標準指的是一系列的特性或者量，用以定義某個(gè)產(chǎn)品、過(guò)程、服務(wù)、界面或者材料的特征。 可能您早已對過(guò)程工業(yè)的許多標準耳熟能詳，例如用于為現場(chǎng)設備通信服務(wù)的4－20mA標準、基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)和HART標準等等。

但是，大多數人對無(wú)線(xiàn)技術(shù)的標準都不是太熟悉，尤其對那些直接用于過(guò)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(gè)充滿(mǎn)艱辛的工作，常常需要數年時(shí)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(kāi)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(lái)自于不同銷(xiāo)售商的部件進(jìn)行相互通信，并共同工作。

   
    但是，如此簡(jiǎn)單的說(shuō)明并不能如實(shí)反映標準帶給供應商和終端用戶(hù)的眾多好處。

   
     √ 產(chǎn)品開(kāi)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(kāi)發(fā)特殊界面及其驅動(dòng)程序。

    √ 有利于市場(chǎng)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模經(jīng)濟，可以幫助控制價(jià)格，并鼓勵供應商進(jìn)行發(fā)明，尋求提供不同的但是仍然符合標準的產(chǎn)品。

    √ 執行和使用更容易。 當您將相同的工具和程序在多種部件上使用時(shí)，即使這些部件來(lái)自于不同的供應商，整合、操作以及維護等等也會(huì )變得更簡(jiǎn)單，更快捷。

    √ 技術(shù)風(fēng)險更低。典型的標準都是通過(guò)許多供應商和終端用戶(hù)的共同努力開(kāi)發(fā)出來(lái)的。通常在標準發(fā)布之前，標準內提到的技術(shù)都已經(jīng)通過(guò)成功試驗，并擁有其他用戶(hù)的使用經(jīng)驗來(lái)證明技術(shù)的耐用性和價(jià)值。供應商分布廣泛，這會(huì )給您帶來(lái)信心，即使您最初的供應商做不到，技術(shù)支持將來(lái)也不會(huì )成為問(wèn)題。

過(guò)程工業(yè)正在開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵，無(wú)線(xiàn)技術(shù)標準將提供產(chǎn)品的互操作性和共存性?；ゲ僮餍钥梢允鼓鷮⒃O備和來(lái)自不同制造商的主機系統混合使用，相互匹配，并保證他們都工作正確。共存性意味著(zhù)處于同一地區的不同無(wú)線(xiàn)設備和網(wǎng)絡(luò )相互之間不產(chǎn)生相互干擾。

標準組織
  
                                                              ∷    ISA    ∷

    有3萬(wàn)成員的儀表、系統和自動(dòng)化協(xié)會(huì )（ISA）被認可為儀表和自動(dòng)化行業(yè)設定一致的標準。

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

    例如控制系統現場(chǎng)總線(xiàn)通信使用的ANSI/ISA S50.02標準，以及關(guān)于程序系統安全的ANSI/ISA S84.00.01-2002標準。

∷    IEEE    ∷

    電子電氣工程師協(xié)會(huì )，簡(jiǎn)稱(chēng)（IEEE），是一個(gè)專(zhuān)業(yè)化、非盈利性組織；一個(gè)在儀表、測量和通信方面，尤其在有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )方面的領(lǐng)先開(kāi)發(fā)商。

    開(kāi)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(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)絡(luò )和無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )。

∷    IEC    ∷

    國際電工委員會(huì )（IEC）位于瑞士，是一個(gè)電氣、電子和相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的國際標準組織。其開(kāi)發(fā)的標準，包括例如關(guān)于過(guò)程相關(guān)工業(yè)的IEC61511標準，用于安全儀器系統的功能性安全，和IEC61158現場(chǎng)總線(xiàn)標準等等。

∷    現場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì )    ∷

    現場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì )是以開(kāi)發(fā)、驗證、測試、維護并推廣針對某一特定技術(shù)的標準的一個(gè)獨立的、非盈利性組織，由 超過(guò)350家供應商和最終用戶(hù)企業(yè)組成。 成立于1994年，基金會(huì )為這些經(jīng)常在其他領(lǐng)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(guò)程控制和制造業(yè)自動(dòng)化使用的可共同使用的現場(chǎng)總線(xiàn)。同時(shí)他可以保證為每個(gè)競爭者進(jìn)入市場(chǎng)所必須的知識產(chǎn)權共同享有。

    如今現場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì )可以為供應商提供培訓、工具、現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的連續開(kāi)發(fā)以及測試服務(wù)，以幫助確認他們的產(chǎn)品同標準兼容。

    同時(shí)基金會(huì )還成立了研究團體，來(lái)評估無(wú)線(xiàn)技術(shù)及其在基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)方面的應用。

∷    HART基金會(huì )    ∷

    HART基金會(huì )擁有自主技術(shù)，并制定了HART協(xié)議標準。在全世界范圍內共安裝有超過(guò)兩千萬(wàn)個(gè)HART設備。 而HART協(xié)議是一個(gè)開(kāi)放性的行業(yè)標準，用于現場(chǎng)設備通信方面。

   
    HART通信基金會(huì )是一個(gè)獨立的，非盈利性組織，有160多個(gè)成員公司，管理著(zhù)協(xié)議標準以及相關(guān)的知識產(chǎn)權，以保證技術(shù)在過(guò)程工業(yè)內的公開(kāi)應用。同時(shí)它還提供中立的銷(xiāo)售商培訓以及協(xié)議應用方面的支持。

組織內部有一個(gè)特別設立的工作團隊，目前正在為HART信息制定無(wú)線(xiàn)通信規范。

∷    Wi-Fi聯(lián)盟    ∷

    Wi－Fi聯(lián)盟是一個(gè)非盈利性組織，有250多個(gè)成員公司。 目前正在努力將IEEE802.11變成高速無(wú)線(xiàn)區域網(wǎng)絡(luò )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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品中使用標準的802.11技術(shù)。

    將這項技術(shù)向最終用戶(hù)和供應商推廣。

    測試驗證基于802.11標準的設備的互操作性。

現有的無(wú)線(xiàn)技術(shù)標準

    雖然直到近期為止，無(wú)線(xiàn)技術(shù)仍然較少在大多數的過(guò)程工業(yè)中使用，在其他領(lǐng)域中各種無(wú)線(xiàn)技術(shù)已有數年之久的廣泛應用。而且其中幾種技術(shù)已經(jīng)成為標準。

    其中有些技術(shù)以及對他們進(jìn)行定義的標準，很有可能在過(guò)程工業(yè)占有自己的一席之地。在大多數情況下，他們將作為無(wú)線(xiàn)結構的起點(diǎn)，可以利用附加的規范和標準來(lái)為工業(yè)應用提供更高的功能。

    現有的基本無(wú)線(xiàn)通信標準可以舉出兩個(gè)例子，包括IEEE802.11和IEEE.802.15.4標準。

    IEEE 802.11標準，稱(chēng)作Wi-Fi或無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)，是一系列用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的標準?？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(chǎng)的應用中，它可以提供一種方法，將小的無(wú)線(xiàn)設備網(wǎng)絡(luò )連接到主機系統或工廠(chǎng)的局域網(wǎng)（LAN）上去。 同時(shí)它還可以用于將處于移動(dòng)狀態(tài)的工作人員的電腦或個(gè)人數字助理(PDA)連接到局域網(wǎng)上去。

    IEEE802.15.4無(wú)線(xiàn)標準提供了一個(gè)簡(jiǎn)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(gè)標準同時(shí)為過(guò)程工業(yè)標準，例如SP100、無(wú)線(xiàn)HART或其他 標準提供了一個(gè)物理性基礎。

    802.15.5標準為OSI通信模型定義了兩個(gè)較低的層級。 其物理層級是擴頻無(wú)線(xiàn)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(jiàn)的工廠(chǎng)內部應用的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)：星型結構、網(wǎng)狀結構和簇狀結構。

    其他的無(wú)線(xiàn)技術(shù)，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(shù)作為一種專(zhuān)屬的技術(shù)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(shù)具有不同的應用層級和因此帶來(lái)的不同的功能。

新興的無(wú)線(xiàn)技術(shù)標準

    隨著(zhù)人們對無(wú)線(xiàn)技術(shù)在過(guò)程工業(yè)中的應用興趣持續增長(cháng)，各種可用技術(shù)的數量也隨之增加，要求為這些應用中的現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )提供特定標準的愿望也增加了。

    有兩個(gè)方面的相關(guān)工作正在進(jìn)行以推出標準：SP100 和無(wú)線(xiàn)HART。

∷    SP100    ∷

    ISA的SP100委員會(huì )由供應商和終端用戶(hù)組成，目前這個(gè)委員會(huì )正在為自動(dòng)化和控制環(huán)境方面的現場(chǎng)通信無(wú)線(xiàn)技術(shù)的執行制定操作標準。

    這個(gè)標準將概括一系列相關(guān)的最佳操作，涵蓋諸如選擇、采購、部署、維護和無(wú)線(xiàn)技術(shù)廠(chǎng)內應用各個(gè)方面。

    SP100委員會(huì )已經(jīng)為工業(yè)自動(dòng)化的應用確定了六個(gè)等級：

       

       ISA SP100 的工作小組正在研究無(wú)線(xiàn)技術(shù)在幾種類(lèi)型應用中的使用情況。隨著(zhù)工作的進(jìn)行，這個(gè)分級系統可能會(huì )隨之改變。

    ISA SP100委員會(huì )的工作小組正在探討這些不同類(lèi)型的應用。

    
        ●  SP100.14工作小組將制定無(wú)線(xiàn)技術(shù)連通性標準，這些標準優(yōu)化后可以滿(mǎn)足一系列廣泛的工業(yè)監測、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(guò)程監測、設備檢測、環(huán)境監測、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(wú)線(xiàn)技術(shù)連通性標準，針對（但是不限于）控制應用方面的需求——閉環(huán)調節控制到開(kāi)環(huán)手動(dòng)控制。典型的應用可以包括：過(guò)程環(huán)節的自動(dòng)控制，如流量、溫度、液位或壓力； 自動(dòng)化各單元之間的相互連鎖；過(guò)程變量的串級控制； 移動(dòng)工作人員利用便攜式無(wú)線(xiàn)設備人工開(kāi)始的程序動(dòng)作等等。

    這兩個(gè)工作小組將協(xié)同工作，以便SP100可以為工業(yè)無(wú)線(xiàn)應用提供一系列完整綜合的標準。同時(shí)工作小組還將研究如何使預計將來(lái)應用于工業(yè)場(chǎng)所的其他無(wú)線(xiàn)設備跟現有的設備共存的問(wèn)題。

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

    符合SP100標準可以給無(wú)線(xiàn)技術(shù)實(shí)施的成功帶來(lái)更大的信心。因為ISA不會(huì )測試到底操作實(shí)踐是否正確，或對符合度進(jìn)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(wú)線(xiàn)HART    ∷

    HART 通信基金會(huì )成立了無(wú)線(xiàn)HART工作小組，為以無(wú)線(xiàn)方式接入基于HART的現場(chǎng)設備及應用制定新的標準。

    制定此標準的一個(gè)重要的目的，是要保持同現有HART設備及應用之間的互操作性，并確保當將來(lái)標準成熟時(shí)仍具有兼容能力。與標準帶來(lái)的其他益處相比，這種互操作性可以使用戶(hù)以無(wú)線(xiàn)方式訪(fǎng)問(wèn)診斷信息以及其他現有HART儀表產(chǎn)生的信息。

無(wú)線(xiàn)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(chǎng)內應用，尤其用于監測、診斷和資產(chǎn)管理方面，適用于由ISA SP100標準定義的各個(gè)等級的應用。

    無(wú)線(xiàn)HART 工作小組還保持同其他工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)組織之間的溝通，例如ISA SP100 委員會(huì )，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(wú)線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)給我們打好了堅實(shí)的利益基礎?，F在，我們是馬上應用當前的技術(shù)，還是等目前還未形成的現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )標準，例如SP100和無(wú)線(xiàn)HART 最終形成之后再開(kāi)始應用？

    也許最好的方法是根據工廠(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)開(kāi)始使用，即使只是小規模的應用也好，因為這樣您既可以馬上得到現實(shí)利益，又可以積累寶貴的經(jīng)驗，這些經(jīng)驗將會(huì )在條件成熟的時(shí)候，幫助您充分利用那些合乎標準的技術(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(lái)現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )的標準最終出臺的時(shí)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(kāi)發(fā)過(guò)程工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)標準的供應商，例如SP100和無(wú)線(xiàn)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(gè)計劃，使產(chǎn)品在另外的地區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(kāi)發(fā)的參與，以及同參與制定標準的供應商的密切關(guān)系，將保證標準制定的結果能夠滿(mǎn)足您的要求。

    √ 可以幫助您以無(wú)線(xiàn)方式接入工廠(chǎng)局域網(wǎng)和過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò )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(guò)程控制應用中，例如資產(chǎn)追蹤、移動(dòng)工作人員和安全/監控等用途即可。

艾默生公司的優(yōu)勢

    艾默生公司致力于開(kāi)放式標準，同客戶(hù)以及其他的供應商一起密切合作，以制定無(wú)線(xiàn)技術(shù)標準，使客戶(hù)在過(guò)程應用中遇到的問(wèn)題得以有效地解決。這其中包括積極參與無(wú)線(xiàn)HART和SP-100標準委員會(huì )的標準工作。

    艾默生相信無(wú)線(xiàn)技術(shù)前所未有的可靠性、安全性和便捷的市場(chǎng)應用，將有助于推進(jìn)標準制定的過(guò)程，因為好的標準總是建立在實(shí)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(lái)自于廣泛的現場(chǎng)實(shí)驗，是艾默生的產(chǎn)品和無(wú)線(xiàn)HART以及SP100團隊合作的結晶。 艾默生還曾保證，將相關(guān)的知識產(chǎn)權捐獻給HART通信基金會(huì )以利于標準制定的繼續推進(jìn)。

為了使客戶(hù)的投資在今后有所保障，艾默生將提供升級，使設備將來(lái)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(zhù)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(lái)仍然能夠廣泛使用，并得到支持等等。

    過(guò)程工業(yè)應用的無(wú)線(xiàn)技術(shù)通過(guò)利用現有的技術(shù)標準，如IEEE 802.15.4，或者更高的標準，例如仍在開(kāi)發(fā)中的特定的行業(yè)標準——無(wú)線(xiàn)HART和ISA SP100等，都可以實(shí)現這些利益。

    標準設定前進(jìn)的方向，但是卻常常建立在現實(shí)的基礎之上。 雖然標準仍然處在開(kāi)發(fā)過(guò)程之中，如今已經(jīng)有經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗過(guò)的無(wú)線(xiàn)技術(shù)方案，在給您帶來(lái)直接利益的同時(shí)，還帶來(lái)技術(shù)經(jīng)驗。