在过去的几年里，流程工业领域中通信的方式和途径都发生了极大的变化。因此，对标准化通信系统结构的呼声也越来越高，而且这一日益高涨的呼声并不是只来自用户一方。2009年度Namur大会的主办者、接口技术的顶尖级企业Pepperl+Fuchs公司也把统一的接口结构视为最重要的任务。

拜耳材料科技公司的Felix Hanisch博士在2009年的Namur大会的总结发言中说道：“没有通信技术就一无所有。”2009年11月5日、6日两天，大约460名Namur大会的代表汇聚在德国Bad Neuenahr市。像以往一样，通信技术的用户总是在自动化技术不足的“伤口”上再撒上一把盐。除了一些小小的磨擦之外，通信技术的用户还“捅了自动化技术两刀”：简单的仪器设备集成问题却经历了长年艰苦的谈判；关于两个Wireless无线通信技术标准的讨论。而有关两个标准的讨论似乎不应该是一件复杂的事情。

Pepperl+Fuchs公司负责人，董事会主席Gunther Kegel博士在他的获得热烈掌声的报告中回忆说道，Namur协会早在成立初期，就注意到了工业通信技术中的特定领域。从而在物理层次中实现了用两根导线传送电力能源和数据信息，并且在信号传输的过程中有着很高的电磁兼容性。为此，需要一个开放的、可以自由使用的（国际）国内技术标准、技术规范，并能得到大家的遵守和保护。这些特性至今仍然有效，不仅适用于4~20mA的模拟信号传送，而且也适用于I/O系统，适用于现场总线系统。而现场总线通信技术具有其他通信系统所不具备的一系列优点。Kegel先生明确说道：“现场总线技术是一个使用灵活、方便的技术，能够实现其他技术不易实现的流程设备控制方案。”并且他还举了多信号传送为例：状态诊断、多功能仪器设备、安全功能以及即插即用和在线监控等等。

图1 “我们希望设备供应商在解决方案和产品价格方面开展竞争，而不是在建立标准中展开竞争。”
——Norbert Kunschnerus博士，拜耳技术服务公司

因此，今后也不会中止现场总线应用技术的研发。为了这一目标，Pepperl+Fuchs公司目前与联邦政府物理和技术主管当局合作，开展了具有自我保护功能供电系统的研发，一种能够传送相当大电力，且能够保障自身安全的供电技术方案。Dart（Dynamic Arc Recognition and Termination）技术能够识别出供电时产生的电弧，快速地切断电力供应。第一套采用Dart原理的现场总线供电系统可望于2010年年中投入使用。

Kegel先生还告诫人们，眼睛要盯紧以太网技术。但为了使以太网技术能够更好地为人们服务，还需要新的以太网技术方案。要定义一个单独的物理层，以便用已经习惯了的8股排线解决TCP/IP通信问题。Kegel先生列举了人们熟悉的电话技术，借助于DSL不仅可以快速地登录互联网，而且传统的电话通信技术仍然通行无阻。“DSL技术和Dart技术是高速数据传输的基础，也是安全可靠地利用两根电缆传递电力的基础。”Kegel先生说道，但其缺点是成本较高。

Kegel先生认为，Wireless无线通信技术是一种最有发展前途的技术，能够开辟新的应用领域。在回答人们提出的突破口问题时，Kegel先生给出了这样的回答：“Wireless技术的应用领域很多，但我认为长期以来人们对Wireless安全性问题的考虑还太少。”

不论选择何种通信方式，Kegel先生都认为：“保证通信技术性能可靠的前提条件是精心设计的、高质量的物理层。”而不是人们常说的硬件集成。他说：“究竟是EDDL还是FDT，这些都在讨论之中，把数字化的通信技术搞的复杂化了。”Kegel先生的这些话对用户来讲有点逆耳，因为几乎所有的用户都希望简单的集成仪器设备。“我们推动适用于所有PLS系统，仪器设备和通信技术协议的统一的集成解决方案。因此，Namur对FDI的合作表示感谢。”Namur协会主席Norbert Kuschnerus博士说。

图2 “精心设计的、高质量的物理层是保证通信技术性能可靠的基础。”
——Gunther Kegel博士，Pepperl+Fuchs公司

数据变成了信息

Hanisch先生在描述工业领域中通信技术的特点时说：“流程工业领域中的通信与人与人之间的通信交流不同，设备之间的通信不会自动的发生。像过去一样，工业通信技术领域中的通信设备生产企业和用户都要投入很大的资源，以便实现跨系统界线的相互通信。”原则上，纯数据信息的用途很小。只有当这些数据之间有着特定意义的相互联系时，它们才能构成有价值的信息。而利用适合于人类通信的系统可以把这些原始数据转化成为有用的信息。这样，就可以很快地对生产流程的状况进行评判，有目的地对偏离理论值的数据进行干预，从而最终提高流程设备的使用效率和性能。“我们的目标是对人们的复杂决策给予最大的帮助和支持，找出错误的根源，挖掘改进提高的潜力。”Hanisch先生说，同时他也提醒用户，要把数据和信息区别开。例如，生产流程的专业技术知识，相互之间的动态关系，生产工艺的优化等等，是一些与流程工艺有着严格界线的事情，不要把这方面的信息与流程工艺的监控数据混淆在一起。尽管这也许还是用户的主要任务之一，但是Hanisch先生坚持说道：“用户应成为应用技术专家，而不是成为通信技术专家。”

流程工业中的通信不仅的是指生产现场的检测仪器设备向主控系统传送数据和信息，而且也包括了用户与生产厂家之间的通信。“工作开始时通信受到了阻碍，出现了所谓的现场总线战争。”Evonik Degussa公司的Niels Kiupel博士回忆当时的情形时说道。后来，用户、生产厂和组织者三方进行了透彻的交流，终于有了如今过程工业设备中使用现场总线技术的大好局面。在世界各地30多套流程工业设备中配置了现场总线系统的巴斯夫公司的Oliver Weigel先生也深有同感。他说：“现场总线仪器设备的管理和故障诊断技术在实践中很有保障。流程设备的维护保养人员对此非常的满意。”因此他们的团队建议，所有新建的流程工艺设备都应配备现场总线系统。在意大利的Novartis市，那里的流程设备已经配备了第二代Fieldbus Foundation现场总线系统和Profibus现场总线系统。“流程设备的调试工作进展的异常顺利。”Joachim Zobel博士说道。但同时他也指出，那里的员工做好了充分、细致的准备工作，有着训练有素的流程设备操作者。同时他对那里的仪器设备的变型品种和FF现场总线的速度也提出了意见。在壳牌公司，所有的过程设备中也都使用了总线通信技术。不久前，壳牌公司Nanhai生产厂的一套刚刚投产的新设备共使用了13000个FF现场总线仪器设备。

图3 “Wireless无线通信技术的应用承受着仪器设备集成带来的巨大‘痛苦’。”
——Martin Schwibach，巴斯夫公司

有时“不多”就已经“很多”

令人惊讶的是，通信系统提供给流程设备操作者的新信息常常得不到应有的利用。不管是性能最好的图像显卡带来的完美图像资料，或者是从显示屏中得到的信息，可视化技术带来的效果显得模糊不清。巴斯夫公司的Simon Kronemeier先生说道：“在实践中，经常有相互重叠的图像。这使得流程设备状态数据很难看清楚，对流程设备各个部分的工况显示不够令人满意。而多年以来，生产过程图像显示的方式一直没有改变。”基于流程设备越来越大型化、同一流程设备生产的产品品种也越来越多样化这一事实，显示器如何显示图像就有着越来越重要的意义了。应尽快的重新考虑显示方案的改进。

另外应选择性能可靠的图像设计原理，例如红色用于表示报警，就不要用于表示原材物料的流动。一般来讲，建议用黑白显示来代替彩色显示。业已证明，明智的色彩使用提高了流程设备操作者的理解力。Kronemeier先生还列举了其他一些反面的例子，例如动画画面（如旋转的输送蜗杆），或者仪器仪表的三维显示等等。

但新的显示技术也是有用武之地的，例如在柱形图中嵌入表示发展趋势的曲线，或者是新一代流程图像显示技术的新任务——以生产任务和流程工艺为主导的图像显示。所有这些的目的只有一个，更好地获取真实的信息，从而使流程设备的操作者能够掌控最关键的信息。

实践中的无线通信技术

在一个WirelessHart无线通信系统中，采用带电的方式对这一系统的元器件进行了扩充测试。在巴斯夫公司的这一测试设备中，扩充使用的无线通信仪器设备是由不同生产厂家研发生产的、满足了未来最新无线通信技术标准的仪器设备。“最佳的、最可靠的连接方式是电缆连接，但有时无线通信技术方案不失为一种很有意义的替代解决方案。”巴斯夫公司的Martin Schwibach先生说。

图4 “用户应该成为应用技术专家，而不是通信技术专家。”
——Felix Hanisch博士，拜耳材料科技公司

在巴斯夫公司的现场测试中，用移动式无线通信系统代替了巴斯夫公司一套污水净化设备中损坏了的电缆连接的通信系统。这一无线通信系统把现场检测点检测到的数据发送到120m以外的检测室中。在污水处理设备中，这一技术的应用能够大大简化净化池、曝气池的设计和建造，减少基础建设的工作量和投资。为此，他们采用了无线技术的液位检测方法对曝气池、净化池中浮渣的液位高低进行在线检测，并把检测后的数据传输出去，从而也省略了造价高昂的电缆连接和数据传输方式。在一个反应塔中，他们附加安装了一个无线温度检测传感器，以便能够简单、灵活地完成新的流程工艺试验和测试任务。在对一个中间冷却装置的监控上，需要通过无线传输技术把冷却装置中的液位和温度数据传送出来。这里的问题是检测点与检测控制台之间的距离太远。冷却器检测的数据用于对冷却性能的优化和轴承工作温度的监控。

实践经验表明，只有当无线通信技术的应用在经济上和技术上有利时，例如在特定的拓扑网络环境中，或者在获取、传递辅助流程信息时，使用无线通信技术才是有意义的。但无论如何，WirelessHart无线通信技术满足了NE 124技术规范中与基础设施现有技术共存、高可用性和高可靠性的要求。它保证了无线通信层次中不同仪器设备之间的兼容性和可集成性；满足了人们对安全性提出的要求。

毁灭性的判决

但在巴斯夫公司进行的仪器设备和系统集成测试中也得出了一些毁灭性的结论。Schwibach先生说：“我们需要一个与仪器设备生产厂家无关的配置工具。在这一问题没有解决之前，Wireless无线通信技术的大面积推广就不能实现。”

顺便说一下标准问题，从现场测试使用的各种不同的蓄电池来讲，就需要一个统一的蓄电池标准对其外形大小，连接方式进行规范和统一。Schwibach先生用德国学校的评分方法（1分最好，6分最差）给无线通信技术标准的总体情况打了一个3.3分。他说：“Wireless无线通信技术的应用承受着仪器设备集成带来的巨大‘痛苦’。”如果没有仪器设备的集成问题，他会打出2.6分的不错成绩。他对这一无线通信技术的最终评语是：“尽管征途艰难，WirelessHart的前途仍然充满光明。”

Schwibach先生提醒到，Hart和ISA两个无线通信技术之间的竞争有可能两败俱伤，因为从应用的角度来看它们的技术是相同的。用户目前感觉到的更多只是它们的“视觉差异”。Kuschnerus先生说：“我们对两种相似物的竞争感到忧虑，这不禁使我们联想到现场总线系统之间的竞争。虽然人们在现场总线技术中认可了两种不同的技术标准，但是却拖了现场总线技术在实践中的应用中的后腿，延迟了十年之久的时间。而由此而带来的后果则要用户承担，我们希望的是在解决方案、产品和价格方面开展竞争，而不是在建立标准中展开竞争。”因此，Namur协会正在努力工作，促使WirelessHart和ISA能够坐到一起，拿出一套统一的解决方案。

展望未来

用户不只对Wireless技术应用提出了要求，对自动化技术的未来也提出了要求。不久前采用了先进技术的未来型流程工艺技术对自动化控制提出了要求，而且今后十年内价值几亿的超大型流程工艺项目也对自动化技术提出了很高的要求。无论是新建的还是老式的流程设备，通信技术的安全性和可靠性都是最重要的问题。因此，下一届Namur大会的议题是“广义的安全可靠性”。