn)委員會的標(biāo)準(zhǔn)工作。

    艾默生相信無線技術(shù)前所未有的可靠性、安全性和便捷的市場應(yīng)用，將有助于推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)制定的過程，因為好的標(biāo)準(zhǔn)總是建立在實(shí)際經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上。

    為了制定標(biāo)準(zhǔn)， 艾默生將其經(jīng)驗與眾分享。這些經(jīng)驗來自于廣泛的現(xiàn)場實(shí)驗，是艾默生的產(chǎn)品和無線HART以及SP100團(tuán)隊合作的結(jié)晶。 艾默生還曾保證，將相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)捐獻(xiàn)給HART通信基金會以利于標(biāo)準(zhǔn)制定的繼續(xù)推進(jìn)。

為了使客戶的投資在今后有所保障，艾默生將提供升級，使設(shè)備將來可以在容量、帶寬、診斷能力和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面得以加強(qiáng)。

總結(jié)

    標(biāo)準(zhǔn)帶給供應(yīng)商和使用者顯著利益是相同的，包括保證符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品將能夠達(dá)到所期望的工作要求，在將來仍然能夠廣泛使用，并得到支持等等。

    過程工業(yè)應(yīng)用的無線技術(shù)通過利用現(xiàn)有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如IEEE 802.15.4，或者更高的標(biāo)準(zhǔn)，例如仍在開發(fā)中的特定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——無線HART和ISA SP100等，都可以實(shí)現(xiàn)這些利益。

    標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定前進(jìn)的方向，但是卻常常建立在現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)之上。 雖然標(biāo)準(zhǔn)仍然處在開發(fā)過程之中，如今已經(jīng)有經(jīng)過實(shí)踐檢驗過的無線技術(shù)方案，在給您帶來直接利益的同時，還帶來技術(shù)經(jīng)驗。