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【工业追梦人】我的自动化控制专业从业故事

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发表于:2019/7/30 11:33:45
#0楼
引言
这是论坛的一个活动,让大家写一写自己从业以来的故事。我呢,在论坛里做传动版区版主工作已经10多年了。也应该响应活动的号召,讲一讲自己所经历的故事。大家交流,互相借鉴。其实,不管是谁,只要走进了这个专业,都应该是有故事的人。只不过,有的说了,有的不说。仅此而已。

一. 半路出家,走进了自动化专业应用领域。
作为50后,在我小学四年级即将毕业那年(1966年夏天),我们国家开始了一场史无前例的文革运动,学校停课了。到了1968年初,我们这些当年还没毕业的小学生,自动就升入中学,那时叫“复课闹革命”。直到1970年,文革运动还没有结束,我们初中毕业。那时毕业没有文凭,只有组织分配。当年全国政策是统一的,没有让我们上山下乡。而是国家统一分配进工厂做了一名产业工人。

那个年代,做一名产业工人是非常光荣的。尽管我们这些不满16岁年少学生,没有中学和小学的毕业文凭,没有学习更多该学的文化知识。但是时代,让我们走进了工厂成为了工人阶级的一员。很高兴的。直到1978年,我们国家改革开放,全社会的青年人掀起一个学习文化知识的浪潮。我就是在这样的时代感召下,埋头自学初高中的数理化知识。到了1981年报名参加单位组织的大专班考试,并被录取所在工作单位系统的冶金自动化专业大专班。开始了全脱产的专业学习。至此,我从事11年的一线轧钢工工作后,走进了专科大学的学习生活。

我上的这个冶金自动化大专班,学制是3年,全脱产。并且住校。学校对我们的要求和本科生是一样的。学习的课程也是一样的。只是考虑我们这个班都是来自各个单位的职工,是在职学习(带薪脱产上学),所以,不安排任何实践或实习任务。就是灌。把4年的本科课程全部在3年内灌完。能不能接受不管,自己去自学慢慢消化。目的就是要通过三年的专科学习和考试,完成四年本科专业全部学习内容。这让你觉得,这三年所学的内容很满,很值的呦。

一开始,大学的基础课程,对我而言轻车熟路,因为在此之前,自己已经自学过这些课程。特别是高数,普物,机械制图等课程,在班里的学习成绩,我还是佼佼者呢。但是,到了学期第二年,开始讲专业课和专业基础课,我就傻眼了,因为自己从来没接触过电和电器,一下子,所有的课就像听天书一样,云山雾罩的。无所适从。好在当时我在班里的年龄比其他同学都大,我们这个班大部分是60年代出生的同学,50后不超过5个人,许多同学学前工作就是干电工出身,技校毕业的。对我们年龄偏大的同学很尊重,他们能热情的帮助我。掰开了揉碎了的给我举例讲,让我能明白和理解接触器,继电器,逻辑控制触点等等行业概念和术语。渐渐地对专业课和专业基础课也能跌跌撞撞的通过了各科的考试。成绩也还不错呢。到了最后一年的专业课,我的学习成绩也不错。特别是最后的毕业设计项目,是冶金系统的轧钢机控制系统设计。我的指导老师是学校专门聘请来的,天传所一室资深自动化控制系统工程师。在当时的80年代中期,天传所在全国冶金行业很有名气。许多国内的大型控制设备,都是天传所一室老师们设计的,我所在的工厂,750轧机控制系统,就是天传所一室的杰作。在老师的指导下,我的毕业设计很快通过。顺利完成了冶金自动化专业的学习。

在搞毕业设计时,我们这个组在计算轧钢机闭环控制系统的调节器设计时,大家都采用教科书中给出的计算公式,算的一塌糊涂。一个人一个计算结果,谁和谁都对不上。也不知道自己算的对还不对。等到老师来答疑的那天,大家围着老师问,自己算的对不对?老师看完以后笑了。然后从书包里拿出一本工程设计手册,上面都是计算公式,很简单的经验公式。而且每一页的页眉都还有毛主席语录。一看就是时代的产物。老师告诉我们,教科书讲得是理论、原理和方法。里面的公式,理论性很强。但搞工程设计,实际有好些教科书提供的公式里都是未知的参数。所以工程设计,一般都是需要忽略一些未知细节参数,采用工程系数来估算的。而且这些工程系数,来自于实践,都是实践经验的总结和验证,完全可以使用。计算结果不会超出实际范围。按照老师提供的工程设计经验公式,大家很快就完成了调节器的参数计算。而且由此,学到了把理论应用在实际工程中的解析方法。工程设计,允许参数在数量级的定性计算。针对数值的定量计算,需要具体问题具体决定。无需千篇一律都要定量计算。在和老师交流的时候,他告诉我们,“你们有三本教科书,也是我们的搞工程设计的法宝。这三本书帮助我们在全国的冶金系统,搞自动化控制项目,打遍天下无敌手。这三本书就是:陈伯时的《交直流电机自动控制系统》;黄俊的《晶闸管电路》;还有一本《自动控制原理》”。听了老师的话,这三本书到现在我还保存珍藏呢。那个时候,改革开放刚刚开始,外国的自动化与驱动控制产品还没有在国内普及,所以,我们国内的研究所前辈老师们,基本都是自力更生,自主完成设计项目的。所用的元器件也是全国产。

二. 从业初期的两三事。
大专学业完成后,我回单位报到。因为我们单位的初轧机主传动控制系统,就是我学习的专业。毕业设计也是这个项目。所以,我强烈要求,自己到主电机室去工作。目的是近距离的接触这个实际的系统,在实践中加深所学知识理论的认识。

很快领导批准了我的请求。到动力科去报道。科长是当时主传动系统技术上的大拿。他是8级电工出身,文革前工人夜大毕业(文革前的大学本科毕业学历)。在厂里是一个工人出身的技术权威。很牛的。厂里的人都对他很敬畏。见我来报道,和我打了招呼,寒暄几句。纳入正题。“小任,毕业了?到主电机室工作这很好。一线锻炼人呀。以我的经验,你虽大学毕业,但在实际工作中,你能用上中学的三角函数知识,就很不错了。什么微积分呀,根本用不上。”听了这话,我愕然。三年白学了?但我也不知这话的含义,本能的点头称是。但这话给我的印象很深。我入职以后,也是工人出身,从小在工人堆里干了10多年了。和工人们很有共同语言的呦。

到了主电机室,刚上班就挨电了。怎么回事?原来,那时主电机控制系统没有计算机,全部都是用硬件结构组成的控制系统。光是接触器和继电器就成排的排列。整柜的继电器,看着特别整齐的排列着。而且那时的继电器,没有护盖,都是裸露的触点。我不知道呀,书本上讲的继电器,实际啥样的没见过都。就看见师傅们用手可以让继电器的触点闭合,也不知道动的哪儿,让我去闭合那个继电器,我也模仿着用手去捅,结果捅到了继电器的触点。220V的控制电压呀,当时就把我电到了。师傅开始一愣,怎么回事?你不会?上学没学?我傻愣着,没说话,师傅马上就笑了。那笑是一种嘲笑,意思是,还大学毕业呢,连基本常识都不懂。刚入行,我就像一个傻子一样。

但是,一年以后,情况就变了,在主电机上班,是三班倒,我每天都把主电机系统所有的图纸和技术文件抱到值班岗位的楼上,关起门来看图纸和资料,与实物对号入座。系统故障或出现问题,我都要在后面围观(新手是不许上前的,当助手可以),通过看前辈们处理结果再去翻图纸,用工作原理分析。这样很快我就能知道,他们出现故障的处理结果为什么能解决问题了。渐渐再出设备事故,我就能直接发表自己的观点了。不知不觉,成了班组里的技术骨干。许多人很奇怪,问为什么我的技术进步这么快,上一级科室的技术员告诉他们,这就是学过和没学过的差别了。同时起步,学过的比没学过的进入角色快。这就是上学的作用,专业知识的作用。在主电机室工作了一年左右,我的收获就是从实践上认识了自己所学的自动化控制系统,由实践加深了对书本知识认识。完成了一次思想上的理性飞跃。

85年由于个人的原因,我调到天津大学工作。结束了15年在钢厂的工作和生活。调到学校以后,我挑选了一个和自己专业对口的单位,天津大学自动化设备厂。这个单位原来属于自动化学院的实习工厂,改革开放以后,学校要创收,所以就把全校的校办企业集中管理,自动化设备厂归属校产业管理。

刚到单位,谁都不认识,自己孤零零的拿着一本厂长给我的工厂主产品技术文件,让我熟悉厂里的产品,说这个产品就是我今后要做的工作。我翻着资料,看着看着笑了,自言自语的说,哦?就这玩意儿?这是一个最简单的单闭环自动控制系统呀。这话被一个同事听到了,他没和我说话,但很不服气,一个新来的,就能对厂里的产品从技术上评头品足?不知天高地厚了?转头就传话给了这个产品的设计者,他说,“新来的那个人,说你这个系统是最简单的单闭环控制系统”。他的本意是告状和背后传话,没想到那个设计人说,“他说得对。这就是一个简单的单闭环控制系统。哎?这个人能看懂我的东西”?由此,倒是让我很快的在陌生单位认识了一个同行。他是工农兵学员出身,改革开放以后,在学校又读了在职研究生。这个人,车钳洗刨电铆焊全能干,学的又是自动化专业。所以他是一个既有实践又有理论的高手。从此以后,我从他那里获取了不少的专业帮助。我们两个人交流,很有共同语言呢。

因为所做的工作专业对口,所以很快我就成了单位里的技术骨干。除了独立完成产品的排故和调试工作,还着手做一些新产品的设计工作。比如,80年代一个学校填补国家空白的科研项目,转化成产品以后,还是用调压器人工操作调压呢,我把那个系统的控制改成可控硅的电子调压,采用电子元器件闭环控制电机的转速、转矩。使项目的硬件结构提高了自动化应用技术水平。

工作有了成绩,自己就有些小得意。有一次,我和一个同事聊天,讲起了刚毕业报到时的情景,说,我刚毕业,我们单位领导就说了,实际工作,能用上三角函数就不错了,微积分根本用不上。这么多年过去了,想想还真是这么回事,高等数学,没用上呀。这个同事转身就把我的原话告诉我们单位技术负责人了。这个技术总管可是一个专家呢,50年代天大毕业留校,到80年代整整从事了三十多年的内燃机测试技术研发和教学工作,是在任的内燃机实验课教授。他听完我说的话以后,只是笑笑,没表态。可过了两天,把我叫到他办公室,给了我一个任务,让设计一个三极管的放大电路。交代任务时,特别强调要计算一下三极管在功放电路里的最大管功耗。说用这个技术参数指标对功率三极管选型,是重要的依据。否则,电路的可靠性没有保证。开始我没反应过来,一看电路,任务很简单。心想这么简单的电路也要算呀?接受任务以后发现,问题并不简单,三极管的放大作用,随着基极电流的变化,管压降是变的。这怎么算呀?一下子有些茫然了。几天以后,老师坐到我身边,问我那个三极管的电路设计的如何了?我说算不出来呢,这个管子功耗随基极电流是变的。不好找最大功耗值。老师看着我笑了。我发现他笑的有点坏笑的那种。马上问:“怎么算?快告诉我呀。”老师笑着说,“你不是说,在工作里用不到微积分吗”?我一下反应过来了。“怎么用微积分?快告诉我”!一种央求的语调。老师说,你先把这个放大电路与管功率相关的数学二次方程列出来,然后求导,不就是管功率极值吗?我恍然大悟。老师看我那种开窍的表情随口说,是不是又学了一招?告诉你,以后要学的东西多了呢。

凡是干自动化与驱动专业的人都知道,干这行最最重要的是悟性。凡事需要举一反三。否则很难在行业里混。其实,我老师用最简单的一个问题,提示我,做技术工作,特别是做系统设计,必须要有教科书理论的支持,否则,所做的设计实用性和可靠性很难说有保证。关键是理论必须指导实践。你的工作自信就来源于此。书本知识在于你是不是会用。只有会用才是真的学懂了。

我老师最反对的是处理实际系统故障采用盲目的置换法。他总是告诫我,出现故障,要理性分析,先判断故障方向。如果分析有多种可能,要采用华罗庚的优选法,先确定一个节点,由此寻找和排查故障点并锁定处理。用这种方法排故,能从根本找到故障原因,并真正解决问题。为此,我学到很多。在问题面前,理性、自信都来源于对系统的工作原理的熟练掌握。

三. 数字化传动控制技术带给我的认识和收获。
从上世纪97年以后,我们开始使用西门子的传动控制产品,作为我们单位设备的控制核心。由过去分立模拟集成电路器件组成的直流电机闭环调速系统,改成数字化控制直流调速系统。由电位器、继电器开关的调节,变成参数设置调节。这种转换让我耳目一新。2000年后,我们相继使用了西门子变频器产品,交直流传动系统都实现了全数字化控制。其中给我认识最深的就是,西门子传动产品的人工智能自学习功能。不论是交流传动系统调节器,还是直流传动系统调节器,都是通过自动辨识,优化设置参数的。它的计算方法就是交直流电机闭环调节控制系统教科书里讲到的计算方法。在此之前,我从大专毕业后从事专业工作,闭环自动控制系统的调节器参数,都是实验结果确定,采用实测确定对稳定状态的PI时间常数。而且到学校工作以后,我看到自动化学院的老师们在调节闭环系统时,也是用不同电阻和电容,调节确定调节器的PI参数。这是分立元件模拟时代大家普遍的做法。看到西门子的数字化控制传动产品,用自动辨识结果,计算调节器PI参数,时间又快效果又好。很是惊喜。而且通过对它的应用,重新理解了闭环控制系统教科书有关调节器设计章节的论述。尽管西门子传动采用的是教科书里提到的“最佳对称法计算”方法。但是,我们可以根据自己的实际需求,将其任意改变调整为欠阻尼或过阻尼特性。原则是调节器的时间常数不变,改变的仅仅是PI参数不同因子值。

应用西门子传动产品的另一个收获,就是基本了解西门子交流传动产品EMC防护规则。过去,一提干扰,系统干扰看不见,摸不着。出现问题很茫然,解决问题也很盲目。一会接地线管用,一会接地线干扰更严重,摘了地线倒好了。没有一点规律可言。所以,一说现场干扰,大家都很头疼。有时甚至折腾几天都无果。系统的现场安装调试,解决干扰成了最难缠的棘手问题。采用西门子传动产品以后,西家传动提供了大量的技术文档,阐述EMC的安装布线准则。通过研读这些规则和实践中的观察,渐渐找到了解决系统干扰的基本思路。那就是干扰通道在系统安装布线中的走向。按照西门子EMC安装指导给出的接线方法,干扰源的流向是固定的,即可削弱他在系统中的作用。要求其实也简单:
第一, 不要把电源的N线引入西门子传动控制系统里,系统需要独立的PE连接;
第二, 系统各个相关联的单元,金属外壳必须要等电位连接;
第三, 系统布线屏蔽层大面积双端环形连接PE接点;
第四, 强电和弱电电缆物理分割布线。保持安全距离。
做到这些,干扰会被限制在一个安全的范围。以前谈虎变色的干扰问题,通过使用西门子的传动产品,反倒自信有能力处理和解决了。

四. 30多年从业的兴趣使然。
通过多年的从业工作,我对自己专业很感兴趣。视其生活的一部分,不肯放下。现在都退休了,还愿在单位里继续工作。还是那样津津有味的谈论专业问题。尽管目前所做的自动化专业,技术是传统的,成熟的。但应用中总是会出现新的问题有待认识和解决,传统技术的应用无止境。这也是我感兴趣,放不下的一个原因。喜欢做就会自觉或不自觉的建立一种从业的专注态度。

五. 结束语-从业感悟。
综上,几十年的从业经历,使我感觉:
第一, 专业知识的理论学习,必须要和实践紧密结合,把书本知识用在工作中去指导自己的实践。只有这样的工作,才能有自信,有收获,有动手能力的提高。凡事凭经验工作,在专业上走不深,走不远。因为经验不经过总结生成规律性的理论,是不能指导一般性的。
第二, 在初入专业领域,能遇见什么样的老师,这很重要。遇到一个好老师,能影响你的一生。终身受益。一个好的老师,不是叫你一种技能和方法,而是领你走一条技术路线,诱导你解决和处理问题采用一种思路和技巧。
第三, 热爱和专注自己所从事的工作。这是从业的基本素质。需要自我培养,从工作中找到快感,是必须的。否则干不长久。
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发表于:2019/7/30 12:35:29
#1楼
丰富的经历,楼主还经历国文革啊。
非常励志的经历
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jint 管理员
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发表于:2019/7/30 15:32:56
#2楼
师从好老师,学习好教材,工作中的独立、理性和自信成就了今天的您。第五点圈起来,要考的表情
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发表于:2019/7/30 15:40:21
#3楼
四、五,深有同感
大家一起学习
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nick512
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发表于:2019/7/30 16:03:13
#4楼
膜拜大佬
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weicy007
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发表于:2019/7/31 14:43:39
#5楼
膜拜大佬了,阅历好丰富啊。
很惭愧,做了一点微小的贡献。
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发表于:2019/7/31 17:40:55
#6楼
膜拜。值得学习。
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发表于:2019/8/1 6:50:26
#7楼
老一辈的专业知识都很扎实,我02年毕业时的第一师傅,把机械尺寸公差基本上能背出来。
运气就是机会碰巧撞到了你的努力!
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yutianhe95
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发表于:2019/8/3 14:01:59
#8楼
版主资深大拿,经历非凡,平易敬人。
请教一个问题,“第三, 系统布线屏蔽层大面积双端环形连接PE接点;”这里面的“双端环形连接”怎么理解?
低头做事,抬头做人。
低调做人,高调做事。
46473
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发表于:2019/8/3 17:05:46
#9楼
就是掌握一个原则,把信号屏蔽层用尽可能大面积,可靠接触金属外壳。
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