品質始于設計與溝通

真正的技術，并不是在于有多時髦先進的名詞，而在于真實為客戶利益設計，在于在產品使用過程中的品質保證和簡單好用無需服務或者少服務，產品體現出來的使用性低成本。

沒有客戶利益設計的創新是噱頭，沒有品質保證的創新是折騰。這是超級工程中需要的編碼器特征。這種編碼器的品質始于設計與溝通。

南海造島，那18個月發生了什么

為什么從SSI改為4—20mA？

18年前美國軍用飛機耀武揚威地飛到了我們海南島的家門口，并與我保衛國家主權的空軍發生撞機事件。南海自古是中國領土海域，中國每天所用的石油資源，絕大部分運載石油的船只都必須經過南海。

中國必須保衛南海。在南海造島，保家衛國！

造島需要有技術，由于美國人的阻撓，國外的造島技術不愿意給中國，那么我們就自己來干！

實際上我們的造島技術始于上海的洋山港，挖泥船。

洋山港本來也是東海上的一座小島，離上海要有100多公里，但是那里是離上海最近的深水港區。洋山港的設計者們在設計時遇到了一個難題，就是處于錢塘江與長江兩個大江入海口的洋山，每年隨著上游沖下來的流沙堆積，會不會建好后的深水港變為淺水港，航道被積沙堵塞？于是想到了挖泥船（當時還叫挖泥船還不是現在的吹砂造島功能），但是一問進口的這種深水型挖泥船很貴，買一條船還遠遠不夠，于是就有了一個中國人自己干的“百船計劃”：將一百條船改造為這種深水挖沙船，挖出來的沙堆起來繼續造洋山港二期、三期。。。

而今上海洋山港的年吞吐量已是世界第一大港，這洋山港的建設也同樣是舉世矚目的超級工程了。而這一個“百船計劃”，后來擴充升級拉到了南海，又造出了讓全世界驚呼的“造島狂魔”的大號。

挖泥船：

在挖泥船上最初用的是進口編碼器，SSI信號。

SSI稱為同步串行界面，所謂的同步是由時鐘信號觸發數據傳輸，每一個時鐘脈沖對應一位數據，在接收單元以時鐘同步來識別數據位解碼。SSI信號的編碼器需要有專門的接收控制器有SSI界面接口。

在船舶上有多個位置需要用到絕對值編碼器

1、滑輪錨鏈繩索收縮排線

大型的輪船靠岸停船，固定輪船的繩索原來都是用手工和電機直接放繩索，大船的繩索需要很多人在不同位置來觀測和放繩收繩，繩索放出去的長度和收回來的長度總是要重復操作多次才能確定，這樣造成了人力，物力和時間精力上的損失。

解決方案:選用多圈絕對值器,在每個繩索的滑輪上面裝上編碼器，把繩索的長度測好在PLC里面做好程序，經過編碼器的轉動信號反饋給PLC來實現繩索的自動化收放，編碼器使人工操作轉向自動化控制，實現了精確定位。

2、挖泥吹砂船的挖斗角度控制

大型的挖泥刀向下的深度,有傳動機械上在安裝的編碼器反饋信號并控制,選用絕對值多圈編碼器4—20mA信號輸出,計算傳動機械旋轉角度，并計算出向下挖潛深度，進控制器控制向下角度。

3、船舶大件升降液壓同步控制

拉繩絕對值編碼器在油缸上的多點同步控制的應用

船舶上的大件例如舵葉和螺旋槳質量很大，最大可達幾百噸，舵葉和螺旋槳作上下垂直運動，其液壓系統驅動臺車平臺四角上四個驅動頂升油缸，由于四個油缸相對液壓源距離長短不一，管路壓力損耗不同，其四個油缸上下移動速度有很大差異，應此，實際上臺車平臺的上升和下降是處于傾斜態勢上下運動的，嚴重時，會出現明顯的傾斜現象，造成安全隱患。要用拉繩絕對值編碼器反饋四個液壓油缸的移動高度，確保四個油缸的高度一致，始終保持在水平同步，實現多缸的高精度同步有較大難度，尤其是在大負荷、大負載且負載分布不均的情況下，采用絕對值編碼器進行實時位置反饋，比例伺服閥實時控制油缸流量的閉環控制方案來實現油缸運動位移的精確控制，采用主/從同步控制策略實現四個主頂升油缸的同步運動。

主/從同步控制策略的基本思想如下：以其中負載或移動最慢的任意一個為主令油缸，其它為從令油缸，當工作平臺升降時，各個高精度的直線位移傳感器拉繩式編碼器實時測量4個油缸的運動位移，讀取各個編碼器的數值做四點高程差值比較，并調整四個油缸的比例調節閥調整流量，保持四個油缸的高度始終在同水平面上的同步升降。

當位移偏差超出了系統允許的極限值，則系統報警輸出，油缸同步運動停止，并單缸調節修正，直至四油缸達到同一個水平面上。這就構成了一個多缸同步的閉環控制系統，實現四油缸的同步運動。

4、船用雷達與通訊天線

船用雷達天線與通訊天線，均需要回轉的南北轉角和東西仰角的控制，雖然控制角度最大僅為360°，但是因接收機械設備中減速齒輪箱關系，實際編碼器需要用到18圈左右的量程，因此選型了兩個絕對值真多圈編碼器，對應轉角和仰角的機械控制。在天線中心還有一個磁極位置的機械控制，也需要一個絕對值編碼器。

5、自動操舵儀舵位指令（角度）輸出,船用柴油機同步及角度控制

略。

6、岸上的預制件的澆筑

預制件的澆筑后上船出海，在《超級工程上》已經有過介紹，不再重復，略。

船上所選用的編碼器原先為進口的SSI機械齒輪箱絕對值多圈編碼器，外殼防護等級高，必須是IP67的外殼封裝，并且不能用螺絲鉚釘固定外殼，因為在船上長期的高溫水汽鹽分的環境下，由于熱脹冷縮有螺絲鉚釘的部分就會密封性能下降，而有海風裹著水氣與鹽分進入編碼器中，造成編碼器使用壽命迅速下降而損壞。

但是，在我們幫助選型了進口SSI編碼器，經過用戶使用一段時間后，用戶過來與我們溝通，有幾個問題需要我們幫助解決：

1，SSI信號需要有專門的接收設備，尤其是在船上長期出海無法用簡單工具（萬用表、示波器）檢查判斷信號，造成檢修困難，有時出現故障無法判斷是編碼器問題，還是傳輸線纜與接線問題，或者接收器的問題，只能關掉自動控制回到人工觀察。能不能有船上使用更方便的信號輸出？

2，編碼器信號電纜希望一根到底，中間沒有接頭，但是由于是訂的進口編碼器，這種電纜一次加長屬于非標，訂貨周期長，價格高。

3，也有幾個品牌的進口編碼器防護等級與溫度仍然不到位，在船上用了不久就出現了故障，只有很少數進口品牌符合了要求，今后供應鏈上是否會受到影響？（當時還沒有透露將去南海執行的“秘密任務”。）能不能國產化這個編碼器？

4，不僅僅是要有國產化機械齒輪箱絕對值多圈編碼器，更要求在品質上能夠達到那很少數進口品牌才能達到的要求，經受住在海風鹽分高溫高濕高強度環境下，連續18個月24小時連續干的不出故障少出故障的要求。國產化編碼器的品質能不能達到？

我們的答案是這個產品必須國產化，而且我們已經在做了。并提出解決方案：

用國產化的絕對值多圈編碼器！

1，絕對值編碼器輸出信號改為4—20mA模擬量信號和RS485數字量信號兩路同時輸出，4-20mA信號普通電工用萬用表就可以查線看信號，而且幾乎所有接收設備都可以有這個輸入信號接口，而RS485信號適合遠傳，可傳達至船上總控制室顯示數據變化。

但是難度是4—20mA信號都有溫飄與容易被干擾，船上溫度高，大型電氣設備多，我們需要在設計與實驗中就保證這個編碼器的溫飄小與抗干擾強，保證數據的穩定可靠性，攻克這個模擬量更難做好的難題。

編碼器代號9600

2，船上使用的編碼器必須能夠達到長期的80度溫度下的保持正常工作，在設計中就必須從每一個零部件嚴格篩選，并經歷高溫實驗箱80度下通電4小時讀數的檢測。

3，外殼封裝不能用螺絲螺帽，必須一次性外殼壓入封裝，電纜一次加長。但是這樣維修拆開檢查就很麻煩了，也就是必須在船上海風高溫高濕的情況下連續18個月以上工作，還必須維修率很低。在中國市場上能達到這個要求進口品牌編碼器都不多，而且用于船用等級的產品都很貴。這種品質上的要求對于國產化絕對值多圈編碼器是一個挑戰。

4，在海南三亞預制梁澆注，同步提升上船，因為需要用Canopen雙路同步糾偏控制器，使用Canopen絕對值多圈編碼器。

經過與客戶的提前溝通與設計中的品質考量，國產化絕對值多圈編碼器從設計每一個環節到生產加工，都嚴格按照用戶的品質要求，完全按用戶技術要求和品質要求提供編碼器。

那18個月震驚世界的超級工程干成了！

編碼器在經2012年至2014年的洋山港試用后，2014年至2016年奔赴南海造島作業，由于美國人搗鬼挑動菲律賓南海仲裁的鬧劇，南海造島必須爭分奪秒，在經歷18個月連續24小時高溫高濕海風鹽分震動的高強度的連續作業，南海造島震驚了世界。展現了中國保衛南海主權的決心，與中國工程技術強大的實力。國產化編碼器的品質也經受住了南海高強度的考驗。

中國制造，也能品質制勝。

我們向世界展示了中國制造的優秀品質。

而中國自主知識產權的挖泥吹沙船也已經走向了世界，各大港口爭相請中國人來幫助港口清沙，保持港口深度與船只暢通。

韓國世越號沉船打撈

全球直播66油缸同步控制

66個絕對值編碼器確保66個液壓油缸的同步提升，保證世越號沉船從海底打撈上來的姿態未做任何改變，便于事故調查真實性。

韓國發生了世越號沉船事件，死了很多人，死了很多讀書的孩子們，引起韓國全國政治發生了改變，最終導致韓國女總統下臺坐牢。由于政治上的敏感性，韓國人希望盡快打撈沉船，為事故原因分析調查，而且為便于真實性的調查，必須把沉船打撈出水時，保持在海底的同一個姿態，并在打撈時不能有二次船體損壞，不得有任何新的船體變形與裂縫產生，干擾到沉船事故的原因調查。

這項工程任務全球招標，由于整體打撈大船的技術難道大，而且還不能發生二次損壞船體的風險很大，很多外國公司包括韓國本土公司最后都紛紛退出，最后只有上海打撈局與一家歐洲打撈公司競標，上海打撈局中標。

上海打撈局的方案是用潛水作業，在沉船下方插入33根鋼梁作為“扁擔”，兩邊穿過66根鋼纜，并用66個液壓油缸同步控制提升這33根扁擔鋼梁。

這是一個66個油缸同步（升降）移動的工控技術。

下面是工作過程示意圖：

66個液壓油缸同步，每次拉回鋼纜一米，鎖定器鎖定鋼纜，液壓油缸再向前一米重新固定好鋼纜，鎖定器松開，重復上面行動。直至沉船扁擔鋼梁與浮船在同一個平面。

在技術上，每個編碼器提供4—20mA信號，4個編碼器（油缸）一組，組內做四油缸同步（見本文章南海造島中有四油缸同步介紹），每組信號轉換為Can總線信號，并全部66個油缸組網同步對比，調節每個油缸液壓管路的流量，保持每一個油缸的位置同步控制。當其中之一的偏差大出預設的偏差范圍即報警停機，防止受力不均意外發生，并單油缸調節此偏差較大的油缸位移位置，直至在同步范圍內。

在海上連續工作，并在韓國人民的眾目睽睽下，打撈工程包括編碼器絲毫不得有半點差錯的對韓國人直播了幾個月，66個液壓油缸必須嚴格始終保持同步移動，各個油缸位置偏差范圍嚴格控制，并始終在一個可控的范圍內，不然沉船受力不均，就很有可能產生新的變形或裂縫，就會干擾到沉船事故調查。

這是全球關注的事件，當沉船緩緩地像嬰兒一般被輕輕從水里抱起來，與在海底的姿態保持不變時，沒有任何二次船體裂縫與變形產生，滿足了韓國對事故調查真實性的要求。韓國老百姓感動了，作為當今造船第一的韓國，韓國公司沒有把握做成的事，中國人漂亮地干成了。這是中國工程技術的力量、中國制造品質與中國人民之善舉的展現。

中國制造無論是從技術上還是在品質上，都贏得了世界的尊重。

超級工程已不僅在國內，也已開始走向了世界，向世界展示。

一帶一路，中國工控。