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鄔惠峰 杭電供圖
在現(xiàn)代化的工廠里，不同的機械臂正在協(xié)作工作，每個機械臂背后對應(yīng)著一個相當(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)要求兩個手臂協(xié)作，這時是一個大腦操控制兩個手臂，還是兩個大腦操控兩個手臂？哪個更好更快呢？
這也是未來工廠要解決的問題。為此，杭州電子科技大學(xué)教授鄔惠峰團隊正在研發(fā)以任務(wù)為中心的集成控制器，希望實現(xiàn)復(fù)雜邏輯、運動、圖像處理、人工智能等領(lǐng)域的融合應(yīng)用。日前，鄔惠峰入選中國自動化產(chǎn)業(yè)年會公布“2021中國自動化領(lǐng)域年度人物”。
“如果國外斷供怎么辦？”
2006年，鄔惠峰從浙江大學(xué)博士畢業(yè)后加入杭電教授嚴義的團隊，正式走上科研路。
嚴義現(xiàn)任PLCopen中國區(qū)主席。PLC即可編程邏輯控制器，是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，已被廣泛應(yīng)用于各種裝備和生產(chǎn)過程的自動化控制中。長期以來，PLC的核心技術(shù)被國外企業(yè)控制。
“PLC是工廠自動化的大腦，如果國外斷供怎么辦？”嚴義向《中國科學(xué)報》介紹了當(dāng)時決定深研PLC時的心境。
鄔惠峰是PLC“中國解決方案執(zhí)行者”的核心成員，負責(zé)軟件開發(fā)。他說：“國外進口的PLC及其集成開發(fā)環(huán)境（平臺軟件），我們只能用其部分功能，但更多應(yīng)用需要進入PLC的核心，所以我們決定自主研發(fā)軟件，讓中國人掌握PLC的核心。”
2006～2010年，在嚴義的總體設(shè)計思路指導(dǎo)下，鄔惠峰負責(zé)具體實現(xiàn)。他回憶道：“幾乎每前進一步都是困難重重，圖形語言的編譯尤其難，進口的PLC只能看到外面，里面的架構(gòu)設(shè)計要自己去思考，幸運的是我們最終攻克了這些難關(guān)。”
嚴義團隊研發(fā)的CASS平臺軟件，是中國工業(yè)軟件在PLC上的重大突破，提供了PLC的中國“芯”。
鄔惠峰介紹，CASS平臺軟件可以支持多種國產(chǎn)CPU構(gòu)造全自主的可編程控制器，平臺支持用圖形化形式開發(fā)，并自動生成PLC程序。也就是俗稱的通過“拼圖、搭積木”自動生成控制程序代碼，這一點對工廠普通技術(shù)人員“尤其友好”。
目前，CASS平臺軟件已經(jīng)推廣至國內(nèi)上百家企業(yè)應(yīng)用，產(chǎn)生經(jīng)濟效益累計達數(shù)十億元以上。嚴義團隊的學(xué)科公司——義益鈦迪借助CASS平臺軟件生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品，在國內(nèi)二十余萬基站動環(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)級零件注塑成型工藝與裝備的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目獲得浙江省科學(xué)技術(shù)進步獎一等獎。這也是他和團隊十五年磨一劍，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)在則進入運動控制、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)雜的運動控制。”
鄔惠峰以注塑機為例介紹，注塑機用于生產(chǎn)高端塑料設(shè)備，如汽車車燈、全景天窗、顯示屏、深海探測器的視窗為代表的光學(xué)級塑料零件。不同于普通塑料產(chǎn)品，光學(xué)級塑料零件對耐壓、透明等技術(shù)指標(biāo)要求高，進而要求生產(chǎn)這些零件的注塑機要完成大量復(fù)雜、連貫、精細的加工工作。
鄔惠峰團隊研發(fā)的CASS平臺軟件設(shè)計出的PLC控制器，填補了我國大型復(fù)雜光學(xué)級零件注塑成型工藝與裝備的空白。合作方泰瑞機器總工程師周宏偉感嘆道：“我們的大型注塑機裝備再也不怕外國斷供了。”
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。在泰瑞機器做大型注塑機研發(fā)時，鄔惠峰經(jīng)常在注塑機旁一觀察就是3～5個小時。“控制器要實現(xiàn)的動作越來越復(fù)雜，這也對安全穩(wěn)定性的要求更高。只有親自觀察，才能設(shè)計出最好的動作方案。”鄔惠峰說。
理論和實踐凝練論文
在鄔惠峰和他的團隊看來，首先是要解決實際問題，做出成功產(chǎn)品，為國家工業(yè)控制領(lǐng)域創(chuàng)造價值，等產(chǎn)品成果有所積累，將背后的理論和實踐探索凝練起來，就是一篇高質(zhì)量論文。
“早些年自己可能會被認為‘不務(wù)正業(yè)’，當(dāng)時主要在工廠做工業(yè)控制，論文寫得較少。這些年，我把解決實際問題背后的思考寫進了論文里，這些文章以理論突破和實際案例為基礎(chǔ)，受到工業(yè)領(lǐng)域國際權(quán)威期刊的認可�，F(xiàn)在看來，這條路走對了。”鄔惠峰說。
由于在PLC控制器領(lǐng)域的突出貢獻，鄔惠峰主持了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基于邊緣計算的可編程邏輯控制器（PLC）》國家重大項目，負責(zé)起草了工業(yè)機器人可編程控制器軟件開發(fā)平臺程序的XML交互規(guī)范國家標(biāo)準(zhǔn)。他同時還是國際電工協(xié)會（IEC）可編程系統(tǒng)工作組成員，曾作為唯一的中國代表參加PLC（可編程邏輯控制）領(lǐng)域國際標(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)控制國產(chǎn)替代任重道遠，我們要在可編程控制系統(tǒng)國際標(biāo)準(zhǔn)制定領(lǐng)域為中國贏得話語權(quán)。”
