在工業自動化系統和儀表的發展中，特別是在20世紀70年代進行DCS產品開發前，對化工、冶金、電力、市政工程、輕工業等進行了大量的市場調查，總結出流程工業對自動化需求旺盛，被控制的參數主查溫度、壓力、流量、液位等，此外還有重量、濃度、pH值、化學成份分析量等；控制方式中主要是連續控制，又稱閉環回路控制或反饋控制，此外還有順序控制和批量控制。經過多年發展，除DCS以外，PLC也由就地單機控制逐漸發展成以離散量控制為主，進而可以完成批量控制（現在常稱為混合式控制）連續控制。在工廠中還有大量需要采集的參數，進行顯示、記錄、打印報表，這也是工藝操作人員了解工況所必須的，總之需求是多方面的。除DCS、PLC以外，工控機、現場總線及網絡技術的發展，都不能在滿足用戶需求方面表現出各自的特色。鑒于控制方式和輸入、輸出信號形式多樣性，安裝在現場的檢測儀表、執行儀表及安裝在中央控制室的控制和人機界面等監控部分（后者簡稱為自動化系統或自動化裝置），常采用模塊化、單元化結構，通過單元或模塊的組合或集成，形成各種完整的系統，以滿足各種企業的需求。以這種模塊和單元的組合為基礎，逐漸形成了系統集成技術及業務。
1，集成的內涵
集成的英文原詞為“intergrate”，是“使完整”、“使一體化”的意思，或為“與…結合”、
“成為一體”等，我國常用“集XX而大成”的句子……，它的含意在系統工程學中極其重要，所以“集成”一詞近年來常把它用在創新、設計、制造、營銷等人們的生產和經濟活動中，也用在產品生命全周期中。在自動化儀表和系統方面，也提出了集成化（另有數字化、智能化、網絡化）的目標。
從目前自動化行業來看集成化的內容，不僅是控制系統的集成，還應包括儀控、電控一體化和全廠的管控一體化。構成全廠的信息系統自下而上分為PCS（監控層）/MES（制造執行層）/ERP（企業資源計劃）3層；在工藝過程中，有要求故障時緊急停車或要求可燃氣體有毒氣體報警等而設置的安全儀表系統（SIS），也應集成在一起。就PCS集成技術來看，應包括：硬件集成和軟件集成兩方面。硬件集成主查根據輸入、輸出信號確定系統的選型、I/O模塊、控制站臺數（現按現場儀表是常規模擬儀表或HART儀表來考慮；如按現場總線儀表來考慮，還應進行網段計算及確定鏈接卡—網關數量等）；根據人機界面的要求確定操作站的臺數、工程師站的臺數、CRT或LCD屏幕數、打印機臺數、系統服務器臺數及其他外圍設備，另外還有與MES/ERP管理層的通信接口等。根據數據通信物理層和數據鏈路層的要求，確定通信信道的類型和線纜的尺寸，設置必要的通信設備如集線器、交換機等。軟件集成主要任務是實現數據和信息的傳送、存儲、處理及完成控制策略和人機界面。在數字化的基礎上，模塊和單元的集成，主要是信號、數據、信息的集成。信號是數據的物理表現，數據是信息的抽象表示。數據除數字、字母、符號外，還應包括所有能輸入計算機并被程序加工處理的符號集合。在過程控制中，如描述某管道流量控制回路，應用工位號（如FIC101）、工位說明（可以是漢字）、測量值（包括工程單位及量程上/下限）、設定值、操作值、運行方式（如手動、自動、串級等）、報警狀態（包括報警上、下限和報警等級）、測量值變化率以及綜合數據而形成的趨勢圖（帶時間戳的實時數據和歷史數據）、回路棒圖等。由此看來，系統內部數據流不只是與現場測量儀表和執行儀表有關，還與控制策略、人機界面、系統安全、工藝過程安全等因素有關。信息中的聲音、圖像等也是以數據形式傳輸的，所以說數據是信息的載體，數據是數字化的信息，數據通信技術只是完成數據高速公路及類似郵電局的一般通信業務，真正完成數據的處理和利用，還有大量軟件集成的任務。由于構成系統的各部分是來自不同的儀表制造工廠，所以異構系統系統要實現一體化，就會有很多“接口”。要實現無縫集成，這些“接口”不只是要做到物理上的連接，更重要的是要具有開放性，可實現互操作，即具有互操作性。
從20世紀70年代以來，自動化儀表與系統逐步實現數字化，在其進程中，并無統一標準，“信息孤島”現象在發展，至90年代才逐漸開始解決，但同時又不斷產生新的矛盾。2000年前后形成了多種現場總線并存的IEC61158（測量和控制系統用）和IEC62026（低壓開關裝置及控制設備用）國際標準，還有CAN、Modbus、LonWorks及工業以太網等應用較廣的事實上的標準，所以系統集成的工作顯得更為重要。
還要注意軟件集成的可行性和可用性，即價格不能貴（但不允許超越許可證的使用），用起來還要方便，而且可靠，運行速度快，易于維護，另外，在強調“共性”的基礎上，還要照顧到各制造廠的“個性”，不然集成化就變成給自動化技術“添麻煩”的瓶頸、累贅或陷阱。
2，工業自動化系統集成技術
（1） 關于標準
局域網的通信標準，這是網絡技術的關鍵，也是系統集成技術的基礎，系統集成是在其模型框架內完成的。特別是1983年ISO國際標準化組織通過了開放系統互連（OSI，open system interconnection）參考模型，即ISO/OSI參考模型，常稱其為7層模型，它把通信過程分段，相應地把網絡功能能分為不同邏輯和物理層次。實現網絡節點各層功能的基本方法是，利用硬件實現低層協議，利用軟件實現較高層協議，軟件集成包含其中。
經過多年的系統集成的實踐，于2003年發布了ISO15745標準，標準全稱為“工業自動化系統和系統集成—開放系統應用集成框架”。它解決了系統集成的應用需求和接口兩個基本問題。第一部分通用描述提出了開放系統的應用集成框架（AIF，application integration framework），它定義了一些元素和規則，構成集成模型來表示應用需求，并開發應用互操作專用規范AIP。這個AIP是接口規范的表示形式，并要求開發AIP時，應用UML、XML等來描述和表述。這些對系統集成技術的發展起到了里程碑式作用。表示系統集成技術已進入標準化階段了。
（2） 關于OPC
OPC（OLE for process control）為用于過程控制的對象鏈接嵌入式技術。OLE原為Object Linking and Embedding。OPC是一套數據交換接口的技術規范，OPC基金會已經有120個成員，大多數儀表制造商都參加了該組織。
把諸如現場智能化儀表、PLC控制器與基于PC的人機界面操作站集成在一起，這是系統集成商較早遇到的問題。這種接口問題的解決方法有多種，或者說接口有多種，但是接口規范化、標準化是必由之路。在自動化系統集成中以前采用動態數據交換技術（DDE，dynamic data exchange），它對于幾臺PLC控制器與1臺內裝HMI人機界面監控軟件的PC機來說，還是可行的（現在也還有少數場合應用此方法），但系統規模大了，就會有困難了，況且它并無統一標準，所以接口驅動軟件開發工作量很大，而且并不通用。OPC正是解決了這個問題，它作為通用接口，可以把各家數字化現場儀表與上位機界面軟件方便地鏈接起來，而且與PC機的Excel、Access、VB、VC等多種平臺鏈接起來。由于它采用了先進的COM/DCOM技術（componet object model組件對象模型和Distributel COM 分布式組件對象模型），相比DDE等接口，它解決了運行速度和多臺計算機傳輸問題，為通用的報務器/客戶器鏈接方式，實現即插即用。
OPC性能不斷提高，最新版本為OPC3.05版本，可做到基于以太網橫向信息交換和實現跨平臺（即與非微軟的平臺如Linux）的OPC應用，而且通過與EDDL合作，正在解決從底層到高層系統的互操作技術方案。
（3） 關于組態技術
組態一詞來自Configuration，它包括了配置、組態、結構、布局等含意，在自動化領域內，經常把硬件配置與軟件組態搭配稱謂，而且當今一般理解組態技術即指軟件組態，而且是面向控制策略的組態，是在基本控制算法基礎上構成的功能塊之間的軟連接，是功能塊與現場設備物理地址之間的連接，當然還包括類似儀表具體規格和參數的選擇。由此可見，這里講的軟件，并不是一般計算機的編制程序，而是專門為自動化工程師、工藝工程師設計的“工控編程”，以上所說的模塊化，實際上包含了硬件和軟件兩方面。這里所說“組態”是軟件模塊完成控制策略的面向最終用戶的集成技術的核心。現在的工控系統中，除了控制策略組態軟件以外，還有網絡組態、設備組態。一般工程中，新系統開工前采用離線組態方法，而在工廠投運進行小范圍調整時，采用在線組態方法，這樣的集成技術，將使工程施工周期大為縮短。
僅就控制策略組態而言，從DCS、PLC出現以來，工控編程的方法有多種，最流行的方法是“內部儀表”接線圖法的電氣盤的“梯形”圖法。通常采用便攜式手持編程器或使用PC機內裝組態工具軟件兩種方法進行組態，但各制造廠的產品組態工具軟件各不相同，組態方法也有差別，所以標準化工作在集成技術中就顯得很重要。在分批控制（包括連續控）中有ANSI/ISA-88.01---1995標準，在PLC中出現IEC61131-3，后者除用于離散控制外，也涵蓋了分批控制、連續控制，它提出5種編程語言，即指令表（IL）、梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）、結構化文本（ST）。這包括了文本編程和圖形化編程兩方面，而且SFC中文本和圖形兼備，這些已在許多DCS和PLC產品中實現，但通用性、可移植性還存在許多問題。近來又開展“工業過程測量和控制系統用功能標準”IEC61499項目，對IEC61131-3進行擴展，它是針對通過語言網絡互連的模塊化分布系統的體系結構的標準，是以數字技術為基礎的各種控制器在高層面上走向開放性的和應用程序可移植的標準。這是DCS、PLC、PAC、IPC等的發展趨勢。國內對控制器的控制引擎和數字引擎（實現對控制邏輯實時數據庫的解釋執行）技術的研究，將為執行TEC61131-3和TEC61499開創新的局面。
根據控制策略組態技術的基本思路，控制組態模板、人機界面組態等，直至先進控制和管控一體化系統都不能逐步采用組態技術，以便于系統工程師的應用。到系統工程師只需“點菜單”或“連線”等點擊方式就能組態各種系統時，系統集成技術就真正做到了“松軟集成”（Power to Integrete）了。
（4） 設備描述和設備管理
設備描述簡稱DD（device descriptions），是提作為數字化的現場設備間的互操作的應用行規，它使用現場設備間與主系統間的傳輸數據，如數據類型、參考語義、應用功能等能相互理解。設備描述是由設備描述語言DDL實現的，基金會現場總線（FF，foundation fieldbus）的現場設備采用可讀的結構文本，用DDL編寫的設備描述的源程序，經設備描述編譯器轉化成機器可讀的輸出文件，控制系統從而理解各制造商的設備的數據意義。這類似于PC機與打印機之間的驅動程序，一個現場總線的現場儀表在接線完成之后，還需要把相應的DD“驅動程序”裝在主機上，主機和現場儀表之間就可以互操作了。設備描述技術經歷了一段時間發展，現場總線基金會等組織在DDL基礎上形成EDDL曲柄04年成為國際標準IEC61804 EDDL，提供基本構件約16種，即塊、變量、數組（陣列）、條目數組、記錄、數集、變量表、程序、域、響應代碼、方法、單元關系、刷新關系、整體寫入關系、菜單、編輯顯示等，目前FF基金會已完成了與過程控制有關的溫度、壓力、流量等檢測儀表和執行器的現場設備的設備描述，而且有378種現場設備和17種主機系統通過互操作性的認證。現FF等3家又與OPC組織合作，開展EDDL的第二階段的研發工作。羅克韋爾公司為首的ODVA組織完成了與離散控制有關的半導體設備、氣動閥、交流驅動設備、位置控制器等的設備描述。
另外，1999年IVEI（德國電工器材公會）和Profibus國際組織提出了FDT（field device tool，現場設備工具）技術規范，得到了ABB、E+H、羅克韋爾、英維思等公司的支持，它獨立于FF等的設備集成技術，所以很受人們矚目。他們說該技術可以兼容EDDL，用戶只好拭目以待。近悉，EDDL與FDL將開展合作。
由于設備描述技術的發展，使自動化儀表數字化、智能化進入一個新階段，即將設備控制信息、運行狀態信息及設備安裝信息集成在設備管理系統中。近來興起的設備管理系統一般均為在DCS系統（或稱主系統）基礎上增加一個內裝AMS（asset management solution）設備管理系統軟件的顯示操作站，掛在同一局域網中，完成現場設備維護工作，即完成設備組態管理、故障診斷、調試標定所連設備，以及自動維護系統的設備數據庫，這把上面提到的MES/ERP層的部分功能在這里實現了，使管控一體化在此提前走向實用。
3，結束語
系統集成和集成了的系統原文為System Integration 和 Integrated Sytem，這對最終用戶來說是有些不一樣。最終用戶是要求得到符合自己應用需求的系統，是要求得到解決方案（solution），是要求實現交鑰匙工程，所以應明確是要求得到“Integrated Sytem”，即集成好了的系統。對于以上所述的集成技術諸項應該了解，但不必自己要自己去“從原材料”出發去集成，大量集成的工作應該讓制造商、集成商去完成。
這里說到工程實施過程應該有“集成”的意識，這也是完成一個自動化工程的關鍵。應該分條條塊塊，分工合作；應該以串行方式為主，并行方式為輔；應把技術隊伍的培養貫徹始終，做到人的集成、管理集成、技術集成，人、財、物形成一個整體；做到階段集成、工程實施階段集成、維護期的集成，使全生命周期貫穿著集成的思想。
“數字化工廠”主要指工廠運行信息的采集、存儲、控制等數字化，這可以說是物理對象數字化，工作對象數字化，而對于工廠建設過程中的數字化信息留存及全生命周期信息不斷加載，這對于工廠運行也很重要。有研究表明，工廠運行費用的70%與生命周期有關。而過去的工程實施“集成”過程中，由于規劃設計、施工安裝、開車調試、運行人員分割，可以說信息截流嚴重，這對“70%”費用的使用和節約，是太不利了。所以從系統工程的角度看，集成化的工程實施，在一定程度上比集成化的產品更重要。所以“集成化”應引起我們重視。
