2012‘船舶设计大师系列之徐绍衡

 发表于 2013-1-27 23:51 
 

徐绍衡，男，研究员，1945年6月19日出生，汉族，中**员，上海市人，现任数字化造船国家工程研究中心客座教授、江苏省常熟市电子仪器厂技术总监。兼任中国造船工程学会计算机应用委员会副主任委员、专业组组长，轮机专业委员会副主任委员、专业组副组长，电脑应用协会副主任委员。
徐绍衡从事港口、航道、船舶计算机及自动化的科研工作四十年，为中国的经济建设及国防现代化作出了突出贡献，工程科技方面的成就可分为五个阶段：
一、港口技术工程方面：1968年大学毕业后，徐绍衡被分配到八所港务局进行技术改造工作。当时铁矿石的装卸采用1.4m皮带运输，由于皮带采用铁卡连接，寿命短需要经常停修，一艘万吨船的装卸一般需三天，徐绍衡在改造中采用了皮带硫化胶接工艺，自制了全套设备，独创设计制造了一台0.5T流动式电热中压蒸汽锅炉的关键设备，不超过八小时就可以装卸一艘万吨船，提高工效十倍，每年为港口创造亿元以上的经济效益。广东省电视台为此作了专题报道，南方日报也用整版篇幅报道“万吨轮船不过班”。以后他又在秦皇岛港等港口推广运煤运矿机械设备，还为交通部水运规划设计院提供了参考。在八所港，徐绍衡还对日本四十年代制造的港口机械进行了测绘及技术改造工作，提高了工作效率，并供设计部门参考。
二、航道技术工程方面：1973年起在交通部广州航道局船舶技术处工作。对早期仿苏的航道挖泥设备进行技术改造，共进行技术改造工程23项，使“海港号”挖泥船等大型设备起死回生，效益显著，为广州航道局取得千万元的直接经济效益。七十年代对老式的以磁芯为基础的测地计算机进行维护和改造，发挥了作用。负责接收了18艘进口挖泥船，并打赢了技术官司，向日本方面作了较大的索赔。在此期间还参加了广东省第一次科技大会。徐绍衡还提出了扒吸式挖泥船的UCM全自动疏浚创新方法，可以大大提高挖泥质量和效率，并在交通部立项，由于随后他被调换了工作岗位，这项工作交给中科院重庆所调来的同志进行科研，最终获得交通部科技进步一等奖。
三、船舶科技工程工作：1981年初，徐绍衡进入交通部上海船舶运输科学研究所工作。参加了国家重大科技项目“船舶无人值班机舱自动化系统”，该项目有20多个子题，将全船所有设备自动化工程作一个大系统来开发，获国家科技进步二等奖、交通部一等奖。同时，他主持研制的中国第一套中文化船舶计算机系统CX80，又荣获国家电子振兴小组首届全国计算机应用成果一等奖，受到李鹏总理接见。主持研制“ZCJ-1 船舶主机操纵记录仪”，1983年获上海市科技进步三等奖、上海市新产品二等奖。主持研制“船舶注油器监视装置”，1983年获上海市科技进步三等奖。1984年开始主持开发CJBW商船计算机监控系统和CY8800 军舰计算机监控系统产品，十年来已安装到275艘大中型船舶和053系列军舰，占领国内造船本设备市场约80%。并已开始应用到出口船舶中，1983年-1996年直接产值近二亿元。90年代初，他又主持研制成功中国第一套船舶2+网络控制管理系统，目前已成功地应用到“远望三号”卫星测量船及904系列等船舶上；同时将这一成果推广到工业自动化领域，目前已在十多条生产线上配套使用，并已向越南出口了一套生产线计算机系统；2+网络还被清华大学等学校列入教科书。此外还主持了“DK44微机多回路可编程工艺试验系统”、“ 超大屏幕高亮度彩色多功能显示系统”、“ JHD型机场航班动态管理和信息图像显示系统”、“ JL1800Y 锦纶帘子布浸胶生产线全自动控制系统”、“微波式智能液位电子标尺”、“ 051型舰损管综合报警装置研制”等项目或系统的研究研制工作。目前，徐绍衡还担任着筹建中的“船舶运输控制国家工程研究中心”副总工程师、筹建办副主任，为该工程中心的建设做出了贡献。
四、军用舰船自动化设备：九十年代中期，徐绍衡开始担任中国船舶工业集团611研究所副总工程师及室总工程师。他研制成功国内第一套CAN网络舰船自动化设备，安装到167舰上；21世纪初又推出了首套TCP/I P数字信息平台，应用到舰船、市政工程、智能住宅小区等领域；首创了驱逐舰损管计算机系统，应用到中国海军大部分驱逐舰等舰艇上。
五、进入21世纪，徐绍衡研究开发了“虚拟数据库信息平台”，获得国家发明专利授权ZL00125634.3；开发了因特网搜索名AutoNet技术以及“PCC通用可编程采集控制与虚拟数据库信息平台”研究成果，取得中国发明专利授权ZL200720071686.9并研制成“采用万用监测控制器的分布数据库控制管理一体化平台”，目前已普遍装备到中国的大中型军舰上，在部分民用船舶及工业上也有应用该，信息平台实现了六万四千点双向信息和一毫秒以内的信息响应速度，目前在国际上仅有挪威KONGSBERG与加拿大的二家公司能生产二万点以上实时信息平台，这一功能指标已达到和超过了国外先进设备的水平，获总装备部科技大奖，促进了海军的科技进步。TCP/IP及CAN网络舰船自动化设备产品至今已转让给四家船舶自动化设备生产厂作为产品生产（上海三进科技发展有限公司、上海智舟自动化设备有限公司、泰州虹雨电工器材厂、常熟电子仪器电器分厂），其产品已销到埃及、越南、新加坡、中东各国、欧洲等国家，直接经济效益近亿元。最新的发明专利ZL200820151901.0管理与控制一体化虚拟数据库平台，可以取代国际微软公司SQL等大型数据库，并且不需要复杂而不可靠的网络服务器，是计算机系统的重大技术革新。1997年至今，作为技术负责人在海军11艘大中型新型舰船的建造中负责损管系统项目的建造。

1980年至今，徐绍衡共获得国家、部市级科技进步奖18页，其中10项为一、 二等奖，获得中国发明专利和实用新型专利共7项。在国内外发表论文40余篇，多次获优秀论文奖。作为编委编辑大型工具书《英汉航运大辞典》及《轮机工程手册》。十年来为培养提拔了二名青年正研究员、十二名副研究员，培养了六名硕士生。1986年被评为国家级有突出贡献的中青年专家；1987年被评为交通部劳动模范；1995年参加了全国科技大会；1997年初被聘为香港国际科学院院士；2000年被评为上海市浦东新区优秀党员；2006年被评为“世界名人杰出华人”及“百名各业风云人物”，2009年被编入《当代科学家列传》。

从仿造到自主创新——访江苏常熟市电子仪器厂技术总监徐绍衡

文/刘振龙 王彤

工作中的徐绍衡

        工业控制与管理一体化平台信息系统

        AutoNet64型万能采集控制管理平台是国内首创的新一代网络数据库式PLC控制器，据本刊记者了解，该控制器采用新一代的ETN现场总线，无需通信，编程全自动，具有功能全面、每个端子输入传感器品种可编程、输出输入可编程、网络响应速度高、平台数据库信息共享、新一代的逻辑表格式编程语言等优点；功能有逻辑控制、模拟量控制、定时与按钮逻辑、专用控制、PID调控、驱动灯及仪表、免驱串口连接等等，能满足新一代船舶自动化产品的发展需要，在性能上优于某些长期占据中国市场的进口产品。
        该技术的发明人是我国著名船舶自动化专家徐绍衡。透过这项专利发明的背后，多少能看出我国科研人员强烈的民族自尊心。长期以来，中国的工业控制与船舶控制大量采用国外公司品牌的可编程PLC控制器。据市场调查，仅上海市的公用事业单位每年采购西门子PLC控制器就在60000台左右，国内没有批量的PLC品牌，实际上工业控制的基础核心技术掌握在国外公司手中。面对这样冰冷的数据，从事船运技术事业近四十年的徐绍衡无法接受，拥有总长3.2万公里海岸线的中国，船舶控制器却还要依赖进口。
        江苏常熟市电子仪器厂作为海军装备技术部、中国船舶总公司、原劳动部定点生产电子仪器及成套设备的企业，对推动我国船舶工业发展功不可没。在这里，徐绍衡在继承国际上PLC技术基础上创新，发展新一代的PLC技术，经十年努力，终于研制开发出“AutoNet64型万能采集控制管理平台”。
        AutoNet64型万能采集控制管理平台具有如下特点：
        把工作原理集成为一块被称为ETN数据库式现场总线接口芯片（或组件），在PC电脑上用网卡及相同原理集成的一个被称为Udboard的驱动软件，作为本一体化平台每个节点连接平台的接口，也称为ETN现场总线接口。
        采用现有的以太网介质作为物理接口平台，速度比CAN快1000倍，保证平台实施的经济性，同时也保证了本专利平台的性能。为了保证工业系统的设备和数据传送的可靠性，本平台采用双套以太网并用及单网连发二个相同报文的冗余设计。同时以太网可以方便地实现无线远距离传送及因特网全球传送，是CAN无可比拟的。
        采用单区广播方式（相当于组播）发送，每个标准报文接收或发送一个数据库数据。接口快速发送实时变化数据库数据，同时慢速发送非变化历史数据，因此每个用户接口必须设一个全网数据库存储块，用以存储历史数据库，同时收到实时变化数据马上刷新数据库，才能实现接收到全网数据库，实现其平台信息传播响应小于1毫秒。每个节点均收到全网数据，全网络数据库每个节点共享，同时也实现了节点即插即用。

编程目录

        万用监测控制器的结构，除常规电路及ETN现场总线接口外，均采用实用新型专利原理：一是将各种传感器品种的输入归结成8种放大器（数量可增减），用可编程逻辑选择，使控制器每个端子可编程为任何传感器输入，也可以可编程为输出，成为万用监测控制器；二是吸收国际上通用PLC可编程逻辑控制器的原理，用专用EEPROM逻辑组成全功能可编程逻辑控制器，并扩展模拟量逻辑控制和PID调控。因此本万用控制器能够取代国际上PLC控制器，也能够取代各种采集控制器，而且PLC功能更多，一物全能又方便维护。
        采用“逻辑表格式编程语言”，直接用共享数据库号及逻辑关系填表，比国际上的PLC编程“继电器逻辑图”及“填表方式”语言更方便直观，功能更齐全。
        采用了每个控制器64个信息点，平台上最多可插接万用控制器1000台，总共64000点，并可以插接1000台PC电脑，PC电脑可用现有的组态软件或VB、VC编制的软件监控整个系统。
        采用VLAN（超级分区）类似的方法，全平台分成32个分区组播，PC电脑设权限汇总信息，也可以用路由器导通各区数据。
        平台采用路由器整合现有串口与现场总线等各种规格的设备，使串行设备用标准报文直接读写平台数据库。
        管理系统均使用大型关系数据库，用两种方式实现控制与管理一体化：第一种方法是在管理系统服务器中运行现有的组态软件，利用组态软件中的SQL指令，将64000点实时数据库嵌入到大型关系数据库中，使管理系统可方便地读写实时数据库，实现了控制与管理一体化，用此方法时管理系统还需要服务器；第二种方法是使用发明专利“虚拟数据库信息平台”的原理，增加报文长度与分布式硬盘检索协议，构成一个高速分布式管理数据库，将大型关系数据库移植使用高速分布式管理数据库，实时数据库与管理数据库一体，实现控制与管理一体化，此方法不需要服务器，可靠性高，并可大大提高管理系统的运行速度，但软件需进一步开发。
        以上独创技术的组合，构成了一套完整的工业控制与管理一体化平台信息系统。

        新一代PLC控制器创新优势

        作为新一代PLC控制器，AutoNet64继承了PLC的二次编程万能控制的全部功能，但不是仿造而是在方式方法上有很多创新。

管理软件

        徐绍衡在论文中介绍AutoNet64的创新点有六个：
        1.国外PLC设计较早，没有采用飞速发展的网络化技术，而AutoNet64采用了“分布数据库式大容量高速响应实时控制网络”AutoNet的专利技术组成ETN现场总线平台，采用分布式网络数据库（由于数据库没有服务器，也称为虚拟数据库），网络所有节点高速共享全平台数据（即共享所有节点的I/O）；彻底淘汰了RS485、RS232、CAN等又低速又麻烦的通信方式，也为控制与管理一体化提供了方便的方法；采用“逻辑表格式编程语言”大大简化了编程，使PLC进入了网络化数据库芯一代。
        2.随着经济的发展与科技的进步，工业控制和造船工业设备应用机器人愈来愈普遍，节能减排也需要机器人，工业机器人也愈来愈复杂，常规的计算机通信网络PLC用于机器人神经网络速度指标低，愈来愈力不从心，必须发展高标准的AutoNet工业机器人动态响应一毫秒以内的神经网络，同时也必须创新发展与神经网络节点配套的PLC万能采集控制管理技术、高速液晶屏、远程电脑等产品，构成一整套工业机器人产品技术。
        3.工业监控信号品种多，传统的PLC采用一个信号一个品种I/O，I/O品种多，管理维护复杂；AutiNet64采用可编程自动选择放大器品种，每个端子输入输出可编程，每个输入传感器品种可编程，使整机一个品种，大大简化系统，是一大创新。
        4．对于大型系统的控制与管理，往往需要3万点以上的实时信号容量，国际上很难解决；“AutoNet64型万能采集控制管理平台”能实现64000点超大容量，而且在大容量时其动态响应仍能达到毫秒级，可以满足大型系统的需要，对于中小系统应用性能更好。
        5．数据平台采用路由器联接传统的串行通信设备，使现有的RS485、RS232、CAN等设备直接读写网络数据库，也提高了串行设备的效率。
        6．目前市场上5至15英寸的彩色工业级组态显示器支持本平台格式，能直接用以太网口连通，作为局部网络组高速组态显示屏；用各种电脑也能方便地联接本平台作远程遥控与监视，从而组成整套工业控制系统。
        创新是该控制器的灵魂设计，徐绍衡称，“多年前国内也有人开发PLC控制器，均没有大量进入市场，其主要原因是以技术仿制为主没有创新，工艺上也赶不上国外产品。”
        AutoNet64万用采集控制管理平台具有巨大的利用价值，它的开发成功使国际上发展了20多年的PLC可编程控制产品及技术进入到一个新阶段，AutoNet64是新一代的PLC产品及技术，具有网络数据库化的信息时代的特点，是一种创新发展。
        2008年微软XP黑屏事件，无时无刻不在敲击着中国科研工作者的设计理念：自主创新，脱离受制于人的进口技术刻不容缓。20多年来，PLC技术一直是国外垄断的外商品牌，没有中国知识产权，而AutoNet64万用采集控制管理平台是完全的中国知识产权，中国制造，成本仅为国外价格的几分之一，这对我国从“生产大国”过渡到“技术强国”意义明显。

        见证中国科技海洋时代

        新一代的AutoNet64无异于开创了控制管理平台的新纪元。该技术不仅在军用舰上使用，从而推动了我国海军科技发展，而且国内有大量民用船只应用，还出口到世界四大洲，同时在其他工业控制领域也有应用。它不需要复杂而不可靠的网络服务器，是计算机系统的重大技术革新；其可靠性强，在军舰上应用证明十年无故障，已成为一项成熟的新技术，其价格仅为进口的几分之一，可以在工业控制领域全面推广，用以替代进口设备，降低成本及优化工业控制系统。

系统图

        1997年至今，徐绍衡作为技术负责人在海军11艘大中型新型舰船的建造中负责损管系统项目的建造。纵观徐绍衡研究员的工作经历，恰恰象征着中国航运与船舶工业的发展，从1973年起在交通部广州航道局船舶技术处工作，对早期仿苏的航道挖泥设备和日本制造的港口机械进行技术改造，到1981年进入交通部上海船舶运输科学研究所工作，参加了国家重大科技项目“船舶无人值班机舱自动化系统”，再到90年代中期，担任中国船舶工业集团611研究所副总工程师，研制出国内第一套CAN网络舰船自动化设备。
        直到21世纪信息化时代，徐绍衡研究开发了AutoNet64万用采集控制管理平台，见证着中国航运与船舶工业从仿造到局部研发，再到全面自主创新的风雨历程。
        “科技武装军队”是我国为适应未来战场提出来的理念。目前已普遍装备到我国大中型军舰上的万用监测控制器分布数据库控制管理一体化平台，实现了64000点双向信息和1毫秒以内的信息响应速度—在国际上仅有挪威KONGSBERG与加拿大的两家公司能生产2万点以上实时信息平台—这一功能指标已达到和超过了国外先进设备的水平，获总装备部科技大奖，对促进海军科技进步起到了积极作用。
        从1980年至今，徐绍衡共获得18项国家、部市级科技进步奖，其中10项为一、二等奖，获得中国发明专利和实用新型专利共8项。在国内外发表论文40余篇，多次获优秀论文奖。在人才培养上，徐绍衡为国家培养了两名青年研究员、12名副研究员、6名硕士生。