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    標準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、界面或者材料的特征。 可能您早已對過程工業(yè)的許多標準耳熟能詳，例如用于為現(xiàn)場設備通信服務的4－20mA標準、基金會現(xiàn)場總線和HART標準等等。

但是，大多數(shù)人對無線技術的標準都不是太熟悉，尤其對那些直接用于過程工業(yè)用途的標準而言。這毫不奇怪，因為這些標準正在發(fā)展之中。標準的創(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。在標準完成發(fā)布之前，局外人常常對這些正在開發(fā)的標準到底是什么感到困惑，也不知道應該如何應對才好。
 

為什么標準十分重要？

    標準讓來自于不同銷售商的部件進行相互通信，并共同工作。

   
    但是，如此簡單的說明并不能如實反映標準帶給供應商和終端用戶的眾多好處。

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

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

    √ 執(zhí)行和使用更容易。 當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商，整合、操作以及維護等等也會變得更簡單，更快捷。

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

過程工業(yè)正在開發(fā)的關鍵，無線技術標準將提供產(chǎn)品的互操作性和共存性。互操作性可以使您將設備和來自不同制造商的主機系統(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)的不同無線設備和網(wǎng)絡相互之間不產(chǎn)生相互干擾。

標準組織
  
                                                              ∷    ISA    ∷

    有3萬成員的儀表、系統(tǒng)和自動化協(xié)會（ISA）被認可為儀表和自動化行業(yè)設定一致的標準。

    ISA迄今為止已經(jīng)出版了超過150部標準，推薦操作方法和技術報告等等，設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標準，以及關于程序系統(tǒng)安全的ANSI/ISA S84.00.01-2002標準。

∷    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)絡方面的領先開發(fā)商。

    開發(fā)的標準例如用于Wi-Fi通信的IEEE802.11標準家族，和IEEE802.15.4標準，用于無線個人區(qū)域網(wǎng)絡和無線傳感器網(wǎng)絡。

∷    IEC    ∷

    國際電工委員會（IEC）位于瑞士，是一個電氣、電子和相關技術領域的國際標準組織。其開發(fā)的標準，包括例如關于過程相關工業(yè)的IEC61511標準，用于安全儀器系統(tǒng)的功能性安全，和IEC61158現(xiàn)場總線標準等等。

∷    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、維護并推廣針對某一特定技術的標準的一個獨立的、非盈利性組織，由 超過350家供應商和最終用戶企業(yè)組成。 成立于1994年，基金會為這些經(jīng)常在其他領域內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入市場所必須的知識產(chǎn)權共同享有。

    如今現(xiàn)場總線基金會可以為供應商提供培訓、工具、現(xiàn)場總線技術的連續(xù)開發(fā)以及測試服務，以幫助確認他們的產(chǎn)品同標準兼容。

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

∷    HART基金會    ∷

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

   
    HART通信基金會是一個獨立的，非盈利性組織，有160多個成員公司，管理著協(xié)議標準以及相關的知識產(chǎn)權，以保證技術在過程工業(yè)內的公開應用。同時它還提供中立的銷售商培訓以及協(xié)議應用方面的支持。

組織內部有一個特別設立的工作團隊，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)絡方面的全球性標準。

    其方法是：

    鼓勵制造商在他們生產(chǎn)的無線網(wǎng)絡產(chǎn)品中使用標準的802.11技術。

    將這項技術向最終用戶和供應商推廣。

    測試驗證基于802.11標準的設備的互操作性。

現(xiàn)有的無線技術標準

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

    其中有些技術以及對他們進行定義的標準，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，他們將作為無線結構的起點，可以利用附加的規(guī)范和標準來為工業(yè)應用提供更高的功能。

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

    IEEE 802.11標準，稱作Wi-Fi或無線以太網(wǎng)，是一系列用于無線局域網(wǎng)的標準。可能您已經(jīng)在使用802.11技術將您的筆記本電腦同公司或家庭網(wǎng)絡進行連接了。在工廠的應用中，它可以提供一種方法，將小的無線設備網(wǎng)絡連接到主機系統(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無線標準提供了一個簡單的平臺，以便進行低成本、低功率和高可靠性的通訊。 這個標準同時為過程工業(yè)標準，例如SP100、無線HART或其他 標準提供了一個物理性基礎。

    802.15.5標準為OSI通信模型定義了兩個較低的層級。 其物理層級是擴頻無線信號，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 三種常見的工廠內部應用的無線網(wǎng)絡技術：星型結構、網(wǎng)狀結構和簇狀結構。

    其他的無線技術，例如Zigbee，為802.15.4標準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 技術作為一種專屬的技術方案和新興標準，是基于跟802.15.4同樣的基準，但是不同的技術具有不同的應用層級和因此帶來的不同的功能。

新興的無線技術標準

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

    有兩個方面的相關工作正在進行以推出標準：SP100 和無線HART。

∷    SP100    ∷

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

    這個標準將概括一系列相關的最佳操作，涵蓋諸如選擇、采購、部署、維護和無線技術廠內應用各個方面。

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

       

       ISA SP100 的工作小組正在研究無線技術在幾種類型應用中的使用情況。隨著工作的進行，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用。

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

        ●  SP100.11工作小組也將制定無線技術連通性標準，針對（但是不限于）控制應用方面的需求——閉環(huán)調節(jié)控制到開環(huán)手動控制。典型的應用可以包括：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)無線應用提供一系列完整綜合的標準。同時工作小組還將研究如何使預計將來應用于工業(yè)場所的其他無線設備跟現(xiàn)有的設備共存的問題。

    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）和庫房庫存管理應用等等。

    符合SP100標準可以給無線技術實施的成功帶來更大的信心。因為ISA不會測試到底操作實踐是否正確，或對符合度進行驗證，但是使用者本身有責任確認他們的操作符合標準并已經(jīng)達成了預期的效果。

∷    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)場設備及應用制定新的標準。

    制定此標準的一個重要的目的，是要保持同現(xiàn)有HART設備及應用之間的互操作性，并確保當將來標準成熟時仍具有兼容能力。與標準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。標準設置的目標將是廠內應用，尤其用于監(jiān)測、診斷和資產(chǎn)管理方面，適用于由ISA SP100標準定義的各個等級的應用。

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

走在前面

    今天的無線技術已經(jīng)給我們打好了堅實的利益基礎。現(xiàn)在，我們是馬上應用當前的技術，還是等目前還未形成的現(xiàn)場網(wǎng)絡標準，例如SP100和無線HART 最終形成之后再開始應用？

    也許最好的方法是根據(jù)工廠的實際情況來開始使用，即使只是小規(guī)模的應用也好，因為這樣您既可以馬上得到現(xiàn)實利益，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準的技術方案。

然而，假如您選擇了這條路徑， 您又如何可以減少風險，以免將來現(xiàn)場網(wǎng)絡的標準最終出臺的時候落人之后呢？

    √ 尋找一家供應商，他的歷史紀錄應該表明他對標準和互操作性的支持。 尤其是，選擇那些積極支持并參與到開發(fā)過程工業(yè)無線技術標準的供應商，例如SP100和無線HART。

    √ 確保您的供應商提供的產(chǎn)品同發(fā)展中的標準一致——且為您的產(chǎn)品提供一個計劃，使產(chǎn)品在另外的地區(qū)仍然能夠符合認可的標準。

    √ 成為標準制定的積極參與者。 您自己對標準開發(fā)的參與，以及同參與制定標準的供應商的密切關系，將保證標準制定的結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)絡的標準，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商，將這些標準用于過程控制應用中，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準，同客戶以及其他的供應商一起密切合作，以制定無線技術標準，使客戶在過程應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標準委員會的標準工作。

    艾默生相信無線技術前所未有的可靠性、安全性和便捷的市場應用，將有助于推進標準制定的過程，因為好的標準總是建立在實際經(jīng)驗的基礎之上。

    為了制定標準， 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)場實驗，是艾默生的產(chǎn)品和無線HART以及SP100團隊合作的結晶。 艾默生還曾保證，將相關的知識產(chǎn)權捐獻給HART通信基金會以利于標準制定的繼續(xù)推進。

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

總結

    標準帶給供應商和使用者顯著利益是相同的，包括保證符合標準的產(chǎn)品將能夠達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)應用的無線技術通過利用現(xiàn)有的技術標準，如IEEE 802.15.4，或者更高的標準，例如仍在開發(fā)中的特定的行業(yè)標準——無線HART和ISA SP100等，都可以實現(xiàn)這些利益。

    標準設定前進的方向，但是卻常常建立在現(xiàn)實的基礎之上。 雖然標準仍然處在開發(fā)過程之中，如今已經(jīng)有經(jīng)過實踐檢驗過的無線技術方案，在給您帶來直接利益的同時，還帶來技術經(jīng)驗。