戈劍老先生參與了我國第一臺智能可編程序調節(jié)器的研究開發(fā)工作，戈老在本文回顧了當時研發(fā)我國第一臺智能可編程序調節(jié)器的經歷和過程，為后來的儀表人了解和記住這段歷史提供了鮮活文字資料。
重慶工業(yè)自動化儀表研究所初次接觸微處理器模板
20世紀70年代末，在改革開放的形勢下，微處理器開始被引進。1979年，我當時所在的機械部重慶工業(yè)自動化儀表研究所從機械部分配到了一些微處理器模板，是摩托羅拉公司的產品，我們電動儀表室也爭取到了幾塊。在那個年代，進口的微處理器模板是非常稀少和寶貴的，每塊模板在機械部儀表局都有備案，所以課題組的人員與所里簽訂了保證不損壞模板的責任保證書。
微處理器調節(jié)器攻關課題組成立
在所長馬少梅的主持下，所里成立了微處理器調節(jié)器攻關課題組。課題組由張家駿、楊林、梅露和我組成，張家駿任組長，并負責總體設計和軟件設計，楊林和我負責硬件調試。當時，對微處理器還不甚明白，我們請工控機室的同事進行計算機知識掃盲，從最基本的二進制知識入手，二十進制轉換、二十六進制轉換、二進制加減乘除運算、小數(shù)點的處理，符號位的處理，CPU(摩托羅拉公司的M6800)、A/D 、D/A、 I/O、通訊等，一點一點啃下來。
歷經艱難險阻，第一臺智能可編程序調節(jié)器成功問世
當時編程很困難，一塊摩托羅拉的學習板(Kit板)上只有1KB的RAM容量，沒有匯編語言，也沒有C語言，沒有仿真功能，只能用二進制碼鍵入RAM，然后將EPROM插到燒寫ROM的插座中，將程序寫入EPROM。大一點容量的程序要分成一個一個的小程序，分多次寫入，再將EPROM插到CPU板上。運行后，看軟件有沒有錯誤，如有錯誤，則用紫外燈管將EPROM中的信息擦除掉，再將修改后的程序寫入EPROM。程序有了錯，只能在紙上從二進制碼的程序清單中一步一步地檢查，看錯在什么地方。有時要查好幾天才能找到一個錯誤。
硬件調試也同樣碰到很多困難。數(shù)字電路不像模擬電路，模擬電路只要用示波器和萬用表就能判斷線路的運行情況，有了故障也容易檢查。但當時沒有邏輯分析儀，有了問題只能用示波器一點一點地看，或用示波器檢查觸發(fā)脈沖信號或者電平高低，再以萬用表（只有模擬萬用表）加人工判斷，找出問題，解決問題。我們每天在實驗室都要工作到晚上9、10點鐘，星期天也不休息。當時的工作氣氛非常好，有什么問題可以公開討論，各抒己見，直到弄懂為止，沒有任何的保留，每個人都得益匪淺，進步很快。
加上車間師傅的大力協(xié)助，第一臺智能可編程序調節(jié)器于1980年問世了。整個儀表由CPU板、A/D 、D/A板、 I/O板、電源板、PV、SV顯示表頭、閥位指示表組成。A/D 、D/A模板各有4個輸入/輸出通道，都是12位的。I/O板有16個輸入/輸出通道，一個RS-232通訊口(當時這個通訊功能在現(xiàn)場用不上)。限于當時的技術水平,初次研制微處理器調節(jié)器時，軟件內容還不大豐富，比起后幾年引進的單回路可編程調節(jié)器，技術水平上的差距還是有很大的，但是我們還是進入了國內智能調節(jié)器的新時代。
比起模擬調節(jié)器的性能，智能調節(jié)器畢竟先進多了。比如在PID的控制模式上，設計了一般增量型控制和微分先行控制。PID控制中增添了抗積分飽和與積分分離方式以及輸出部分報警上、下限調整，4-20mADC或1-5VDC輸出限幅調整。為了消除生產過程中參數(shù)受外部干擾的影響，程序中設計了多種濾波方法，如平均法、中值法、一階遞推法等，這些內容可靈活精確地設置，這在模擬儀表中是無法實現(xiàn)的。整個設計是百分之百的儀表化，面板設計完全同于DDZ-Ⅲ型電動單元組合儀表中的調節(jié)器(只是在內部有幾個設定鍵，但很簡單)，使儀表操作十分簡單，深受儀表操作人員的歡迎。
課題組人員群策群力，立志攻克難關，反復進行編程測試
為了保證儀表的質量，我們對儀表進行了嚴格的審核，當時沒有EMC(電磁兼容)的射頻輻射和傳導抗擾度的試驗方法，只能以步話機近距離進行試驗，還有用手槍鉆在一個電源插座上頻繁開關進行試驗，看對儀表有無影響。其他的模擬儀表的試驗內容也都做了。張家駿是一個能力非常強的人，在短短的幾個月里，他就熟練地掌握了二進制的編程方法，將它們編成控制程序，反反復復地調試。特別是PID調節(jié)，比較了完全微分方程與不完全微分方程，最后證明只能用不完全微分方程。計算用的是定點運算，如何定字長，保留位數(shù)、符號位的處理等進行了大量計算試驗。今天看起來這些均很簡單，可在當時都沒有可借鑒的。
課題組群策群力，攻克了一個又一個難關。楊林女士當時女兒還小，她愛人又不在重慶工作，她每天在辦公室工作到晚上9、10點，女兒沒人照顧怎么辦？于是她就將辦公室的椅子拼放在一起，讓女兒睡在上面，夜里離開辦公室時，將女兒用衣服一包，就抱回家去，真是辛苦極了。馬少梅和黨委書記李培玉、總工程師謝兆盈經常來看我們，聊聊情況，看有什么困難需要所里幫助解決，同時也鼓勵大家努力工作，早日拿出成績。室主任牟晶經常晚上陪著大家一起做實驗。
樣機測試工作完成，市場需求量大
1981年初，3臺樣機完成了測試工作，由所科研計劃處聯(lián)系在貴州省遵義市的906廠(鈦冶煉廠)作現(xiàn)場試用。1981年6月，我們課題組4人來到了906廠，該廠的鈦金屬提煉的原料是四氧化鈦，液狀的，通過還原反應成為海綿鈦。以前用的是前蘇聯(lián)電子管式的儀表，控制方式落后，成品率低。我們的任務就是用新研制的儀表代替那些老式儀表，提高生產效率。
全國第一臺智能可編程序調節(jié)儀研發(fā)成功和現(xiàn)場投運成功
906廠是個老企業(yè)，是20世紀50年代由前蘇聯(lián)援建的，雖然地處山區(qū)，但工藝技術力量是很強的，技術人員都是清華大學、北京大學、上海交通大學、復旦大學等全國重點大學的畢業(yè)生。由于年久失修，自控部很落后，多年沒有改進，大部分都是手動操作。這也限于那個年代的客觀條件，工廠的生產條件非常艱苦，這是我們原先沒有估計到的。生產工藝管道陳舊，很多地方有滲漏。由于原料是四氯化鈦，腐蝕性非常強，空氣中經常充滿嗆人的氯氣。陰天的時候，廠房內一片白濛濛，泄露出來的氯氣散發(fā)不出去，人的呼吸都感到困難，眼睛也睜不開。生產車間每人都有一個防毒面具，情況嚴重時戴上；程度輕的時候，如果感到嗓子難受，到廠醫(yī)院領“非那根”止咳藥和廉價白酒，喝一口，讓人的嗓子麻木一會兒。
在這種條件下，課題組人員真可謂發(fā)揮了“一不怕吃苦，二不怕死”的精神，在廠里跟操作人員一起，實行三班倒，跟值班守在自控室，一是跟蹤控制過程，隨時解決出現(xiàn)的一些問題，如：P、I、D 參數(shù)的調整；二是教會操作人員如何使用儀表和維護儀表。
在這個過程中，張家駿的作用特別突出，他是西安交通大學1961年畢業(yè)的高材生，當時還是一機部儀表局DDZ-Ⅲ型電動單元儀表現(xiàn)場中試組組長。他扎實的自控系統(tǒng)理論基礎和現(xiàn)場調試應用經驗，對智能可編程序調節(jié)器的現(xiàn)場應用起到了極大的作用，也使我從中學到了許多實際應用知識，非常令人佩服。因為張家駿不但理論知識和經驗非常豐富，而且一點都不保守，問他什么，他都會毫無保留地告訴你，這對我以后進行智能調節(jié)儀表的研發(fā)和現(xiàn)場應用都有了極大的幫助。
1981年9月，我們順利結束了在906廠的工作，圓滿完成了任務。通過幾個月的應用，證明我們研制的智能可編程序調節(jié)儀表完全滿足鈦冶煉還原爐的控制要求，提高了生產效率和產品合格率，節(jié)約了能源(具體數(shù)據(jù)因時隔太久，記不清了)。當時906廠對我們的評價是很高的，臨離廠時，廠里舉行了隆重的歡送會。
回到所里，所領導熱烈地迎接了我們，并舉行座談會。不久，機械部發(fā)來賀電，祝賀”全國第一臺智能可編程序調節(jié)儀研發(fā)成功和現(xiàn)場投運成功“。當時科研成果評獎制度還未開始，沒有評獎。后來906廠又陸續(xù)向我們所買了幾臺。
再接再厲，四回路可編程序調節(jié)器研制成功，并進行批量生產
在此基礎上，重慶工業(yè)自動化儀表研究所電動儀表室的同事們開發(fā)成功了“四回路可編程序調節(jié)器”，并專門組織了生產班子，進行批量生產，取得了不錯的經濟效益?！八幕芈房删幊绦蛘{節(jié)器”獲得了國家科技進步二等獎，這時我已調回上海工業(yè)自動化儀表研究所工作。
重慶工業(yè)自動化儀表研究所可編程智能調節(jié)儀表的研發(fā)成功與生產、轉讓，極大地推動了我國智能化調節(jié)儀表事業(yè)的發(fā)展。這與當時研究所所長馬少梅的正確領導和支持是分不開的(馬少梅后來調任機械部儀表司任總工程師，他在蘇聯(lián)學習期間，其導師是世界三大自控理論權威之一)。
作者：戈劍，高級工程師，原為機械部重慶工業(yè)自動化儀表研究所第四研究室科研人員，長期從事調節(jié)控制儀表系統(tǒng)研究開發(fā)工作。后調機械部上海工業(yè)自動化儀表研究所工作。
《飛鴻踏雪泥》收錄的文章多是以第一人稱記述，是我國儀表和自動化人的親身經歷、親手所為、親眼所見，這些文稿、照片是新中國成立60多年來我國儀表和自動化事業(yè)發(fā)展歷史的寶貴素材。一篇篇文稿飽含深情的記錄著歷史，一張張凝聚并喚起記憶的老照片，將我們的思緒帶回到了60多年歷史進程中。那些曾經的人和事，不僅讓人們領悟了歷史賦予的深意，更讓人們體會到在“人”“事”之中所蘊含的規(guī)律和精神。
但是，儀表人的故事能進入報紙、雜志、電視、網絡等大眾傳媒的卻不多，“會道的一縷藕絲牽大象，盲修者千鈞鐵桿打蒼蠅”，儀表自動化專業(yè)就是這一縷細細的藕絲，儀表自動化人常常成為幕后英雄，容易被世人遺忘，其成功的經驗和失敗的教訓也有可能隨風飄散。
