图1 流程行业智能工厂相关国际组织概览

1. ISA

ISA（International Society of Automation，国际自动化学会）成立于1945年，在信息革命的推动下，将计算机信息技术应用于工业自动化领域，为流程行业自动化的发展奠定了基础。现行ISA标准150余项，制定时间跨度从1975至今，其中半数为ANSI标准及ISO/IEC国际标准，成为工业自动化的基础性标准，如《ISA-18/IEC 62682 流程工业报警系统管理》，《ISA-84/IEC 61511 过程工业安全仪表系统的功能安全》、《ISA-88/IEC 61512 按批控制》、《ISA-95/IEC 62264 企业控制系统集成》、《ISA99/IEC 62443 工业通信网络信息安全》、《ISA-100/IEC 62734 工业自动化用无线系统》、《ISA-5仪表符号和标识》、《ISA-101流程自动化系统人机界面》、《ISA-108智能设备管理》等。ISA至今一直补充完善更新诸多基础性标准。

2. NAMUR

NAMUR（流程工业自动化技术协会）是流程工业中自动化技术和数字化的国际用户协会，由德国拜耳、巴斯夫等公司发起成立于1949年11月。该协会致力于在成员公司间共享经验，协调互助，从用户立场触发向制造厂商提出新设备、系统和技术的适用性、可操作性的要求，积极参与国家级和国际级的标准化工作。NAMUR先后发布和完善有一百多个行业规范，比较著名的有《NE 001非接触接近开关及其开关放大器》、《NE 004阀门定位器装备到执行机构》、《NE 021工业过程和实验室控制设备的电磁兼容性（EMC）》、《NE 091在线工厂资产管理的要求》、《NE 107现场设备的自监控和诊断》、《NE 124无线自动化要求》等，很多已经为国际标准。与此同时，NAMUR在流程行业智能制造升级中不断提出了新的技术标准及方案。

类似NAMUR的还有EEMUA（Engineering Equipment and Materials Users' Association，工程设备和材料用户协会）等组织制定流程行业的基础规范。

3. 国际标准组织

ISO成立于1947年，是全球最大最权威的国际标准化组织，负责当今世界上绝大部分领域（包括军工、石油、船舶等行业）的标准化活动。IEC成立于1906年，宗旨是促进电气、电子工程领域中标准化及有关问题的国际合作。ISO和IEC分工不同又相互补充，在流程电气技术方面主要由IEC制定，在流程行业应用方面主要由ISO制定。ITU是联合国的一个重要专门机构，其标准主要在国际无线通信领域与流程自动化行业相关，如5G、NB-IOT等技术标准在流程自动化行业应用。另外，IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气与电子工程师协会）通过IEEE SA（IEEE Standards Association）制定各种标准成为自动化行业网络通信的基础标准，如正在制定TSN技术标准可以预见会推动流程自动化行业的发展。

从IEC标准规划来看，流程行业智能工厂，IEC近期制定标准的重点方向为能源、可持续发展、环境保护、智能制造、卫生保健、城市与社区、运输、网络安全、人工智能、物联网、基本原理，其中至少有7个方向与流程自动化行业直接相关，可以预见流程行业技术标准的发展趋势。

图2 PLCopen组织技术成果

PLCopen成立于1992年是全球范围内与工业控制编程相关的领先供应商和产品独立协会。PLCopen制定了多个规范性文件，扩展到了IEC 61131-3功能，其中已经成为IEC 61131新的标准，主要工作及进展如下。

1）控制逻辑：PLCopen基础为国际标准IEC61131，尤其是第3部分编程语言。早在2013年IEC 61131-3第3版时引入了面向对象的编程（OOP）纳入标准，增加了CLASS、METHOD、INTERFACE、IMPLEMENTS等关键字，并计划在第4版引入IEC 61499标准以适应工业灵活应用需求。

2）运动控制：通过IEC 61131-3和PLCopen功能块创建可重用的独立于硬件的运动控制应用程序。该规范涵盖了运动控制功能块、扩展、用户指南、协调运动、归位程序、流体动力扩展等。

3）功能安全：PLCopen Safety将安全功能集成到IEC 61131-3开发环境中。当前，PLCopen安全规范套件包括概念和功能块、用户指南、对功能块的扩展等，并符合IEC 61508要求。

4）通信：PLCopen和OPC Foundation将各自技术结合到一个平台且与制造商无关的信息和通信体系结构中。2015年，PLCopen与OPC Foudation发布了IEC61131-3的OPC UA Client FB客户端功能块及OPC UA Server FB服务端功能块，这些开放标准已经成功地应用于包装行业建立的PackML规范，可以期待其在流程行业应用前景。

5）XML交换：PLCopen在IEC 61131-3中添加了独立的XML方案。《IEC 61131-10 PLC开放XML交换格式》于2019年4月发布，其在很多工业可编程逻辑编程软件中得到较广泛的支持，实现了控制程序的兼容互换。同时PLC open与OPC Foundation合作实现了与IEC 61131-10的兼容OPC UA模型。

图3 流程行业工业总线主要行业组织

相对离散行业众多种类工业总线，流程行业工业总线相对集中，FieldComm Group、PI、ODVA影响较大，均有对应的行业组织进行推动，其中PI、ODVA为自动化供应商主导、FieldComm Group则由仪表供应商主导，当然也有ISA100.11a、EPA(Ethernet for Plant Automation)、 WIA-PA（Wireless Networks for Industrial Automation Process Automation ）等工业总线在流程行业有一定应用。IEC 61158及IEC 61784标准涵盖大部分主流工业总线。

表1 流程行业工业总线组织、技术及标准

在新兴通信技术中，TSN技术以其高带宽、低延迟特性成为理想的工业通信技术，各工业总线纷纷推出与TSN兼容的方案。IEC及IEEE也正在加紧制定IEC/IEEE 60802标准的制定。另外5G标准的逐步完善，也将在流程自动化领域具有广阔的应用场景。

1. FDT Group

图4 FDT Group相关技术及成果

FDT Group（Field Device Technology Group）成立于2003年初，由活跃在工业制造行业中（流程、离散及混合制造）全球领先成员公司组成。FDT国际组织的主要目的是为工程、自动化和资产管理系统领域的现场设备提供一个开放的和非专有的标准化界面。FDT成为IEC 62453 系列标准，实现了对CANopen、CC-LINK、EtherNet/IP、CompoNet、ControlNet、DeviceNet、EtherCAT、FDI、FF、HART、WirelessHART、ISA100Wireless、InterBus、IO-LINK、Modbus、Profibus、ProfiNet、Cercos等工业总线集成。

新一代DTM通过FDT 3.0架构中使用的FDT服务器上嵌入的OPC UA服务器自动提供设备数据和健康信息，资产管理现在可以作为云服务部署为工业物联网（IIoT）或工业4.0应用。这种体系结构“扩展”了自动化金字塔，因此任何需要设备数据的应用程序都可以通过DTM直接从OPC UA检索数据。FDT 3.0 DTM在HTML 5.0开发中采用了响应式触摸屏功能，Web技术的使用允许基于服务器的分布式体系结构通过移动和远程访问解决方案来增强用户体验。

2. FieldComm Group

图5 Field Comm Group相关技术及成果

FCG（FieldComm Group）通过合并前Fieldbus Foundation和HART Communication Foundation的所有资产于2015年1月1日开始运营。除了推广FF和HART总线外，FCG推出了FDI（Field Device Integration）技术规范，并成为IEC 62769系列标准，其凭借FDT与EDDL的优势结合，成为一个可扩展的解决方案。FDI在各种设备中都考虑了整个生命周期中的各种任务，包括配置、调试、诊断和校准。FDI的解决方案需要两个组件支持，包括支持FDI的主机系统和包含对FDI程序包的支持工具，其中各个工具采用HTML5技术进行展示。

结合OPC UA及FDI标准基础上，FCG提出了PA-DIM（Process Automation-Device Information Mode）方案，确保互操作性和对设备信息的无缝访问，对独立于特定通信协议的某些设备类别的信息模型的形式和基本内容进行标准化。该规范描述了一个统一的过程自动化设备信息模型，该模型可实现协议和供应商无关的数据交换。PA-DIM利用OPC 10000-19中定义的词典参考模型，并为IEC 61987 CDD（通用数据词典）中的条目定义了适当的国际注册数据标识符（IRDI）。

1. MESA

图6 MESA相关技术方向

MESA（Manufacturing Enterprise Solutions Association，国际制造企业解决方案协会）成立于1992年，是一家全球性的非营利组织，提供有关智能制造和MES / MOM的教育和网络。MESA成员包括致力于从制造信息中获得业务成果的制造商、生产商、行业领导者和解决方案提供商。MESA以IEC 62254/ISA95、IEC 61512/ISA88标准为基础提出了MESA模型，并负责维护更新B2MML（Business To Manufacturing Markup Language）及BatchML（Batch Markup Language）。B2MML是ANSI / ISA-95即IEC 62264（企业控制系统集成）系列标准的XML数据模型实现，而BatchML是ANSI / ISA-88即IEC 61512批量控制系列标准的XML数据模型实现。与此同时，MESA分析了MES/MOM在智能制造方面应用，在资产绩效管理（APM）、精益制造、产品生命周期管理（PLM），实时企业等方面作为战略方向进行研究。

3. MES DACH Verband

MES DACH协会成立于2011年，旨在通过MES系统帮助德国，奥地利和瑞士的行业在数字化转型中提高竞争力。该协会提出了MES数字化转型的工业4.0倡议，并开发DES4MES接口-制造执行系统的数据交换服务，这是一种基于OPC UA的具有IIoT功能的MES开源程序。

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