控制系统过去在哪里，现在又要去哪里
我们又来了。
作者在1999年5月由控制动力学(Midlothian, Va.)主办的现场总线研讨会上介绍了以下材料。
我1899年，美国专利局向国会建议，专利局应该开始逐步退出业务。他们认为所有值得申请专利的东西都已经被发明出来了。我们可以为唯一一个被认为想要“拔掉插头”的政府部门鼓掌，但这一建议表明了人类关注今天的倾向。
在网络、操作系统、网络技术和连接方面的发达和新兴技术，许多来自其他行业的技术可能会在未来三到五年内进入控制和自动化系统。可以肯定地说，所有这些技术都是1899年以后发明的。谢天谢地，美国专利局弄错了。
间断平衡理论
进化生物学中有一个很有影响力的理论认为，进化不是在很长一段时间内以小步的方式逐渐发生的，而是在长时间的稳定中穿插着快速的变化。这些快速变化的时期往往是严重环境变化的结果。这种科学理论被称为间断平衡。我t seems the punctuated equilibrium theory also applies to the evolution of business practices and technologies used in process control and automation.
过去的美好时光
客户生产的产品寿命预期为5年、10年，甚至15年。供应商经常会建造工厂来生产单一产品或一小群类似的产品，只是为了满足单个客户的需求。他们的品牌忠诚度很高，很多业务都是通过个人关系完成的。
流程投资通常是由产能驱动的，成本就是这样。要求供应商降价或威胁更换供应商的情况很少。
工厂和运营部门的经理是他们的领域的国王，这是由四堵墙或围栏划定的。经理们专注于把产品推出市场。他们的世界是一个与世隔绝的世界，没有人打电话来，除非是要买卖什么东西。
商业计划以季度或年度为基础进行，包括确保市场预测能够并将会实现。
早期的过程控制是手动的，一些简单的气动设备使用挡板喷嘴，节流阀和反馈波纹管。这些设备分布在整个处理设施中，今天被称为“现场中心架构”。“这里没有建筑;东西都放在有意义的地方，放在有物理空间的地方。
头发花白的操作人员在车间里四处走动，用他们所有的感官来控制整个过程。”When a plant manager needed more production to meet a special customer request, they sought out the senior operator on his turf, and quietly explained the situation, knowing the request would be met with grumbles and results.
进化过程开始
过程控制背后的数学开始产生新的控制策略，有些甚至以今天的标准来看都相当复杂。这种新的复杂过程控制需要复杂的控制器。一些使用真空管、滑丝和线绕电阻的电子仪器出现了，但许多过程中含有危险和/或爆炸性物质，并且阀门填料泄漏，因此将电子仪器安全地放置在这些环境中需要防弹外壳，可以通过固定盖子的螺栓数量轻松识别。
气动仪器更适合在危险的过程中部署，很快就有了完整的气动仪器系列。通过加、减、乘、除以及比例控制等功能，可以组合复杂的过程控制策略。
最初，这些设备被部署在现场，但3- 15psi的信号接近音速，因此长时间的油管作业增加了意想不到的滞后。
为了解决连接的复杂性，开发了基于面板的气动仪表。回顾过去，我们认为这是间断均衡理论的一个例子。长期以现场为基础的过程控制，随后是几次快速的步骤变化，导致集中控制室。
进入控制室环境有助于解决控制器到控制器的连接问题，但下油管引起的滞后仍然是一个问题。当滞后成为一个重大问题时，安装了气动放大器。幸运的是，晶体管很快被发明出来，半导体时代使得气动面板仪表被取代，但这只是一种以同样方式使用的新技术。
在70年代，面板仪表被称为可配置分布式系统的可编程微处理器系统所取代。dcs和plc。制造商非常小心地避免将计算机置于过程控制领域的影响，任何对编程的引用都可能为那些IT人员的入侵打开大门。但同样，这是一项新技术以同样的方式部署。
30多年后，当现场总线承诺“以现场为中心的架构”将彻底改变过程工业时，另一个间断的平衡开始了。
据报道，一个声音，非常相似的'先生。在全球各地的工厂都能听到，“我告诉过你，控制室永远不会工作!””
商业也在不断发展
| 最大的交易 | ||
| 1955年斯佩里公司 | 雷明顿兰德 | 2.08亿美元 |
| 1959年通用电话 | 森林城电 | 2.65亿美元 |
| 1967年麦克唐纳 | 道格拉斯Arcraft | 8.5亿美元 |
| 1969年大西洋里奇菲尔德 | 辛克莱石油公司 | 18.51亿美元 |
| 1979年埃克森 | 信实电力 | 14亿美元 |
| 1979年壳牌石油公司 | Belridge石油 | 37亿美元 |
| 1988年菲利普·莫里斯 | 卡夫 | 131亿美元 |
| 1989年百时美施贵宝 | 施贵宝制药 | 120亿美元 |
| 1998年美国电话电报公司(AT&T) | TCI | 699亿美元 |
| 1998年埃克森 | 美孚石油公司 | 864亿美元 |
在同一时期内，商业也经历了自己的断断续续的平衡时期。
| 宣布合并 |
| 1950 - 1970 - 33,117 |
| 1990年至1996年- 21,543 |
| 1997年和1998年- 15,609 |
1901年，摩根大通(J.P. Morgan)以4.8亿美元(相当于今天的95亿美元)收购卡内基钢铁公司(Carnegie Steel)，创建了美国钢铁公司(U.S. Steel)，标志着第一次并购热潮的开始。几年之内，摩根又收购了九家钢铁公司。
1911年，司法部裁定约翰·d·洛克菲勒的标准石油公司为垄断企业，并迫使标准石油公司拆分其持股。这是1910年至1920年间进行的几次成功的反托拉斯行动之一。
20世纪20年代带来了经济衰退和最终的大萧条，使得合并行动沉寂下来。
1943年，爱德华·诺布尔以800万美元的价格从RCA手中收购了蓝色网络公司，合并又开始了。1946年，蓝色电视网更名为ABC。
1950年，具有互补资产的公司开始进行战略合并。大银行合并风靡一时;美国钢铁公司在参议员埃斯蒂斯·凯弗弗和司法部阻止他们收购联合钢铁公司的努力中幸存了下来。
1953年，精细化学品生产商默克公司与制药公司夏普公司合并，成为未来战略合并的典范。
从1950年到1970年，共有33117起合并。这20年的时间与过去8年宣布的37152宗合并形成鲜明对比。其中15609个是在1997/98年度宣布的。
今天发生了什么
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没有理由纠结于今天发生的事情。我们每个人都在经历。我们曾被承诺，科技将简化我们的生活，提供更多的闲暇时间，但你所读到的一切都表明，我们的闲暇时间越来越少。这怎么可能呢?
如果在技术进步的同时商业惯例保持不变，我们就会享受更少的压力和更多的闲暇时间;但你猜怎么着?有一些新公司想要开拓自己的利基市场。他们承诺在更短的时间内以更低的价格提供更好的产品。商业领袖的竞争本性会说，‘哦，不，你不会的。我们可以做任何他们声称可以做的事情，我们也可以_________，”你填写空白。比赛开始了，我们每个人的生活开始加速。现实是，总会有新老公司，有新想法，有新产品。如今，商界领袖面临的挑战是避免被“吓到”。
商业领袖再也不能依靠监视竞争对手来决定商业活动，因为他们并不总是知道竞争对手是谁。
Barnes & Noble和Waldenbooks从未预见到亚马逊的到来。美邦和美林也没有预见到e-trade.com的到来。
有没有人预料到康柏会收购DEC ?戴姆勒-奔驰将收购克莱斯勒;或者埃克森美孚864亿美元的合并呢?
我们来做个游戏吧。类别是软件，答案是爱尔兰。问题是;“哪个国家是世界上第二大软件生产国，在过去五年中每年增长7.4% ?”答案是爱尔兰。谁能预料到爱尔兰会成为软件开发领域的“主要参与者”?
今天的企业必须在他们所做的每一件事上都保持敏捷。从市场营销，到计划，到融资，到生产，保持一家可行的公司的唯一方法是准备好，愿意，并能够在一夜之间改变。
SAP副总裁史蒂夫•拉森(Steve Larsen)说，企业必须成为“有活力的企业”。”Mr. Larsen says kinetic enterprises meet two simple but outrageous goals. First, they are capable of profitably serving a single customer; and second, they do it in near zero time.
这意味着整个组织必须是事件驱动的，而不是以过程或功能为中心的。客户和股东将不再接受听证会;我们的基础设施不支持你们的特定要求。
例如，施乐公司通过嵌入网络技术创造了智能复印机和复印机。机器可以通过浏览器从远程位置进行轮询，也可以向施乐的服务中心发起呼叫。施乐对其客户的承诺是，无论在世界上任何地方，只要有维修人员，就必须在下一个工作日当地时间早上8点前修好。施乐在全球关键地区建立了战略性的零部件中心，但他们需要空中支援。你认为谁为施乐提供空中支援以满足早上8点的客户承诺?机载表达!为什么?空降公司没有联邦快递公司那样严格的基础设施。空降飞机不会把所有东西都运到枢纽再分配，而且世界上所有的商业航空公司都签订了空降合同。Airborne获胜是因为他们能够专注于事件机会，而不是功能和流程。
看来拉森对动态企业的定义是正确的。公司必须成为事件驱动型公司，因为你不能总是了解你的竞争对手，你不能预测不同客户的需求，你不能忽视一个愤怒的客户投诉。
例如，纽约的菲尔·范德·沃森(Phil Van der Vossen)对他的网络零售商buy.com很不满，所以他建立了自己的网页来抨击buy.com。令他惊讶的是，buy.com联系了他，并提出让他飞到加州，与公司高管会面，讨论如何改进。一个不满的顾客传递的信息，可以传递给数百万观众。这样的事件可能是毁灭性的。
福布斯出版公司首席执行官、总统候选人史蒂夫·福布斯在奥兰多IMS Expo99的主题演讲中说:“技术连续体始于晶体管的发明，并延续到微芯片。如今，这种趋势仍在继续，互联网引领了这种井喷式增长。
福布斯先生关于互联网对我们家庭和工作生活影响的看法是正确的。我们是有史以来最博学的一代。企业如何响应信息传播的速度是成功的关键。
借用微软(Microsoft)的宣传语:“你的客户今天对你的公司有什么看法?他们在使用什么论坛?””
批处理架构
美林副总裁Donna Takeda和ARC咨询集团的Asish Ghosh分别编写的报告也认为，在未来五年内，过程控制投资每年将增长约3%至5%，但他们也指出，批处理投资每年将接近5-7%。
对批处理日益增长的兴趣和投资是由满足客户需求、竞争压力、市场预测和新产品引入的更敏捷性(动态企业)的需要所驱动的。批处理，特别是那些具有多产品、多流程能力的批处理，提供了最大的灵活性。尽管从自动化和集成的角度来看，批处理通常更复杂，但一旦实施，批处理可以更容易地满足与质量相关的独特客户需求。以将连续工艺转化为批量为目标的检查可以提供竞争优势，并开辟新的产品市场。但是等等，如果你的过程是连续的，你唯一的经验是把啤酒倒进一个结霜的杯子里，你从哪里开始呢?
现在，在世界上的某个地方，一个委员会正在开会制定某种标准。许多标准的发展都是针对特定产品和/或市场的特定技术。对我们大多数人来说，它们很少有直接的意义或用处。然而，有一些标准值得花时间去了解更多。
一个是ANSI/ISA S88.01-批处理模型和术语．S88.01将过程控制分解为物理模型和过程模型。物理模型将工厂地面对象(如泵、阀门、容器、集管、夹套服务、反应器、分离柱、离心机、工艺单元等)组装成一个层次结构。过程模型提供了一种方法来定义每个物理对象在不同处理场景中的行为。例如，反应器的过程模型定义了操作和每个操作的行为，如填充、混合、反应和倾倒。S88声明每个操作都应该包括预定义的状态，如空闲、运行、持有、中止和失败。在定义操作(如混合)的动作时，动作被分组在每个状态下。熟悉S88有两个好处。首先，它鼓励重复的设计过程，在评估一个连续过程是否可以成为批处理过程时，这是一个特别重要的好处。其次，S88的设计与产品无关。 Rather than focusing on the needs of a product or family of products, working through an S88-based design delivers a solution that takes full advantage of the available equipment. An article on using S88 to develop a control and automation specification appeared in the April 1999 issue of控制工程杂志，或访问www.globalelove.com。还有一本书叫S88实施指南由达林·弗莱明和维卢玛尼·皮莱著，麦格劳-希尔出版社出版。S88标准可从ISA获得。
SP95是另一个可以为过程和自动化工程师提供帮助的标准。SP95是一组用于将控制系统数据与制造执行系统(MES)和企业资源规划系统(ERP)集成的模型和术语。SP95基于之前的两个集成工作。第一个是在80年代由普渡大学开发的，题目是普渡计算机集成制造(CIM)模型．第二个是制造执行系统架构(MESA)模型。使用这些模型，SP95定义了过程控制域和信息集成域之间的边界。建立了域之后，SP95将重点放在定义需要在这两个域之间发生的事务上。
连接
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您经常会听到连接标准，其中一些相互竞争，但所有这些标准都有望使我们更接近可互操作的开放控制和自动化解决方案。在这些连接方法中，有微软的组件对象模型(COM)、分布式组件对象模型(DCOM)和用于制造的分布式interNet应用程序(DNA)，还有OPC (OLE，对象链接和嵌入，用于过程控制)、Sun Microsystems Java及其相关bean和applet，以及Sun Microsystems Sun Connect。
DNA制造框架以COM为基础。它连接了制造环境中的信息孤岛，改善了信息流，并弥合了企业应用程序和供应链业务合作伙伴之间的差距。其他重要的DNA技术包括Visual Basic for Applications (VBA)和DCOM。DNA允许在Windows平台上开发可扩展的分布式应用程序，并扩展现有数据以支持Internet和广泛的客户端设备。已经使用微软DNA技术的公司包括Aspen technology、Camstar Systems、Cincom Systems、Compaq Computer、Ernst & Young、Honeywell、Iconics、intellics、National Instruments、Rockwell Automation和Sequencia。
Java bean还提供连接解决方案，并与Microsoft COM和DCOM竞争。Java bean是自包含的信息对象。Java bean和COM/DCOM之间的显著区别在于内容。Java bean包含关于对象的所有信息。COM/DCOM对象包含部分信息和在哪里找到剩余对象信息的映射。当Java bean到达目的地时，将对该bean展开包装，提取接收应用程序所需的信息，并丢弃bean的其余部分。当COM/DCOM对象到达目的地时，接收应用程序将检查该对象。如果所需的信息在基本的COM/DCOM对象中，则提取并使用它。如果信息不在基本对象中，接收应用程序将检查映射并检索附加信息。
哪个是最好的?这取决于你和谁说话。Java在互联网和商业系统中很流行，因为它独立于操作系统，但COM/DCOM在商业和制造业的桌面应用程序中很流行。例如，OPC构建在DCOM模型之上。
OPC是标准开发的模型。在发布后的一年内，OPC规范的初稿完成并开始实施。18个月内，初步测试完成，产品开始出现。在休斯顿举行的ISA/EXPO 98展会上，约有150种符合OPC标准的产品。一九九九年四月，超过250种符合OPC标准的产品可供选择。这是令人鼓舞的，因为OPC是我们行业引入的第一个标准，几乎被所有仪器仪表和控制系统制造商所接受。OPC提供了一种替代用于连接不同制造商产品的自定义驱动程序的方法。例如，您可能需要一个驱动程序来连接Intellution FIX与Allen-Bradley plc;另一个连接FIX与西门子plc;第三个连接FIX和GE发那科plc; and so forth. Wonderware advertised at one time that it had over 200 developed drivers. With OPC, the PLCs are servers and Intellution FIX is a client. If, for example, you want to replace Intellution FIX with USDATA, it is not a problem. The PLCs remain OPC servers and communicate with any and all OPC compliant clients; they don’t care which ones.
Sun Connect是由Sun Microsystems开发的标准。它在目的上非常类似于OPC，但它是围绕Java bean和applet构建的，而不是COM/DCOM。产品开发人员使他们的应用程序符合Sun Connect，提交认证，并可以将其作为Sun Connect认证的服务器或客户端产品进行销售。
值得一提的另一个连接开发是下一代超文本传输协议或http-NG。HTTP是互联网服务器使用的语言。最初的http开发人员从未想象过今天的互联网使用情况，并在1997年发布了http 1.1，调整了性能，但计划在2000年发布的下一代http承诺显著提高互联网性能，并允许机器对机器协作。
除了连接性之战，还有操作系统之战。在“禁飞区”的用户试图理清一切，仍然经营着有利可图的业务。
IEEE 1451.1 & .2试图为用户提供自由选择设备以连接到最适合特定应用的60多个可用网络中的一个。
1451.1定义了网络化智能传感器组件的可扩展公共对象模型。
1451.2定义了电子数据表、信息模型和即插即用握手接口。
操作系统之战
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微软在台式电脑上很流行，但商业电脑仍然是拥有专有操作系统的大型机。福特汽车(Ford Motor)首席信息长伯纳德•马瑟塞尔(Bernard Mathaisel)说，Sun一直在向我推荐我们的数据中心业务，但考虑更换我们的大型机是不可行的。我们的客户数据库中有4000万条记录。”Even Sun’s Unix-based Starfire, selling for over one-million dollars is unable to compete for existing and new applications running on mainframes like IBM’s S/390 G5. Introduced in 1998, IBM sold 1,000 S/390’s in the first 100 days, each with a $1-3 million-dollar price tag. New applications requiring mainframe horsepower are e-commerce and e-services. While network standardization may be desirable throughout an enterprise, computer platforms will not reach any resemblance of standardization in the foreseeable future.
Microsoft 2000 (NT)在桌面和大多数控制系统制造商提供Windows NT平台上的产品，但NT实际上不是一个实时操作系统，例如，实时被定义为过程仪表、传感器和控制器之间的通信。这就是为什么像VenturCom这样的公司为NT提供实时扩展(RTX)，微软鼓励使用VenturCom的RTX。
一个可能影响操作系统标准化的操作系统结果是Linux。当IBM宣布在他们的大型计算机上支持Linux, SAP宣布他们流行的R3 ERP系统可用于Linux操作系统时，Linux获得了巨大的声望。Linux共享了许多类似Unix的特性，并将运行大多数现有的Unix应用程序。但与Unix不同的是，Linux是可扩展的，这使得它能够部署在不同大小的平台上，包括桌面计算机。现在很多互联网服务器都使用Linux，所以不能排除这种可能性。此外，只要Linux存在，微软就可以争夺操作系统市场，这是自由企业的市场，他们(微软)并不是垄断企业。
嵌入式操作系统是另一个主题。最近，微软宣布了提供嵌入式NT版本的计划，并再次建议需要实时执行的应用程序考虑联系VenturCom以获得实时NT扩展。
在需要非常快速的嵌入式实时操作系统的地方，Enea OSE Systems提供了一种容错操作系统，摩托罗拉和朗讯技术公司使用该操作系统用于发射塔、电话和寻呼机中的蜂窝通信。
Java最近还发布了用于传感器和设备级嵌入式应用程序的picoJava。每块PicoJava芯片的成本预计为3到5美元。
随着智能技术越来越普及，嵌入式操作系统对开发人员来说将变得越来越重要，而对用户来说则不那么重要，但不要期望在整个企业中甚至在控制和自动化解决方案空间中都有一个单一的操作系统。这是不可能发生的。
另一个不太可能在未来实现单一标准的领域是现场总线。
现场总线的战争
1950年，ISA成立了SP50委员会，以确定和编写现场设备接口标准。1961年我们收到了4-20 mA, 1-5 V dc标准。
SP50于1984年复活，为现场设备建立标准化的数字通信协议。15年后，他们越来越接近了。S50.02 / IEC 61158现场总线标准已在北美获得批准，但欧洲仍处于混乱状态。希望这些标准的“守护者”能把政治放在壁橱里，看到通过合作，每个人都有可能得到更多的蛋糕。
与此同时，受挫的制造商开发了数字通信“标准”和基于这些标准的产品。如今，针对传感器、现场设备和控制级网络，有超过60种数字通信标准，并且有超过5000种产品可用于这些网络。制造商在开发现场总线技术方面投入了大量资源。他们变得厌倦了，当有人厌倦了，他们就会保护自己的领土，因此战争爆发了。(2000年1月现场总线更新)。政治确实战胜了常识，IEC 61158标准允许八种不同的、不可互操作的协议声称符合“标准”。(这真是一种可悲的状况。)
在这15年的时间里，以太网和Internet技术取得了显著的进步。
让我们来研究一下可能会影响下一代控制系统的当前和新兴网络技术。
网络技术
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互联网正在重新定义一切，从技术的使用，我们如何获取信息和做出决定，我们如何购买电脑、书籍和汽车，我们如何与供应商和客户沟通，我们如何投资，等等。基于互联网的公司发展如此之快，股票市场不知道如何给它们估值。例如，还没有赚到一美元利润的互联网公司不能用传统的估值规则进行评估，但这并没有阻止投资者。作为一个整体，互联网股票的交易量是其他所有股票的2倍。
网络使用的爆炸式增长鼓励了思科系统等公司开发先进的网络管理产品，如集线器、路由器、交换集线器和冗余管理器。这些同样先进的网络管理改进已经应用到产品中，用于在日益恶劣的环境中部署网络。例如，synergy和Hirschmann提供工业实力先进的网络管理产品。
如果ARC咨询集团、AMR研究公司和Gartner集团等研究公司的新闻稿和报告是一个准确的指示，以太网是控制和可能的设备级通信的未来网络。
如果你听过以太网的批评者(他们的数量正在减少)，你会听到以太网的局限性:对于设备级网络来说，它太昂贵了，或者它不确定。
控制工程关于以太网能力及其缺点的文章表明，以太网太昂贵和不确定性的论点现在是无效的。
提供以太网和互联网解决方案的硅芯片，嵌入到半智能设备中，由NETsilicon等公司提供，每个芯片价格为10-15美元。与现场总线硅相比，这并不贵。
当电力公司准备放松管制时，他们讨论并检验了决定论的论点。他们的举措之一是定义和开发一种在4毫秒(毫秒)或更短时间内相互传递供应、需求和成本信息的方法;他们对实时的定义。他们委托电力研究所(EPRI，帕洛阿尔托，加利福尼亚州)调查网络通信选项，进行测试以验证结果，并定义一个他们都可以使用的标准化通信协议。最终，EPRI测试了1200万比特/秒(Mbps) Profibus DP与10 Mbps以太网交换集线器和100 Mbps快速以太网集线器。两种以太网解决方案都更好地满足了4 msec的要求。Profibus没有。关于该测试的更多信息出现在99年4月的《控制工程》杂志上，或访问www.globalelove.com或www.epri.com。
以太网在以10mbps的速度运行时很受欢迎，但就像一个漂亮的孩子在一所新学校一样，当以100mbps运行的快速以太网问世时，人们的兴趣才真正开始上升。如果这还不够，千兆以太网(1,000 Mbps)提供了出色的性能。千兆以太网最初是为光纤网络开发的，但思科系统公司最近宣布成功地在用于以太网和快速以太网的同一双绞线物理介质上实现了千兆以太网。思科在发布会上谨慎地警告称，这是一个经过精心设计和控制的实现。尽管如此，它提供了令人兴奋的可能性。现在正在讨论的是利乐以太网。
关于以太网是否适合作为控制网络的问题已经有了答案。ABB、Foxboro、Fisher-Rosemount、GE Fanuc、Moore Automation、Rockwell Automation和Schneider Electric等公司已经使用以太网连接控制器和操作界面两三年了。网络专家一致认为，分段10mbps以太网适用于有15-20个连接设备的控制网络。作为一个前热棒，更快总是更好，所以升级到快速以太网不是更好10倍吗?显然，这并不容易。请记住，快速以太网使用相同的线路，数据在线路上传输得更快，但发送和接收数据的设备就像州际公路上的匝道，可能会发生拥堵。专家表示，将一个设计良好、分段的10mbps以太网升级为快速以太网将提供大约两到三倍的性能提升。
如前所述，关于以太网在工厂车间的适用性有相当多的对话。然而，与以太网的业务和控制级部署不同，在以太网准备好取代工厂现场总线技术之前，有两个主要障碍需要解决。首先，以太网不能在用于提供设备激励电源的同一根电线上运行，这是传统的两线制设备(如变送器和阀门控制器)所需的24 V dc。其次，在铜上运行的以太网在本质上并不安全，因此不适合部署在危险的环境中。
也就是说，每周都会有另一家公司宣布提供以太网I/O系统。现在确定有多少以太网I/O解决方案将应用到制造和流程应用中还为时过早，但信息是明确的，以太网很可能在未来成为您工厂网络的一部分。
经常被问到的一个问题是，“以太网是否有助于结束现场总线之争?””
用尼克松(Richard Nixon)总统的话来说，“让我把这一点说清楚。“以太网是物理媒体，是连接设备的电线。即使将TCP/IP(传输控制和Internet协议)添加到以太网，它也不能提供完整的通信解决方案。应用层仍然需要为来自不同制造商的不同产品提供一种跨网络共享信息并实现互操作性的方法。每个现场总线提供其通信堆栈的应用程序接口层。也就是说，如果不需要现场设备的本质安全性和/或电源，那么现场总线(如基金会现场总线、Profibus或DeviceNet)在以太网的物理介质上操作是可行的。
这就引出了另一个问题，‘有没有现场总线小组计划这样做?”Fieldbus Foundation, ControlNet International, the Profibus organization and other efforts are underway, but the jury is still out.
现在让我们研究一些出现在其他行业和业务部门的技术，这些技术开始影响过程控制和自动化。
其他值得关注的技术
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我订阅在线商业新闻电报，这些电报提供我所选择的行业的制造商的公告。商业网络和计算机技术就是其中一种订阅服务。用于住宅和商业用途的智能家电产生了大量的新闻稿。
智能设备被定义为互联网感知设备，允许专门的产品直接连接到互联网并作为互联网服务器运行。智能家电领域的设备包括网络电视、网络dvd、网络电话、家庭安全系统，甚至还有网络冰箱。像太阳微系统、微软、索尼、飞利浦和量子等公司都在投资智能家电的开发。惠普(Hewlett-Packard)最近成立了一个智能家电部门。这些公司看到了通过开发和销售直接连接到互联网的智能设备来赚钱的巨大机会。解释在商业应用程序中使用IAs的一个场景是围绕一个小型市场开发的。这个迷你市场配备了自己的内部网络，与加油站、自动售货机、洗车设备、公用事业仪表、安全系统和收银机相连。迷你市场的网络通过安全的防火墙连接到互联网。通过互联网，公司的计算机可以进入这个迷你市场，并与任何智能设备共享信息。例如，下载新的汽油价格，确定自动售货机库存，检查公用事业的使用情况等等。 Or the intelligent device can initiate communication with suppliers. For example, intelligent appliances could send e-mail for a ‘just in time delivery’ request for more fuel, ding-dongs, soda, or beer.
预计将适用于智能设备的广泛类别的产品将是“专为目的而建”的网络服务器。他们只会做一件事。用户不会关心IAs中存在什么操作系统、通信堆栈、应用程序软件等。他们希望它们能够在网络上即插即用。具有类似功能的智能设备将具有互操作性。当制造商添加新功能时，他们可以通过网络下载这些功能。当需要工厂支持或诊断时，它将通过网络到达。有了IAs，同样级别的工厂支持可用于巴西丛林现场，因为它是IA制造商隔壁。
我提到IAs是因为正在开发的硅芯片将使连接到Internet/intranet非常便宜。每个连接的价格估计在3到5美元之间。当网络硅变得如此便宜时，它将进入仪器仪表、传感器和控制系统，为制造业和加工行业服务。惠普和Opto 22等公司已经推出了互联网感知I/O设备。惠普公司(hewlett - packard)的Vantera被开发用于将公用事业仪表连接到互联网。Opto 22的I/O服务器连接到以太网和主机OPC和网页。OPC为OPC客户端提供实时数据共享通信，用户可以通过浏览器配置和访问车载诊断。Opto 22的I/O服务器可通过www.internetio.com获得。
暴风雨，NASA的嵌入式网络技术，用于支持NASA载人航天飞行计划的航天飞机和空间站实验控制。暴风雨把一个嵌入式微处理器变成一个可访问的网站。Tempest的大小为34千字节，执行时间为4-6毫秒，使用实时操作系统，如VxWorks，或任何运行Java或Java虚拟机的系统。这项新技术还使用了其他现有的web工具，如标准浏览器、公共对象代理体系结构(CORBA)、虚拟现实建模语言(VRML)和超文本元语言(html)。NASA相信，到2005年，嵌入式系统市场(即手机和掌上电脑)将比台式电脑市场大上数百或数千倍。
Tempest是一种商业品质，有完整文档，易于安装，支持简单gui的技术。暴风的源代码和训练可以从美国宇航局的格伦研究中心获得。
指纹识别是一项“疯狂”的新兴技术。硅已经被开发出来，可以嵌入手枪的握把中。通过一个学习循环，手枪会记住注册车主的个性化指纹签名，并且只有当注册车主持有手枪时，手枪才会运行。
Field-centric.again
这些技术和其他技术可以结合在一起，形成一个高度智能、广泛分布的以现场为中心的控制系统架构。
最近AMR研究报告称这种“新”范式为普适计算与控制(UAC)。我相信这个术语比以车间为中心更具有市场吸引力，但未来将把控制智能置于非常接近流程的位置。
探索这个控制系统场景。处理单元，如反应堆、色谱柱、锅炉、离心机等，将有相应的网络，可能是以太网，也可能不是，但它将模仿互联网，允许机器对机器的协作，而不需要考虑机器的操作系统。连接到这些工艺单元网络的将是“专用”(BFP)智能设备，如变送器、阀门、电机、传感器和控制器。BFPs可从原始设备制造商处获得，用于离心机、锅炉或干燥机等设备。拥有蒸馏或发酵等专业知识的公司也将开发用于单元管理和优化的BFPs。相关的流程单元网络将连接到流程单元网络。连接到工艺单元网络的bfp将成为数据历史学家、批量配方管理器、连续工艺优化器和信息管理器。在这个过程中进一步发展的将是过程域网络。在此级别连接的bfp将提供智能咨询、动态建模、历史数据归档和流程优化器。
一些新兴的bfp可以从webPlan等公司获得，这些公司已经开发了电子供应链应用程序套件，包括onPLAN、SupplyIT、OrderIT和DemandIT。1999年5月，主要的ERP供应商J.D. Edwards也发布了类似的BFP产品。J.D. Edwards声称客户端/服务器正在接近使用寿命的尽头，并正在被电子商务服务器所取代。他们发布了一套62个基于web的应用程序，包括员工自助服务、互联网店面和供应链合作伙伴之间的数据交换服务器。
我设想了一个模仿互联网/内部网的工厂地板。网络将智能专用服务器与非常集中的任务连接起来，机器协作生产产品。任何人都可以通过浏览器获得在线机器性能，并且可以共享业务信息，而无需考虑源平台或目标平台。我设想有一天，流程和自动化工程师将重点放在流程和产品改进上，我并不是唯一一个持这种观点的人。
PLC之父、Modicon创始人迪克·莫利(Dick Morley)在99年3月的一次研讨会上验证了以网络为中心的工厂地板的愿景。
联盟和合并将带来解决方案
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为了为开放系统市场提供产品，供应商将变得更加垂直意识，并开始避免为每个人提供所有东西。他们将通过加强现有的联盟并增加新的联盟来填补他们选择提供解决方案的行业领域的空白。
过程控制和仪器仪表领域的合并将在未来五年内放缓，因为不会有那么多公司留下来合并，因为公司已经在努力管理多个控制系统平台，而不惹恼现有客户。您可以从单一来源购买开放系统解决方案，但供应商的选择可能有限，不要假定它是ABB、Fisher-Rosemount、Honeywell、Invensys (Foxboro/Wonderware)或横河。GE发那科，西门子和罗克韦尔自动化都认为自己是可行的过程控制自动化供应商，并正在收购互补公司，开发产品，并聚集行业专业知识，以争夺过程控制系统应用。
小型创业公司将继续是最具创新性的，如果你正在寻求非传统的解决方案，那就去找小公司，但不要指望长期的支持、升级或增强。如果解决方案真的很好，它或拥有它的公司将被其中一家大公司收购，并合并到“羊群”中。很多小公司都把被收购作为自己的长期战略目标。
从单一供应商或具有非常强大的联盟合规计划的供应商那里购买控制解决方案的主要优势之一将是性能测试。专有控制系统提供的唯一一件事是一个完全集成的、经过全面测试的解决方案。由集成商或用户组装的系统将性能测试的负担重新分配给最终用户。
一些小型的，专注于行业的控制系统提供商将继续存在，但除非你在这个行业，而且可能是地理区域，否则他们可能不会为你服务。
这个领域还有待合作
几年前，像许多公司一样，IBM的一个服务组织在计算机性能和网络方面开发了许多内部专业知识。有一天，有人突然想到要向IBM客户推销这种专业技术。IBM接洽一家大型国际银行，希望接管他们的计算机中心。毕竟，银行擅长的是银行业务，而不是运行计算机中心。IBM了解计算机。银行与IBM签署了一项为期10年的协议，根据银行与其客户之间的交易数量支付报酬。IBM立即在银行安装了一台计算机，它可以在所有其他计算机上运行诊断程序，当检测到问题时，诊断计算机就会打电话给IBM在科罗拉多州的服务中心。银行管理人员将定期与IBM会面，讨论影响交易数量、类型和位置的新需求和变化需求。IBM负责升级计算机系统以满足不断变化的交易需求。有风险吗? You bet, but it was in the interest of both parties to make the other successful.a text book definition of partnership.
主要的过程控制公司将与主要的生产公司建立类似的合作关系。接近这种合作关系的是霍尼韦尔和雪佛龙的交易，霍尼韦尔将全面负责雪佛龙的仪器仪表、控制系统和自动化应用程序编程，为期10年。这笔交易价值2.5亿美元。
并非都是好消息政府对EPA、OSHA等的监管将继续变得更加严格。合规性报告将变得更加复杂，特别是对于那些没有很好地集成信息系统的用户公司。
化学过程的复杂性将会增加，无线技术的使用、复杂的控制算法、分布式智能设备，尤其是开放平台，将使安全解决方案的组装变得更加困难。为了保护社区、环境和公司资产，在实施控制系统时需要更加注意可靠性和安全性。最佳实践和标准，如ANSI/ISA S84，将变得更加重要，以确保网络控制系统和安全系统保持分离，并进行系统风险分析和记录。如果您对如何评估、分配、设计、实施和测试控制系统和安全仪表系统有疑问，请从位于纽约市的美国化学工程师学会获得一份《化学过程安全自动化指南》。
总结
我们对间断均衡理论的快速探索揭示了许多商业实践在很久以前就开始形成，而基于领域的控制的“新”范式并不是那么新。
这里探索的技术并不是惊天动地的科幻小说。许多已经存在，其余的非常接近可用。这些技术为过程和控制工程师提供了一个机会，可以集中精力改进过程，减少评估技术、担心软件兼容性和管理升级的时间。
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