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我国第一台智能可编程序调节器的诞生

我国第一台智能可编程序调节器的诞生

作者:jzht    来源:未知    发布时间:2019-03-14 12:00    浏览量:

我国第一台智能可编程序调节器的诞生

仪表圈

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功能介绍 仪表圈——仪表人自己的圈子。仪表圈,互联网知识型社群,连接各行各业仪表人,平等、自由。仪表人分享着彼此的专业知识、经验和见解,与仪表人一起通过仪表圈享受自由连接,去分享、去创造。

 

微处理器模板国内稀缺,重庆工业自动化仪表研究所初次接触

     20世纪70年代末,在改革开放的形势下,微处理器开始被引进。1979年,我当时所在的机械部重庆工业自动化仪表研究所从机械部分配到了一些微处理器模板,是摩托罗拉公司的产品,我们电动仪表室也争取到了几块。在那个年代,进口的微处理器模板是非常稀少和宝贵的,每块模板在机械部仪表局都有备案,所以课题组的人员与所里签订了保证不损坏模板的责任保证书。

微处理器调节器攻关课题组成立

     在所长马少梅的主持下,所里成立了微处理器调节器攻关课题组。课题组由张家骏、杨林、梅露和我组成,张家骏任组长,并负责总体设计和软件设计,杨林和我负责硬件调试。当时,对微处理器还不甚明白,我们请工控机室的同事进行计算机知识扫盲,从最基本的二进制知识入手,二十进制转换、二十六进制转换、二进制加减乘除运算、小数点的处理,符号位的处理,CPU|(摩托罗拉公司的M6800)、A/D D/A I/O、通讯等,一点一点啃下来。

历经艰难险阻,第一台智能可编程序调节器成功问世

     当时编程很困难,一块摩托罗拉的学习板(Kit板)上只有1KBRAM容量,没有汇编语言,也没有C语言,没有仿真功能,只能用二进制码键入RAM,然后将EPROM插到烧写ROM的插座中,将程序写入EPROM。大一点容量的程序要分成一个一个的小程序,分多次写入,再将EPROM插到CPU板上。运行后,看软件有没有错误,如有错误,则用紫外灯管将EPROM中的信息擦除掉,再将修改后的程序写入EPROM。程序有了错,只能在纸上从二进制码的程序清单中一步一步地检查,看错在什么地方。有时要查好几天才能找到一个错误。

     硬件调试也同样碰到很多困难。数字电路不像模拟电路,模拟电路只要用示波器和万用表就能判断线路的运行情况,有了故障也容易检查。但当时没有逻辑分析仪,有了问题只能用示波器一点一点地看,或用示波器检查触发脉冲信号或者电平高低,再以万用表(只有模拟万用表)加人工判断,找出问题,解决问题。我们每天在实验室都要工作到晚上910点钟,星期天也不休息。当时的工作气氛非常好,有什么问题可以公开讨论,各抒己见,直到弄懂为止,没有任何的保留,每个人都得益匪浅,进步很快。

加上车间师傅的大力协助,第一台智能可编程序调节器于1980年问世了。整个仪表由CPU板、A/D D/A板、 I/O板、电源板、PVSV显示表头、阀位指示表组成。A/D D/A模板各有4个输入/输出通道,都是12位的。I/O板有16个输入/输出通道,一个RS-232通讯口(当时这个通讯功能在现场用不上)。限于当时的技术水平,初次研制微处理器调节器时,软件内容还不大丰富,比起后几年引进的单回路可编程调节器,技术水平上的差距还是有很大的,但是我们还是进入了国内智能调节器的新时代。

比起模拟调节器的性能,智能调节器毕竟先进多了。比如在PID的控制模式上,设计了一般增量型控制和微分先行控制。PID控制中增添了抗积分饱和与积分分离方式以及输出部分报警上、下限调整,4~20mADC1~5VDC输出限幅调整。为了消除生产过程中参数受外部干扰的影响,程序中设计了多种滤波方法,如平均法、中值法、一阶递推法等,这些内容可灵活精确地设置,这在模拟仪表中是无法实现的。整个设计是百分之百的仪表化,面板设计完全同于DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表中的调节器(只是在内部有几个设定键,但很简单),使仪表操作十分简单,深受仪表操作人员的欢迎。

课题组人员群策群力,立志攻克难关,反复进行编程测试

     为了保证仪表的质量,我们对仪表进行了严格的审核,当时没有EMC(电磁兼容)的射频辐射和传导抗扰度的试验方法,只能以步话机近距离进行试验,还有用手枪钻在一个电源插座上频繁开关进行试验,看对仪表有无影响。其他的模拟仪表的试验内容也都做了。张家骏是一个能力非常强的人,在短短的几个月里,他就熟练地掌握了二进制的编程方法,将它们编成控制程序,反反复复地调试。特别是PID调节,比较了完全微分方程与不完全微分方程,最后证明只能用不完全微分方程。计算用的是定点运算,如何定字长,保留位数、符号位的处理等进行了大量计算试验。今天看起来这些均很简单,可在当时都没有可借鉴的。

课题组群策群力,攻克了一个又一个难关。杨林女士当时女儿还小,她爱人又不在重庆工作,她每天在办公室工作到晚上910点,女儿没人照顾怎么办?于是她就将办公室的椅子拼放在一起,让女儿睡在上面,夜里离开办公室时,将女儿用衣服一包,就抱回家去,真是辛苦极了。马少梅和党委书记李培玉、总工程师谢兆盈经常来看我们,聊聊情况,看有什么困难需要所里帮助解决,同时也鼓励大家努力工作,早日拿出成绩。室主任牟晶经常晚上陪着大家一起做实验。

样机测试工作完成,市场需求量大

      1981年初,3台样机完成了测试工作,由所科研计划处联系在贵州省遵义市的906厂(钛冶炼厂)作现场试用。19816月,我们课题组4人来到了906厂,该厂的钛金属提炼的原料是四氧化钛,液状的,通过还原反应成为海绵钛。以前用的是前苏联电子管式的仪表,控制方式落后,成品率低。我们的任务就是用新研制的仪表代替那些老式仪表,提高生产效率。

906厂试点困难重重,条件艰苦,多方测试,全国第一台智能可编程序调节仪研发成功和现场投运成功

     906厂是个老企业,是20世纪50年代由前苏联援建的,虽然地处山区,但工艺技术力量是很强的,技术人员都是清华大学、北京大学、上海交通大学、复旦大学等全国重点大学的毕业生。由于年久失修,自控部很落后,多年没有改进,大部分都是手动操作。这也限于那个年代的客观条件,工厂的生产条件非常艰苦,这是我们原先没有估计到的。生产工艺管道陈旧,很多地方有渗漏。由于原料是四氯化钛,腐蚀性非常强,空气中经常充满呛人的氯气。阴天的时候,厂房内一片白濛濛,泄露出来的氯气散发不出去,人的呼吸都感到困难,眼睛也睁不开。生产车间每人都有一个防毒面具,情况严重时戴上;程度轻的时候,如果感到嗓子难受,到厂医院领“非那根”止咳药和廉价白酒,喝一口,让人的嗓子麻木一会儿。

在这种条件下,课题组人员真可谓发挥了“一不怕吃苦,二不怕死”的精神,在厂里跟操作人员一起,实行三班倒,跟值班守在自控室,一是跟踪控制过程,随时解决出现的一些问题,如:PI参数的调整;二是教会操作人员如何使用仪表和维护仪表。

     在这个过程中,张家骏的作用特别突出,他是西安交通大学1961年毕业的高材生,当时还是一机部仪表局DDZ-Ⅲ型电动单元仪表现场中试组组长。他扎实的自控系统理论基础和现场调试应用经验,对智能可编程序调节器的现场应用起到了极大的作用,也使我从中学到了许多实际应用知识,非常令人佩服。因为张家骏不但理论知识和经验非常丰富,而且一点都不保守,问他什么,他都会毫无保留地告诉你,这对我以后进行智能调节仪表的研发和现场应用都有了极大的帮助。

     19819月,我们顺利结束了在906厂的工作,圆满完成了任务。通过几个月的应用,证明我们研制的智能可编程序调节仪表完全满足钛冶炼还原炉的控制要求,提高了生产效率和产品合格率,节约了能源(具体数据因时隔太久,记不清了)。当时906厂对我们的评价是很高的,临离厂时,厂里举行了隆重的欢送会。

     回到所里,所领导热烈地迎接了我们,并举行座谈会。不久,机械部发来贺电,祝贺”全国第一台智能可编程序调节仪研发成功和现场投运成功“。当时科研成果评奖制度还未开始,没有评奖。后来906厂又陆续向我们所买了几台。

再接再厉,四回路可编程序调节器研制成功,并进行批量生产

     在此基础上,重庆工业自动化仪表研究所电动仪表室的同事们开发成功了“四回路可编程序调节器”,并专门组织了生产班子,进行批量生产,取得了不错的经济效益。“四回路可编程序调节器”获得了国家科技进步二等奖,这时我已调回上海工业自动化仪表研究所工作。

     重庆工业自动化仪表研究所可编程智能调节仪表的研发成功与生产、转让,极大地推动了我国智能化调节仪表事业的发展。这与当时研究所所长马少梅的正确领导和支持是分不开的(马少梅后来调任机械部仪表司任总工程师,他在苏联学习期间,其导师是世界三大自控理论权威之一)。

 


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