IEC 632062024 工业过程控制系统记录器试验和性能评价标准立项发展报告

工业过程控制系统记录器试验和性能评价标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Industrial-ProcessControlSystems-Recorders-TestingandPerformanceEvaluation摘要关键词：工业过程控制；记录器；试验方法；性能评价；IEC标准；测量与控制；标准化Keywords:Industrial-processcontrol;Recorders;Testingmethods;Performanceevaluation;IECstandards;Measurementandcontrol;Standardization1引言1.1立项背景工业过程控制系统作为现代制造业、能源、化工、冶金等流程工业的核心基础设施，其运行状态监测、工艺参数记录和数据分析构成了生产管理与优化决策的基础。记录器（Recorders）作为系统中不可或缺的测量与记录设备，承担着对温度、压力、流量、液位等关键过程参数的连续采集、显示、记录和存储功能，其性能直接关系到过程控制的精度和生产安全。近年来，随着物联网技术、边缘计算和数字化孪生等新技术的快速发展，工业记录器在形态和功能上发生了深刻变革。传统的纸质记录仪和无纸记录仪正在向具备网络通信、数据分析和远程监控功能的智能化记录设备演进。然而，IEC在记录器性能评价方面的既有标准体系——如IEC60873等——主要针对早期模拟式记录器制定，已难以满足当前对数字式、网络化记录器进行全面、准确、可量化的性能评价需求。在此背景下，IEC第65技术委员会（TC65:Industrial-processmeasurement,controlandautomation）下属的SC65B分技术委员会启动了IEC63206标准的制定工作。该标准旨在建立一个涵盖各类记录器、适应技术发展、具有可操作性的统一试验和性能评价框架，推动记录器产品在设计、制造、检验和使用全生命周期的规范化与国际化。1.2标准基本信息-标准编号：IEC63206:2024-标准全称：工业过程控制系统记录器试验和性能评价-英文名称：Industrial-processcontrolsystems-Recorders-Testingandperformanceevaluation-标准状态：现行（Active）-发布机构：国际电工委员会（IEC）-发布日期：2024年12月11日-发布年份：2024年-标准性质：国际标准-语言版本：英语+法语-ICS分类号：工业过程的测量和控制-技术归口：IEC/TC65（工业过程测量、控制和自动化技术委员会）/SC65B（过程控制和自动化设备分技术委员会）2标准技术内容2.1标准范围与适用对象IEC63206:2024明确规定了工业过程控制系统中记录器的试验方法和性能评价准则。该标准适用于以下类型的记录器：-模拟输入信号记录器（如4-20mA、热电偶、热电阻信号输入）；-数字输入信号记录器（如开关量、脉冲量、通信协议数据输入）；-混合输入型记录器（同时支持模拟和数字输入的记录设备）；-无纸记录器与带纸记录器；-具有网络通信功能的智能化记录器。标准建立了一套统一的试验和评价框架，通过标准化试验方法和性能指标量化评估记录器的各项功能表现。2.2术语和定义为实现国际间的统一理解与应用，标准在第3章对关键术语进行了规范化定义，主要包括：-记录器（Recorder）：能够接收一个或多个输入信号，并以图形、数字或其他可视形式展示并存储信息的设备；-基本误差（Basicerror）：在规定工作条件下，记录器的显示值与标准输入真值之间的最大偏差；-死区（Deadband）：当输入信号改变方向时，输出不发生变化的最大输入变化区间；-量程（Span）：记录器输入信号上限值与下限值之间的代数差；-响应时间（Responsetime）：从输入信号阶跃变化到记录器输出达到最终稳定值的规定百分比所需的时间；-漂移（Drift）：在规定时间内，在恒定输入和环境条件下，记录器输出的渐进变化量；-采样周期（Samplinginterval）：记录器对输入信号进行连续两次采样之间的时间间隔；-数据保持（Dataretention）：在断电或故障条件下，记录器内部存储数据能够保持完整的能力。2.3试验条件与要求标准对试验环境条件做出了严格规定，确保试验结果的可比性和可重复性：-环境温度：基准试验温度为23℃±2℃（可选20℃±2℃），相对湿度控制在45%～75%范围内；-供电条件：交流供电电压波动不超过额定值的±10%，频率波动不超过额定值的±1%；-电磁兼容条件：试验区域应避免强电磁干扰源的影响；-预热时间：试验前记录器应在额定供电条件下预热不少于30分钟；-标准仪器精度要求：用于校准和测试的标准仪器的精度应高于被测记录器允许误差的1/3。2.4主要试验方法标准系统规定了以下核心试验方法：（1）指示误差试验在量程范围内均匀选取不少于5个试验点（包括下限值、上限值及三个中间值），分别进行正行程和反行程测试。记录显示值与标准信号源实际值之差，计算基本误差、回差和死区。（2）记录误差试验通过标准信号源输入已知信号，对记录曲线或数字存储数据进行比对分析，评估记录误差。试验过程中应对记录速度、走纸速度（如适用）等参数进行控制。（3）阶跃响应试验施加阶跃输入信号（通常为量程的10%～90%或50%的阶跃变化），记录输出从初始值到达最终稳定值的规定百分比（如90%）所需的时间，以此确定记录器的响应时间特性。（4）漂移试验在恒定输入信号（通常为量程的50%）和额定环境条件下，连续运行规定时间（如4小时、24小时、72小时），定期记录输出值的变化情况，评估零点漂移和量程漂移。（5）环境影响试验模拟温度变化、湿度变化、振动等环境条件对记录器性能的影响。温度影响试验通常在额定工作温度范围内按每10℃为一个梯度进行测试；湿度影响试验依据相应IEC标准（如IEC60068系列）规定的试验方法执行。（6）电磁兼容性试验参照IEC61000系列标准进行静电放电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌（冲击）抗扰度等试验，确保记录器在工业电磁环境中能够正常工作。（7）数据存储与保持试验验证记录器在断电、重启、存储介质更换等情况下的数据完整性和持久性。记录器应具备在断电后存储数据至少6个月不丢失的能力（具体时长根据产品规格确定）。（8）通信功能试验针对具有通信功能的记录器，验证其通信协议的兼容性、数据传输的正确性及通信中断时的数据缓存能力。2.5性能评价指标体系标准建立了一套多维度性能评价指标体系，主要包含：|评价维度|核心指标|技术要求/参考||---------|---------|--------------||准确性|基本误差、回差、死区|各等级记录器对应不同允许误差范围||响应性能|阶跃响应时间、采样周期|根据应用需求确定等级，如采样周期≤1s||稳定性|零点漂移、量程漂移|在规定时间内（如24h）不超过允许变化范围||环境适应性|温度影响、湿度影响|满足IEC60068系列要求||可靠性|平均无故障工作时间（MTBF）|制造商应提供MTBF数据||通信性能|通信协议兼容性、数据传输准确率|数据误码率不超过规定限值||数据安全|数据保持、数据完整性|断电后数据保持≥6个月|标准的性能评价采用等级划分的方法，根据记录器的试验结果判定其所属性能等级，为不同应用场景的设备选型提供可量化依据。3标准的创新性与关键技术改进3.1覆盖新型记录器类型IEC63206:2024首次将带有网络通信功能的新型智能化记录器纳入标准适用范围，包括支持OPCUA、ModbusTCP、PROFINET等工业通信协议的数字式记录器。针对该类设备在通信能力和数据安全方面的新增性能试验方法是本标准的重大创新，填补了IEC标准体系在这一技术领域的空白。3.2引入数字化性能评价方法随着工业数据采集系统逐步向数字化、信息化方向发展，记录器的数据存储能力、信号处理准确性、信息安全保障等指标的重要性日益凸显。本标准在性能评价方法中融入了数字化测试手段，为评价新型记录器在复杂工业环境下的综合表现提供了科学依据。3.3统一国际试验标准IEC63206:2024首次构建了覆盖各种记录器类型的统一性能评价体系，解决了长期以来各制造厂商和用户由于参照标准不一致而产生的测试结果不可比问题，有利于国际贸易和工程应用中的设备选型和质量认定。此统一试验机制对于全球工业过程控制领域的技术进步和贸易往来具有重要的支撑意义。4主要参与单位4.1IEC/TC65与SC65B概况IEC63206:2024由国际电工委员会（IEC）第65技术委员会（工业过程测量、控制和自动化技术委员会，TC65）下属的SC65B分技术委员会（过程控制和自动化设备）负责制定。TC65是IEC中负责工业过程测量、控制和自动化领域标准制定的核心技术委员会，其工作范围涵盖：-过程工业中使用的测量、控制和自动化设备与系统；-与这些设备和系统相关的术语、定义和性能评价方法；-系统集成、通信协议和功能安全等方面的标准化工作。SC65B重点关注过程控制中使用的各类设备，包括传感器、变送器、执行器、记录器、控制器等，负责制定这些设备的通用要求和试验方法标准。4.2主要参与企事业单位介绍在IEC63206:2024的制定过程中，多个国家的标准化机构和行业领先企业深度参与了标准草案的起草、技术讨论和意见反馈工作。以下重点介绍一个主要贡献单位：日本横河电机株式会社（YokogawaElectricCorporation）横河电机株式会社成立于1915年，总部位于日本东京，是全球工业自动化与控制领域的领先企业之一。作为IEC/TC65和SC65B的积极成员单位，横河电机长期以来深度参与工业过程测量和控制领域国际标准的制定工作，多位技术专家担任IEC工作组召集人或项目负责人。在IEC63206:2024的制定过程中，横河电机凭借其在无纸记录器（如DX系列、GX系列等）研发和生产方面数十年的技术积累，为主要技术内容的起草提供了丰富的数据支撑和实践经验。尤其是在以下技术领域做出了突出贡献：-记录器精度试验方法：横河电机将其在精密测量领域的长期测试经验和数据分析方法引入标准框架，确保了试验方法的科学性和可操作性；-采样与数据存储性能评价：基于其数字化记录产品的技术特点，提出了采样周期、数据存储可靠性等关键指标的试验方案；-通信功能试验方法：结合其记录器产品在工业物联网环境中的应用实践，为网络化记录器的通信性能测试提供了方案建议。此外，来自德国西门子（Siemens）、美国艾默生（Emerson）、瑞士ABB等国际知名企业的技术专家也积极参与了该标准的讨论和制定工作，从不同技术维度和应用视角为标准内容的完善提供了重要支撑。5标准应用价值与行业影响5.1对工业数据质量管理的提升5.2对仪器仪表行业发展的推动对于记录器制造商而言，IEC63206:2024为企业在新产品研发阶段提供了明确的设计验证依据，帮助企业精准定位产品性能目标和市场方向。标准中的试验方法和评价体系可以用于产品出厂检验和型式试验，有助于企业实现产品质量的持续改进和技术创新。同时，统一的国际标准减少了各国标准差异带来的合规成本，有利于扩大产品的国际市场准入范围。5.3对智能制造与数字化转型的支撑在智能制造和工业互联网快速发展的背景下，生产过程的数字化、网络化和智能化对工业数据采集设备提出了更高要求。IEC63206:2024精准回应了这一时代需求，将通信功能和数据安全纳入评价体系，为智能制造场景下的设备选型提供了规范指导，为数字化转型战略的实施提供了基础设施层的技术保障。6结论与展望6.1总结IEC63206:2024是国际电工委员会在工业过程控制记录器试验和性能评价领域发布的一项重要的基础性国际标准。该标准的发布不仅填补了现行标准体系在新型数字化、网络化记录器性能评价方面的空白，也整合了信息技术与传统工业测量控制技术的相互融合。通过建立统一的试验方法和性能评价体系，该标准为工业记录器在全球范围内的设计制造、检验认证、工程选型和运维管理提供了权威的技术依据。标准的创新性主要体现在以下方面：一是首次系统性地将网络通信功能试验纳入记录器标准框架，充分考虑工业物联网环境下记录器角色的新定位；二是建立了一套涵盖准确性、响应性、稳定性、环境适应性、可靠性和安全性的多维度综合评价体系，为全生命周期质量管理提供了标准化工具。6.2未来发展方向展望未来，随着人工智能、边缘计算和数字孪生技术在工业领域的深度融合，工业记录器将向着更加智能化和自主化的方向持续演进。IEC63206标准的后续修订工作预计将重点关注以下方面：-智能分析功能的性能评价：如何在标准框架内评价记录器的内嵌数据分析功能和智能报警能力；-网络安全的强化要求：在工业信息安全形势日益严峻的背景下，进一步提高记录器在网络安全方面的性能要求；-新能源与绿色制造的特殊需求：面向新能源、储能等新兴领域对高精度数据记录的特殊要求，探索增设专用功能模块的可能性；-与IEC62443等安全标准的协同：实现性能评价与信息安全标准的有效衔接。参考文献[1]IEC63206:2024,Industrial-processcontrolsystems-Recorders-Testingandperformanceevaluation,InternationalElectrotechnicalCommission,2024.[2]I