鄔惠峰：提供可編程控制器的國(guó)產(chǎn)方案

  

鄔惠峰  杭電供圖

在現(xiàn)代化的工廠里，不同的機(jī)械臂正在協(xié)作工作，每個(gè)機(jī)械臂背后對(duì)應(yīng)著一個(gè)相當(dāng)于大腦的控制器（PLC）。目前看來，不同大腦操控不同手臂。但一些復(fù)雜任務(wù)要求兩個(gè)手臂協(xié)作，這時(shí)是一個(gè)大腦操控制兩個(gè)手臂，還是兩個(gè)大腦操控兩個(gè)手臂？哪個(gè)更好更快呢？

這也是未來工廠要解決的問題。為此，杭州電子科技大學(xué)教授鄔惠峰團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)以任務(wù)為中心的集成控制器，希望實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯、運(yùn)動(dòng)、圖像處理、人工智能等領(lǐng)域的融合應(yīng)用。日前，鄔惠峰入選中國(guó)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)年會(huì)公布“2021中國(guó)自動(dòng)化領(lǐng)域年度人物”。

“如果國(guó)外斷供怎么辦？”

2006年，鄔惠峰從浙江大學(xué)博士畢業(yè)后加入杭電教授嚴(yán)義的團(tuán)隊(duì)，正式走上科研路。

嚴(yán)義現(xiàn)任PLCopen中國(guó)區(qū)主席。PLC即可編程邏輯控制器，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，已被廣泛應(yīng)用于各種裝備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制中。長(zhǎng)期以來，PLC的核心技術(shù)被國(guó)外企業(yè)控制。

“PLC是工廠自動(dòng)化的大腦，如果國(guó)外斷供怎么辦？”嚴(yán)義向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》介紹了當(dāng)時(shí)決定深研PLC時(shí)的心境。

鄔惠峰是PLC“中國(guó)解決方案執(zhí)行者”的核心成員，負(fù)責(zé)軟件開發(fā)。他說：“國(guó)外進(jìn)口的PLC及其集成開發(fā)環(huán)境（平臺(tái)軟件），我們只能用其部分功能，但更多應(yīng)用需要進(jìn)入PLC的核心，所以我們決定自主研發(fā)軟件，讓中國(guó)人掌握PLC的核心。”

2006～2010年，在嚴(yán)義的總體設(shè)計(jì)思路指導(dǎo)下，鄔惠峰負(fù)責(zé)具體實(shí)現(xiàn)。他回憶道：“幾乎每前進(jìn)一步都是困難重重，圖形語言的編譯尤其難，進(jìn)口的PLC只能看到外面，里面的架構(gòu)設(shè)計(jì)要自己去思考，幸運(yùn)的是我們最終攻克了這些難關(guān)。”

嚴(yán)義團(tuán)隊(duì)研發(fā)的CASS平臺(tái)軟件，是中國(guó)工業(yè)軟件在PLC上的重大突破，提供了PLC的中國(guó)“芯”。

鄔惠峰介紹，CASS平臺(tái)軟件可以支持多種國(guó)產(chǎn)CPU構(gòu)造全自主的可編程控制器，平臺(tái)支持用圖形化形式開發(fā)，并自動(dòng)生成PLC程序。也就是俗稱的通過“拼圖、搭積木”自動(dòng)生成控制程序代碼，這一點(diǎn)對(duì)工廠普通技術(shù)人員“尤其友好”。

目前，CASS平臺(tái)軟件已經(jīng)推廣至國(guó)內(nèi)上百家企業(yè)應(yīng)用，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益累計(jì)達(dá)數(shù)十億元以上。嚴(yán)義團(tuán)隊(duì)的學(xué)科公司——義益鈦迪借助CASS平臺(tái)軟件生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)二十余萬基站動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)上成功獲得應(yīng)用。

“經(jīng)常下工廠做研發(fā)”

2021年，鄔惠峰領(lǐng)銜完成的大型復(fù)雜光學(xué)級(jí)零件注塑成型工藝與裝備的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目獲得浙江省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。這也是他和團(tuán)隊(duì)十五年磨一劍，專注做PLC研究和產(chǎn)業(yè)化的結(jié)果。

“現(xiàn)在的PLC與最初的PLC相比，內(nèi)涵和外延已經(jīng)大不相同。”鄔惠峰解釋道，早期的PLC是邏輯控制，現(xiàn)在則進(jìn)入運(yùn)動(dòng)控制、視覺控制階段。“前人也許根本想不到現(xiàn)在的PLC能做出如此精密復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制。”

鄔惠峰以注塑機(jī)為例介紹，注塑機(jī)用于生產(chǎn)高端塑料設(shè)備，如汽車車燈、全景天窗、顯示屏、深海探測(cè)器的視窗為代表的光學(xué)級(jí)塑料零件。不同于普通塑料產(chǎn)品，光學(xué)級(jí)塑料零件對(duì)耐壓、透明等技術(shù)指標(biāo)要求高，進(jìn)而要求生產(chǎn)這些零件的注塑機(jī)要完成大量復(fù)雜、連貫、精細(xì)的加工工作。

鄔惠峰團(tuán)隊(duì)研發(fā)的CASS平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)出的PLC控制器，填補(bǔ)了我國(guó)大型復(fù)雜光學(xué)級(jí)零件注塑成型工藝與裝備的空白。合作方泰瑞機(jī)器總工程師周宏偉感嘆道：“我們的大型注塑機(jī)裝備再也不怕外國(guó)斷供了。”

這些年來，鄔惠峰一直保持“經(jīng)常下工廠做研發(fā)”的習(xí)慣。在泰瑞機(jī)器做大型注塑機(jī)研發(fā)時(shí)，鄔惠峰經(jīng)常在注塑機(jī)旁一觀察就是3～5個(gè)小時(shí)。“控制器要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作越來越復(fù)雜，這也對(duì)安全穩(wěn)定性的要求更高。只有親自觀察，才能設(shè)計(jì)出最好的動(dòng)作方案。”鄔惠峰說。

理論和實(shí)踐凝練論文

在鄔惠峰和他的團(tuán)隊(duì)看來，首先是要解決實(shí)際問題，做出成功產(chǎn)品，為國(guó)家工業(yè)控制領(lǐng)域創(chuàng)造價(jià)值，等產(chǎn)品成果有所積累，將背后的理論和實(shí)踐探索凝練起來，就是一篇高質(zhì)量論文。

“早些年自己可能會(huì)被認(rèn)為‘不務(wù)正業(yè)’，當(dāng)時(shí)主要在工廠做工業(yè)控制，論文寫得較少。這些年，我把解決實(shí)際問題背后的思考寫進(jìn)了論文里，這些文章以理論突破和實(shí)際案例為基礎(chǔ)，受到工業(yè)領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威期刊的認(rèn)可�，F(xiàn)在看來，這條路走對(duì)了。”鄔惠峰說。

由于在PLC控制器領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)，鄔惠峰主持了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基于邊緣計(jì)算的可編程邏輯控制器（PLC）》國(guó)家重大項(xiàng)目，負(fù)責(zé)起草了工業(yè)機(jī)器人可編程控制器軟件開發(fā)平臺(tái)程序的XML交互規(guī)范國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。他同時(shí)還是國(guó)際電工協(xié)會(huì)（IEC）可編程系統(tǒng)工作組成員，曾作為唯一的中國(guó)代表參加PLC（可編程邏輯控制）領(lǐng)域國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定。

“可編程控制器在現(xiàn)在和未來的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域均大有作為，能做的事太多了，但還有很多事還沒做。”鄔惠峰感嘆道，工業(yè)控制國(guó)產(chǎn)替代任重道遠(yuǎn)，我們要在可編程控制系統(tǒng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定領(lǐng)域?yàn)橹袊?guó)贏得話語權(quán)。”