ABB仪表技术的未来趋势

1990年，ABB的仪器仪表业务大部分来自以英国和意大利为基地的Kent集团。不过，在90年代初，ABB收购了Combustion Engineering,后者引入了来自美国的TaylorInstruments的产品。通过在90年代末收购Elsag Bailey，更多的美国和欧洲仪器公司加入了阵营，包括HarTM ann & Braun，Fischer & Porter,Sensycon以及TBI。 到2003年，很明显，增长与并购的结合已使ABB的仪器仪表业务遍及全球，并享有盛誉直至今天。此外，现在还支持采用核心测量技术的光泛产品组合，包括压力、流量、温度、定位器、水及气体分析、以及记录与控制。 最近进行了重大投入，来开发创新的方式，以便把新技术融入ABB的产品家族，保证其未来的竞争优势。本文将关注下列三个主要领域： 1.一个ABB仪器产品组合，围绕共享平台、部件和技术建立产品组合。 2.可访问数据的最大可及性---提高感测数据和诊断的价值，并建立深入而可靠的系统集成。 3.未来技术---开发无线能力，为ABB仪器仪表的全面智能化提供支持。 统一的ABB仪器仪表 提出问题 由许多并购公司组成的产品组合缺少共同性和规模经济性。最为突出的表现便是，有超过40种不同的变送器平台。由于多数仪器产品都包含一个与传感器连接的变送器，这种多样化并不会增加价值。统一的HMI（人机界面）和操作模式是人们需要的，特别是在从不同公司继承的产品家族中。单一的、可识别的仪器仪表产品组合还会削减支持与维护多种变型所带来的大量成本，后者占到可用研发预算的大约40%，因此阻碍了新型增值功能的开发。 ABB的客户把使用方便列为对仪器的主要要求之一。这反映在新一代产品的HMI设计中。 为了打消这些顾虑，ABB认识到，必须开始雄心勃勃地计划，重新开发自己的仪器仪表产品组合。目标是创建一个全球性的产品系列，它基于公共的、可以反复重复使用的技术和部件，并由唯一的全球研发团队开发。 解决问题 2004年初，全球ABB仪器仪表研发团队汇聚一堂，探讨如何开发下一代产品，而更为重要的议题则是应该分享哪些特点、操作方法、功能、外观和质感以及成本基础。 图1 新、老产品的组合

公共部件 1.HMI：显示屏、其菜单、架构和切换开关共享一种公共的操作方法、外观及质感。硬件平台的数量被减少到三种。2 2.软件框架：所有新产品的软件都基于一个公共软件框架，可在其中插入公共子模块。由于再次采用了久经考验的解决方案，客户可以在可用性、一致性和可靠性方面受益。 3.外壳：需要几种不同的变送器外壳，但这局限于6种基本系列，具有确定的全球全球许可以及共同的外观和质感。客户得到的好处包括外壳功能的更大共同性，并再次采用能够削减产品开发周期的许可。 4.连通性：在需要现场总线连通性的时候，所有仪器均有HART、PROFIBUS及Foundation fieldbus（基于相同的硬件/软件平台）。客户可以对所有采用ABB现场总线的装置的性能和一致性充满信心。 5.装置驱动程序：所有采用现场总线的仪器都需要一个装置驱动程序。ABB提供基于公共工具包方式的FTD（现场装置工具）或EDD（高级装置说明）。客户可以自由选择把一台ABB仪器可靠地集成在任何系统中，同时具有抑制的运行性能、外观及质感。 6.外观与质感：所有ABB仪器都有共同的外观和质感（理念），以确保ABB品牌的一致性和品质。ABB仪器仪表产品组合的特点得到巩固，其品质形象得以增强。 图2 人机界面

这一过程从确定在2006年底前至少推出十项主要的新产品开始。下一步是定义变送器设计应具有的通用技术和部件。显示的是本调查的结论。 作为该项工作的结果，全球研发团队不但正在开发新的产品，而且还组建了交叉功能团队，制定了开发通用技术和部件的章程，以此来构建新一代的变送器产品。 实现可访问数据可用性的最大化 通过在通用技术和部件平台上开发下一代的仪器仪表变送器，ABB正利用宝贵的研发时间，把重点放在新产品的增值功能上。 任何仪器装置的主要测量功能，都理所当然在于传感器。ABB正不断与客户和最终用户群进行商榷，以确定每一产品系列的新型传感器技术要求。另外，ABB正努力确保其客户从仪器仪表和感测功能获取最大价值，以便： 1.实现测量的输出数据机制的最大化。 2.诊断或者预测仪器仪表的维修、维护或故障状况。 3.诊断或者预测流程或工厂本身的效率或故障状况 下面描述了ABB如何将传感器数据转换为增值信息的一些示例。 压力：被堵塞的脉冲线路检测 ABB压力变送器最近集成了诊断功能，可实现自动检测现场的常见问题-妨碍或堵塞与流程的仪器仪表连接（脉冲线路）。装配了这种诊断功能的压力变送器能够减少预防性的维护操作，从而降低工厂的整体维护成本。 流量：电磁流量计的现场检测 ABB不但在其仪器仪表中构建了诊断功能，而且该公司还发明了（受专利保护的）电磁流量计的现场检验这一概念。该项要求通过了解客户需要、并将这些需要与技术相匹配而得以确认。ABB最初推出了名为CalMaster的一项产品，最近还通过新型CalMaster2和CheckMaster产品扩展了该产品的功能。这些产品均属于验证装置。只需将它们连接到现有的ABB电磁流量计安装设备并运行一系列详细的检测，现场流量计的精确度和可重复度就会与其原厂校验值进行对比验证。这种检验是基于对测量数据的高级模糊逻辑分析，它是通过跟踪出厂流量检测时测得的原始“指纹”信息的任何变化来实现。每个流量计的打印检测证明包括在客户的质量记录中，它是验证方案的最终和最重要成果。 水分析仪：试剂水平感测 当与AW600的内部诊断传感器系列产品仪器使用时，AW600系列水分析仪的重要增值功能是其一流的内置通信功能。例如，在分析试剂水平传感器的数据之后，AW600会通过电子邮件或SMS文本消息，将试剂状态以信号形式发送给远程操作人员，精确度可达到以分钟计。这项功能通过预测所需的维护活动、排除不必要的现场访问以及防止位检测到的故障发生，从而可节约大量的时间和成本。 但是，ABB正在对客户所希望的将仪器仪表集成到第三方工具方面进行更多的投资，ABB正与其它自动化系统供应商一起通力协作。这就确保了客户具有一定的自由度，将ABB的新一代仪器仪表集成到他们所选择的系统或独立工具。 这种选择上的自由度，使任何ABB仪器仪表能够按以下方式，完全连接到任何ABB或第三方自动化系统： 1.ABB独特地为所有仪器仪表提供HART、PROFIBUS和Foundation Fieldbus连接协议。 2.ABB将提供FDT(现场装置工具)和EDD（高级装置说明）装置驱动程序工具标准。 3.ABB是所有主要总线和工具主体/组织的委员会成员，并且出于其客户的优势原因，ABB正在影响协议和工具的开发与一致性。 4.ABB当前正在探索新的连接方法，包括行业以太网和无线功能。 根据功能性、连通性、系统集成的自由度以及经济优势（例如较少的资本支出和营动开支），ABB仪器仪表应成为客户显而易见的选择。 图3 连通性和集成拓扑

图4 无线网络拓扑

未来技术-无线 为了提供对资产管理和现场总线技术的终极支持，ABB正积极地参与各种实用无线技术的项目，这将最终导致无线网络借助相关领域的仪器仪表连接到自动化系统。 ABB拥有丰富的无线技术经验。这种经验始自工厂自动化产品，例如已在市场上出现多年的无线接近开关。 最近，推出了AquaMaster电池供电的流量计，该产品可提供适用于远程应用的长距离无线通信。 ABB正与关键客户一起扩展其在专业应用方面的经验，以便提供安全性、电源管理、网络共存性和环境可靠性。 为了方便在流程工业中确立这种新兴技术，ABB正在指导标准化流程。这对于确保客户和其他用户有信心投资如此功能强大的新技术至为重要。为了实施无线解决方案，例如用于远程监测和配置的无线HMI。 自然而然，下一步就是将无线功能扩展到完整的仪器仪表网络（点对点、嵌入式等等），实现全部领域的行业应用。这意味着不需要线缆即可实现对装置全面智能化的无限制访问。 无线网络为客户带来的好处包括： 1.减少安装的材料和劳动成本 2.通过远程中心登陆而非手动方法，降低了操作成本 3.通过临时测量提高收益率 4.更易于实施状况监测（温度、振动等） 5.由于无线基础设施原因，符合环境安全规定导致成本降低。 从针对实用计量仪的接近开关到远距离数据报告，ABB在提供创新的无线产品方面具有重大贡献。但是，仍有一些问题等待解决： 1.公开标准的可用性和选择 2.无线电传输的当地规定 3.信息和数据安全 4.自恢复网络的可靠性 ABB目前正扩展其无线装置的范围，以便综合开发成效，响应这些问题。 持续创新 过去三年间，开发工作已见证了新技术激动人心的应用，并且在新一代产品中实施了许多崭新功能。最新的产品组合提高了周期时间、降低了支持成本并提高了质量和可靠性，使ABB受益匪浅。这些新技术和改进给客户带来了有形的好处，使ABB仪器仪表部门能够以合适的价格、在合适的时间提供具有合适功能的创新性新产品。 但是，这不是一个程序，而是一个流程。ABB计划继续以其创新的方法进行新产品开发，确保它可以提供市场上最好的全球仪器仪表产品组合。 Sean Keeping ABB仪器仪表部 英国圣尼茨 Sean.keeping@uk.abb.com