我们知道，在离散制造业中，千分尺是一种相对古老的测量工具，却能对产品质量的检测起到非常重要的作用。同样，在流程工业中，也存在着不少这样的工具，测量仪表就是其中重要的一系。针对测量仪表的整体发展趋势，特别是物位、压力测量及校验仪表的技术和市场情况，本刊记者采访了数位业内专家，并撰写了此文。

如果将整个工业系统比喻成人体的话，那么工业仪表就是人的感觉器官，没有了它们，整个工业自动化系统就没有了基础信号的来源，控制和管理也就无从谈起了。

大势所趋——智能化

当问及工业测量仪表的发展方向时，几位接受采访的专家，都提到了目前现场仪表的智能化趋势。所谓仪表的智能化是指采用超大规模集成电路和微处理器技术，利用嵌入式软件协调内部操作，使仪表具有智能的功能，在完成输入信号的非线性、温度与压力的补偿、量程刻度标尺的变换、零点错误、故障诊断等功能的基础上，还可完成对工业过程的控制，使控制系统的功能进一步分散。这类产品以数字显示形式出现，不但大大提升了仪表的性能，而且便于信息通信，可通过网络组成新型的过程控制系统。

上个世纪90 年代，迅速发展起来的现场总线技术是一种用于各种现场自动化设备与其控制系统的网络通信技术，是一种用于各种现场仪表(包括变送器、执行器、记录仪、单回路调节器、可编程控制器、流程分析器等) 与基于计算机的控制系统之间进行的数据通信系统。基于现场总线的网络控制系统FCS(Fieldbus Control System)，是一种全数字化的、串行、双向、多站的网络通信系统，它的主要特点就是系统开放性和控制功能分散性的增强。而作为自动化系统的基础，现场仪表的智能化、数字化和总线化，则是整个工业过程控制领域能否真正实现现场总线技术的关键所在。

西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团过程仪表及分析仪表部的总经理张天贵先生，在阐述工业自动化系统未来框架时谈到：“随着新技术的发展，现有的工业控制系统可以被完全剥离成两部分，一部分计算及数据处理的功能将转移到现场检测仪表和现场执行器当中，而另一部分的管理功能将归入上层的管理平台中，现有的三级结构，即仪表及传感器的现场级、控制系统的工控级和上层应用平台的管理级，在未来将简化成为现场和管理的两级结构。工控系统的功能被剥离之后，只起到通讯的作用，这个功能可以由现场总线来实现。”

而GE 德鲁克仪表（上海）有限公司的龚志强先生，在接受本刊采访时也提到：“未来工业控制系统的发展将来会走向分散。从系统安全性上来考虑也是这样的，控制系统的规模越大，它的风险也就越高。降低风险的一个办法就是将控制系统分散，比如DCS系统就是一个分散系统，它把一个庞大的系统切割成不同的功能块，把可能的风险局限在功能块之中，某一个功能块的问题，不会影响到整个系统，更不会导致系统的崩溃。”

目前，现场总线已成为全球自动化技术的热点。现场总线的出现，为现场仪表的更新换代、产品升级，以及实现进一步的高精度、高性能（特别是多参数在线实时测控与自动测控）、高稳定、高可靠、高适应性、多功能、低消耗等提供了巨大动力和发展空间。因此，各个现场总线控制系统的制造厂家纷纷推出了与其控制系统相配套的具有总线功能的测量仪表，而各大专业仪表制造商，也在积极投入对智能化仪表的研究与开发。

但是，现场总线的开放性仍是个重要问题。目前，世界上十几种现场总线都有各自不同的产生背景和应用领域。过程工业中，总线标准的分歧主要集中于FF与Profibus之间。由于各总线组织对其成员公司利益的保护，各总线标准在一段时间内还不能达到统一。

图1 陈继全先生 西门子( 中国) 有限公司自动化与驱动集团过程仪表部产品经理

英国爱肯卓有限公司驻华首席代表张萌先生指出：“没有统一的现场总线标准，就没有开放性的产品可言。仪表生产企业来讲，如果给自己的产品配备一种总线方式，就只能适合于一种总线要求，虽然节省了成本，却降低了适用性；而如果配多种总线方式，又成本过高，无法承受。因此我们目前的产品在出厂时是不配总线的，从仪表和自动化的长远发展来讲，这是一种阻碍。”

德鲁克的龚志强先生指出，现场总线的不同协议与标准，涉及到各个公司的不同利益，比如说，罗思蒙特、E+H等公司都参与了不同的协议，罗思蒙特是美国公司，就做FF 现场总线的数字仪表，而像E+H、ABB 这些欧洲公司可能就参加了Profibus 的协议。协议间的分歧和争斗牵扯着每个公司或集团的独有利益。但是在未来，协议之间一定会通过不断地融合汇集到一个总体框架之下，或者在相互兼容的基础上每个公司保有一定的侧重点。这是仪表走向智能化的要求与方向。

当然，仪表制造商也不会坐等总线标准的统一，一些相应的对策也在研发与使用之中。比如根据总线的要求开发过渡接口；或者忽略各协议的分歧，而针对普遍性的要求，开发通用性产品。

对于更新的以太网技术，仪表企业也寄予了很大的期望。龚志强先生对以太网的发展就颇有信心：“从我的角度来讲，更希望以工业以太网作为未来工业自动化的整体框架，因为工业以太网的速度更快，对系统的驾驭能力更高，系统扩展性更强，随着信息量的扩大，总线的承载能力是不如以太网的，因此我认为以太网会有更好的发展前景。我们也将推出一些适合于以太网要求的仪表产品。”

物位仪表——非接触式产品渐成主流

现场仪表测量的四大参数：压力、流量、温度、物位，这其中物位测量仪表的技术更新速度是最快的。

西门子妙声力公司，最初成立于1954年，在物位仪表行业拥有近50 年的经验。西门子妙声力公司生产的超声波物位计在整个物位计行业内具有最高的知名度和影响力。西门子自动化与驱动集团过程仪表部的陈继全先生，向我们介绍了物位计行业的发展状况。

“物位计产品从最初的玻璃管板的形式，发展到双法兰式、浮球式、磁致伸缩式、伺服式，后来又过渡到射频导纳原理的产品，这些都是接触式的产品。而目前较受欢迎的，还是非接触式的物位仪表，主要是超声波物位计与雷达物位计。非接触式物位计与接触式的物位计相比较，有许多明显的优势。非接触式的物位计，与测量物没有接触，不需要考虑本身的磨损，在材质选择上，也没有抗腐蚀性和刚度的严格要求，在安装方便，无需放空或满量程进行标定，基本是免维护的。”

图2 张萌先生 英国爱肯卓有限公司中国办事处首席代表

“而超声波与雷达波相比，雷达物位计发展更快。如在水泥行业细粉仓的测量中，西门子的LR400 型雷达物位计能为用户无法精确稳定测量的多年头痛问题提供很好的解决方案，已逐渐为行业认同。”

“雷达波的优势是无需介质就可以传播，因此适用于更加苛刻的工况条件。当然在同等可测量的情况下，雷达物位计的价格比超声波物位计高出40%~80%，而预计其市场在未来的五年内会以10.3% 速度增长，比超声波物位计的增长要快。但是从长远来看，超声波物位计也不会被雷达物位计取代，在电力、冶金、矿山、市政、环保及建材等行业，超声波物位计在多数工艺应用上是完全可以胜任的，由于其价格的优势， 在未来市场上还将占有较大的份额。”

“由于西门子妙声力，在超声波物位计行业内有50 年的经验。目前，我们的超声波仪表可以达到对现场900 多个参数进行设置，可根据不同工况和现场出现的问题进行调整，特别是在超声波测固体料位方面，具有很强的优势。”

而成立于1963年的英国爱肯卓公司，是一家专门制造超声波、雷达物位测量设备的企业，在行业内有较高的知名度。爱肯卓公司中国办事处的首席代表张萌先生向我们介绍了国内物位计市场方面的情况。

“与国外市场趋于饱和的情况不同，国内企业由于自动化程度不高，物位测量的市场潜力很大。对于石化、冶金、电力、水泥、环保，这五大行业超声波和雷达这两种测量方式，基本可以覆盖他们在料位和液位测量上的需求。这其中超声波技术就可以满足60%的测量需求。而目前国内还有60%左右的用户选择接触式的液位计，这主要是出于对价格的考虑。”

张先生介绍说，从他们在国内推广的情况来看，国内企业在超声波及雷达物位仪表的选型和维护上，还存在一定的问题。由于超声波及雷达物位仪表，与过去企业使用的接触式物位仪表在工作原理上有很大的不同，在前期选型时，要对现场工况情况，特别是一些主要参数的了解非常详细。否则就会造成选型不当，导致仪表在安装之后无法正常使用，给企业带来经济的损失。比如，在石化行业，应用的雷达物位计，就必须要求石化企业在前期选型的时候，提供介质的介电常数数值，但是由于介电常数，在过去是一个不常应用的参数，即使是在石化手册中也少有提及，往往企业无法提供。如果不进行细致、严格的售前服务的话，就往往会产生选型不当的现象。

谈到技术发展的问题，张先生认为，目前的超声波和雷达物位计的制造商，最关注的问题是如何提高超声波或雷达测量的适用性、稳定性和测量精度。有些工况条件下的物位测量，还没有得到解决。比如，就雷达波能否测量固体物位的问题，各厂家就持有不同观点，在实际应用上有很成功的案例，也有很不成功的情况，没有规律和理论可循。在石化行业，液化汽的物位测量问题，由于其高压、粉尘、汽液混合的工况条件，一直没有得到很好的解决。还有目前石化行业非常欢迎的壁外物位测量技术，还有待进一步的提高。对于冶金、水泥行业物位测量中遇到的粉尘干扰问题，不论是超声波仪表还是雷达仪表，目前都没有达到100%的成功率。如何帮助用户成功地选型，是整个行业共同遇到的问题，也需要整个行业一起探讨，希望能够达成共识。

图3 龚志强先生 德鲁克仪表( 上海) 有限公司产品经理

压力仪表——稳定、小巧、智能化

GE德鲁克公司，成立于1972 年，是专注于压力仪表制造的专业公司，其产品几乎涉及所有压力检测的场合。

GE德鲁克仪表（上海）有限公司的龚志强先生向我们介绍了压力测量仪表发展现状和未来趋势。

龚先生指出，压力测量仪表的发展，第一是向着智能化、数字化的方向。电子科技和IT 技术的发展，以前机械式、气动式的产品，精度低，反应能力、可靠性都较差，很难适应现代化大规模生产方式和高集成的控制系统的需要。随着现代科技的发展，过去常用的4～20mA的混合模拟式仪表，正在逐渐走向智能式的数字仪表，有HART的模拟和数字混合式仪表，也有全数字的仪表。第二个发展是，由于电子元件的制造水平的提高，仪表的稳定性和可靠性会越来越好，其平均的更换时间可能在理论上能达到一、二百年。也就是说，一块仪表安装之后，可以达到终生无故障的程度，也无需定期检修。第三，就是仪表向小型化方向发展。由于表面封装技术的成熟，以前体积很大的仪表，可能会变得非常小巧，适合现代工业的需要。最后就是随着技术的成熟和大规模的生产，仪表的价格也会逐渐降低。

目前，美国、欧洲的仪表市场都不景气，亚洲只有中国市场独树一帜，发展十分迅速。这也是世界仪表生产厂家都来到中国，劲逐中国市场的原因。国内压力传感器和仪表的竞争是十分激烈的，非常明显的例子是，传感器市场的竞争，在很大程度已经成为价格的比拼。市场高、中、低端的格局已经基本形成，每个厂家都有自己的目标群，有自己的市场，相互之间没有抢夺市场的精力和必要。

目前，在压力测量领域的，各大仪表厂家都有不同的技术。比如罗思蒙特的电容式产品，日本横河公司的单晶硅谐振仪表，霍尼威尔公司的微电容式产品，西门子公司的硅元件产品。德鲁克公司的扩散硅产品。由于硅是非常好的弹性元件，承受压力，均匀型变，目前在市场上的应用比较普遍。其它压力测量仪表，还有金属薄膜溅射的、霍尔原理的等等；而德鲁克公司的一款采用硅谐振振弦式的结构RPT 绝对压力传感器，对压力非常的敏感，精度达到0.01%，同时提供-55℃～85℃的全温度补偿，可以应用于航天航空及气象方面的压力测量。

校准仪表——市场前景不容乐观

德鲁克公司在专注于压力测量仪表的同时，还在压力仪表校准领域有突出的成就。龚先生介绍说，德鲁克是全世界最早做便携式校验仪表的厂家，从1980年开始，到今天已经有23 年的历史。

但是校准仪表的发展前景不容乐观，随着现场仪表的精度、稳定性、可靠性的发展，校准仪表的市场会逐渐缩小。由于校准过程带来的系统停机延长和标准器的送检等问题，从用户的角度来讲，是希望使用免校准仪表的。所以校准仪表的市场增长到一个极限之后，就可能逐步收缩。由于我国在校准仪表方面一直比较落后，目前国内企业的对校准仪表有了一定的认识，这个市场正在以每年10%～20%的速度增长。

校准仪表的在未来发展上有两个方向。一是向高精度的方向发展，由于当前的现场仪表的精度都比较高，在千分之二到万分之五之间，而校准器要进行校验就必须比现场仪表高一个档次，即高三倍以上的精度，因此，校验仪表就必须把精度继续发展上去。二是实用性的问题。比如如何将校准仪表做得更方便、轻巧，并能通过本身的数据通讯功能顺利地得到想要的数据，完成预期的任务。