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ZRJ系列产品36年发展回顾

ZRJ系列产品36年发展回顾

  • 发布时间:2022-08-23 13:13
  • 访问量:

ZRJ系列产品36年发展回顾

【概要描述】一组老照片,带您穿越时空,走过ZRJ系列产品的发展历程。

  • 发布时间:2022-08-23 13:13
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前期历史背景

 

核心人物:徐军(原泰安智能仪器仪表厂厂长,现泰安磐然测控科技有限公司董事长)

 

徐军1982年毕业于山东工学院(现山东大学的组成部分)无线电专业,毕业后被分配到山东省新泰市新汶工具厂质量管理部工作。在那个技术和人才极度匮乏的年代,徐军被厂里委以重任,进行计算机、自动控制、电子装备相关的技术难题攻关。

在技术攻坚的过程中,他发现各类刀具、量具、齿轮等产品的生产需要经过热处理环节,存在大量的热电偶及二次仪表的校准需求。而当时的热电偶检定工作完全依靠经验丰富的技术人员完成,尽管重复性强,但存在操作繁琐、计算复杂、效率低下、容易出错等问题。徐军注意到这一亟需改变的情况,萌生了研发全自动热电偶检定装置的想法。

 

  36年不断探索与创新——ZRJ系统发展历程(1986-2022)

 

1.1986   确定研发目标

1986年,徐军开始着手热电偶全自动检定装置的研发工作。并于同年确定了研发目标:设计一款以单片机作为核心,集电学测量、PID控温算法、数据计算、结果输出功能于一体的全自动热电偶检定装置,这一设计思路在当时非常超前。

▲ 徐军设计的ZRJ-01系统框图手稿

写于1986年9月

2.1987~1990年 艰辛的早期研发历程

上世纪80年代,计算机还是稀缺设备,具有单片机应用经验的技术人员更是凤毛麟角。凭借有限的参考资料,徐军系统学习了汇编语言并独立编写了可应用于TP801单板机的实时操作系统。随后通过大量实验陆续攻克了电学测量、PID算法、扫描开关、浮点运算等技术难关。当时技术文献匮乏,缺乏调试工具,实验及编程过程中出现的各种问题只能依靠大量的公式推导、手工验算解决,研发工作异常艰难,保存至今的大量手稿资料见证了其艰辛的研发过程。

特别需要感谢中国计量院郑方老师及山东省计量院潘圣明老师,在研发过程中提供了专业知识方面的无私帮助。历经4年,在徐军孜孜不倦地努力下,终于在1990年初完成了首台样机的研制,该样机是国内第一台无需计算机及数字表即可独立完成热电偶多温度点自动检定的装置。

▲ 徐军设计手稿第35页 单片机字模的使用

写于19876

▲ 徐军设计手稿第121页 构思AD转换器非线性补偿算法

写于19882

▲ 徐军设计手稿第148 公式推导检定炉传递函数

写于19889

▲ 徐军设计手稿第161页 高精度控温理论分析

写于19891

▲ 徐军设计手稿169页 控制算法优化

写于19894

▲ 徐军设计手稿第177页 显示单元流程图

写于19896

▲ 徐军设计手稿第229页 使用AD590作为参考端的测量电路设计

写于1989年10月

3.1991~1992年 筹建泰安智能仪器仪表厂

一体化热电偶自动检定装置研制成功后,徐军看到其潜在的市场前景,并向新汶工具厂提出了希望进一步优化该样机并进行批量生产的想法。但该厂受经营范围所限,只同意将其作为技改项目。深思熟虑后,徐军从新汶工具厂辞职。1992年,在泰安市煤炭局的支持下,徐军筹建了泰安智能仪器仪表厂,并明确提出了研发、制造温度计量行业用智能化、自动化校准装置的长期发展目标。

1992年关于建厂计划任务书的批复、申办厂营业执照的函 

与此同时,徐军继续改进、完善热电偶自动检定装置的功能,建立并带领团队制定企业标准和生产工艺,为产品的批量生产和推向市场铺平道路。

199111月受山东省科技厅委托,由泰安市科技局组织的ZRJ-01智能化热电偶检定装置产品鉴定会议。

▲ 徐军(前排左三)在鉴定会议中发言

ZRJ-01生产使用的工艺文件

 

1991年起草的企业标准

4.1992 推出国内首台ZRJ-01智能化热电偶检定装置

▲ 早期生产的ZRJ-01智能化热电偶检定装置

设计定型后的产品最终命名为ZRJ-01智能化热电偶检定装置(ZRJ来自智能、热工、检定的汉语拼音首字母),其技术特点如下:

1、使用了Z80 单片机作为处理器,具有实时任务操作系统。

2、内置低电势扫描开关,可连接1路标准热电偶及6路被检热电偶。

3、支持包括最多8个温度检定点的检定任务编辑,任务执行过程中,可按照温度点顺序自动完成升温、恒温、稳定判断、数据采样、数据处理等过程。

4、集成标准控温功能,内置PID控制算法,可使用标准热电偶控制检定炉温度。

5、测量部分由分立元器件搭建而成,采用V/F测量原理,使用LM339恒温基准作为主基准,每次巡检前自动校准,mV测量能够达到5位半数字万用表的性能。

6、采用6位数码管作为数据及各种状态的指示,配合机械按键,能够进行基本的设置、查看操作。

7、集成热敏打印机作为数据输出单元,将最终计算结果打印输出。

作为一款里程碑式的产品,ZRJ-01智能化热电偶检定装置实现了真正意义的热电偶检定校准的自动化,大幅度简化了热电偶检定过程。此外,由于不需要配置计算机、数字表等其它外设,极简结构及实用的功能获得了良好的市场反馈。

5.1995年 推出ZRJ-03智能化热工仪表检定系统

 

▲ 第一代 ZRJ-03智能化热工仪表检定系统(1995~2003)、第一代 TZ.SC-03低电势扫描器/控制器

1994~1995年期间,台式计算机在国内逐渐普及,Windows 3.1 Windows 95操作系统的陆续出现使得图形化操作变得可行。伴随国内市场的开放,6位半数字万用表的价格也已经不再遥不可及。

为了进一步降低检定结果的不确定度,并使操作过程更加人性化,徐军带领技术团队改变设计思路,采用C++语言编写了初代基于Windows系统的热工仪表检定软件,硬件方面将原有的一体式的自动检定装置拆分为计算机+扫描控制器+数字万用表三大部分,并将其命名为ZRJ-03智能化热工仪表检定系统,尽管后期历经多次改进,但这一基本组成结构一直延续至今,并对国内热电偶、热电阻自动检定系统的发展过程产生了深远影响,直至今日仍是此类产品的主流组成结构。

注:前期规划了三种型号

  • ZRJ-01热电偶自动检定系统
  • ZRJ-02热电阻自动检定系统
  • ZRJ-03热电偶/热电阻自动检定系统

6.1998年 参加起草JJF 1098-2003《热电偶、热电阻自动测量系统校准规范》

伴随相关产品逐级成熟,并为市场所认可,1998年徐军代表泰安智能仪器仪表厂参加起草JJF 1098-2003《热电偶、热电阻自动测量系统校准规范》。

1998年 徐军(前排左二)参加起草规范

7.2003年 成立泰安磐然测控科技有限公司

2003年伴随国企改制的大潮,徐军在泰安智能仪器仪表厂原班人马的基础上组建了泰安磐然测控科技有限公司,开始按照现代化企业的组织架构对研发团队进行改革,为磐然研发力量的持续加强奠定基础。同时期,ZRJ-03智能化热工仪表检定系统在迭代和创新的基础上形成了第二代产品。

  第二代ZRJ-03智能化热工仪表检定系统(2003~2013

8.2005年 率先推出国内首款ZRJ-05热电偶群炉检定系统

针对热电偶生产厂家批量化的热电偶检定需求,新的研发团队以ZRJ-03检定系统为基础,在国内率先推出热电偶群炉检定系统。

 

2003~2013年期间的ZRJ-05热电偶群炉检定系统

9.2014年 ZRJ-03系列产品全面升级

2006~2014期间是磐然形成技术积累的关键时期,通过前期研发队伍的建设,磐然的研发力量得到不断加强,研发产品的种类不断丰富。研发团队以降低系统的不确定度为核心,在丰富配套产品的基础上,由内到外对ZRJ-03检定系统进行了全面升级,并于20149月推出升级后的ZRJ-03系列智能化热工仪表检定系统。

▲ 第三代ZRJ-03系列智能化热工仪表检定系统(2014至今)

10.ZRJ系列产品问市30周年之际,全新一代ZRJ-23系列温度自动检定系统即将推出

ZRJ-23温度自动检定系统

前期历史背景

 

核心人物:徐军(原泰安智能仪器仪表厂厂长,现泰安磐然测控科技有限公司董事长)

 

徐军1982年毕业于山东工学院(现山东大学的组成部分)无线电专业,毕业后被分配到山东省新泰市新汶工具厂质量管理部工作。在那个技术和人才极度匮乏的年代,徐军被厂里委以重任,进行计算机、自动控制、电子装备相关的技术难题攻关。

在技术攻坚的过程中,他发现各类刀具、量具、齿轮等产品的生产需要经过热处理环节,存在大量的热电偶及二次仪表的校准需求。而当时的热电偶检定工作完全依靠经验丰富的技术人员完成,尽管重复性强,但存在操作繁琐、计算复杂、效率低下、容易出错等问题。徐军注意到这一亟需改变的情况,萌生了研发全自动热电偶检定装置的想法。

 

  36年不断探索与创新——ZRJ系统发展历程(1986-2022)

 

1.1986   确定研发目标

1986年,徐军开始着手热电偶全自动检定装置的研发工作。并于同年确定了研发目标:设计一款以单片机作为核心,集电学测量、PID控温算法、数据计算、结果输出功能于一体的全自动热电偶检定装置,这一设计思路在当时非常超前。

▲ 徐军设计的ZRJ-01系统框图手稿

写于1986年9月

2.1987~1990年 艰辛的早期研发历程

上世纪80年代,计算机还是稀缺设备,具有单片机应用经验的技术人员更是凤毛麟角。凭借有限的参考资料,徐军系统学习了汇编语言并独立编写了可应用于TP801单板机的实时操作系统。随后通过大量实验陆续攻克了电学测量、PID算法、扫描开关、浮点运算等技术难关。当时技术文献匮乏,缺乏调试工具,实验及编程过程中出现的各种问题只能依靠大量的公式推导、手工验算解决,研发工作异常艰难,保存至今的大量手稿资料见证了其艰辛的研发过程。

特别需要感谢中国计量院郑方老师及山东省计量院潘圣明老师,在研发过程中提供了专业知识方面的无私帮助。历经4年,在徐军孜孜不倦地努力下,终于在1990年初完成了首台样机的研制,该样机是国内第一台无需计算机及数字表即可独立完成热电偶多温度点自动检定的装置。

▲ 徐军设计手稿第35页 单片机字模的使用

写于19876

▲ 徐军设计手稿第121页 构思AD转换器非线性补偿算法

写于19882

▲ 徐军设计手稿第148 公式推导检定炉传递函数

写于19889

▲ 徐军设计手稿第161页 高精度控温理论分析

写于19891

▲ 徐军设计手稿169页 控制算法优化

写于19894

▲ 徐军设计手稿第177页 显示单元流程图

写于19896

▲ 徐军设计手稿第229页 使用AD590作为参考端的测量电路设计

写于1989年10月

3.1991~1992年 筹建泰安智能仪器仪表厂

一体化热电偶自动检定装置研制成功后,徐军看到其潜在的市场前景,并向新汶工具厂提出了希望进一步优化该样机并进行批量生产的想法。但该厂受经营范围所限,只同意将其作为技改项目。深思熟虑后,徐军从新汶工具厂辞职。1992年,在泰安市煤炭局的支持下,徐军筹建了泰安智能仪器仪表厂,并明确提出了研发、制造温度计量行业用智能化、自动化校准装置的长期发展目标。

1992年关于建厂计划任务书的批复、申办厂营业执照的函 

与此同时,徐军继续改进、完善热电偶自动检定装置的功能,建立并带领团队制定企业标准和生产工艺,为产品的批量生产和推向市场铺平道路。

199111月受山东省科技厅委托,由泰安市科技局组织的ZRJ-01智能化热电偶检定装置产品鉴定会议。

▲ 徐军(前排左三)在鉴定会议中发言

ZRJ-01生产使用的工艺文件

 

1991年起草的企业标准

4.1992 推出国内首台ZRJ-01智能化热电偶检定装置

▲ 早期生产的ZRJ-01智能化热电偶检定装置

设计定型后的产品最终命名为ZRJ-01智能化热电偶检定装置(ZRJ来自智能、热工、检定的汉语拼音首字母),其技术特点如下:

1、使用了Z80 单片机作为处理器,具有实时任务操作系统。

2、内置低电势扫描开关,可连接1路标准热电偶及6路被检热电偶。

3、支持包括最多8个温度检定点的检定任务编辑,任务执行过程中,可按照温度点顺序自动完成升温、恒温、稳定判断、数据采样、数据处理等过程。

4、集成标准控温功能,内置PID控制算法,可使用标准热电偶控制检定炉温度。

5、测量部分由分立元器件搭建而成,采用V/F测量原理,使用LM339恒温基准作为主基准,每次巡检前自动校准,mV测量能够达到5位半数字万用表的性能。

6、采用6位数码管作为数据及各种状态的指示,配合机械按键,能够进行基本的设置、查看操作。

7、集成热敏打印机作为数据输出单元,将最终计算结果打印输出。

作为一款里程碑式的产品,ZRJ-01智能化热电偶检定装置实现了真正意义的热电偶检定校准的自动化,大幅度简化了热电偶检定过程。此外,由于不需要配置计算机、数字表等其它外设,极简结构及实用的功能获得了良好的市场反馈。

5.1995年 推出ZRJ-03智能化热工仪表检定系统

 

▲ 第一代 ZRJ-03智能化热工仪表检定系统(1995~2003)、第一代 TZ.SC-03低电势扫描器/控制器

1994~1995年期间,台式计算机在国内逐渐普及,Windows 3.1 Windows 95操作系统的陆续出现使得图形化操作变得可行。伴随国内市场的开放,6位半数字万用表的价格也已经不再遥不可及。

为了进一步降低检定结果的不确定度,并使操作过程更加人性化,徐军带领技术团队改变设计思路,采用C++语言编写了初代基于Windows系统的热工仪表检定软件,硬件方面将原有的一体式的自动检定装置拆分为计算机+扫描控制器+数字万用表三大部分,并将其命名为ZRJ-03智能化热工仪表检定系统,尽管后期历经多次改进,但这一基本组成结构一直延续至今,并对国内热电偶、热电阻自动检定系统的发展过程产生了深远影响,直至今日仍是此类产品的主流组成结构。

注:前期规划了三种型号

  • ZRJ-01热电偶自动检定系统
  • ZRJ-02热电阻自动检定系统
  • ZRJ-03热电偶/热电阻自动检定系统

6.1998年 参加起草JJF 1098-2003《热电偶、热电阻自动测量系统校准规范》

伴随相关产品逐级成熟,并为市场所认可,1998年徐军代表泰安智能仪器仪表厂参加起草JJF 1098-2003《热电偶、热电阻自动测量系统校准规范》。

1998年 徐军(前排左二)参加起草规范

7.2003年 成立泰安磐然测控科技有限公司

2003年伴随国企改制的大潮,徐军在泰安智能仪器仪表厂原班人马的基础上组建了泰安磐然测控科技有限公司,开始按照现代化企业的组织架构对研发团队进行改革,为磐然研发力量的持续加强奠定基础。同时期,ZRJ-03智能化热工仪表检定系统在迭代和创新的基础上形成了第二代产品。

  第二代ZRJ-03智能化热工仪表检定系统(2003~2013

8.2005年 率先推出国内首款ZRJ-05热电偶群炉检定系统

针对热电偶生产厂家批量化的热电偶检定需求,新的研发团队以ZRJ-03检定系统为基础,在国内率先推出热电偶群炉检定系统。

 

2003~2013年期间的ZRJ-05热电偶群炉检定系统

9.2014年 ZRJ-03系列产品全面升级

2006~2014期间是磐然形成技术积累的关键时期,通过前期研发队伍的建设,磐然的研发力量得到不断加强,研发产品的种类不断丰富。研发团队以降低系统的不确定度为核心,在丰富配套产品的基础上,由内到外对ZRJ-03检定系统进行了全面升级,并于20149月推出升级后的ZRJ-03系列智能化热工仪表检定系统。

▲ 第三代ZRJ-03系列智能化热工仪表检定系统(2014至今)

10.ZRJ系列产品问市30周年之际,全新一代ZRJ-23系列温度自动检定系统即将推出

ZRJ-23温度自动检定系统

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