第490章 工业计算机（2/2）

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赵老师不慌不忙：“宋教授，你说的这些，是你们集成电路实验室的事。我们只提需求。能做到什么程度，大家一起讨论。”

他指了指桌上那些图纸：“而且，我们不是光提需求。我们已经在收集所有生产一线的电路了。轧钢线的、热处理线的、锻造线的、轴承线的。每一套控制柜的电路图，我们都收上来，分析它们的共性。哪些算法是每个产线都要用的？哪些逻辑是每个产线都要跑的？顺序控制、连锁保护。把这些共性抽出来，就是工业控制计算机的指令集基础。”

魏知远教授开口了：“我支持赵老师的想法。”

他翻着面前那本蓝色封皮的手册。

“数字孪生系统，现在已经固定了17种特种钢的工艺参数。但这些参数怎么用？靠人工从二维卡里读出来，再手动设置到控制柜里。这不是‘智能’，这是‘人肉搬运’。真正的智能化，应该是计算机自己读参数、自己调模型、自己优化工艺。没有计算机，数字孪生就是空中楼阁。”

方教授也点头：“我同意。工业控制计算机如果做出来，我们的传感器就有了真正的用武之地。‘电子耳朵’、红外测温枪，这些设备现在只能独立报警，没法跟整个控制系统联动。如果有了计算机，传感器数据可以直接参与控制决策。”

汤渺教授在旁边补充：“陶瓷刀具的切削参数，也需要计算机来优化。不同材料、不同硬度、不同切削速度，参数都不一样。靠工人经验，能用的只是少数几个组合。如果计算机能自动匹配最优参数，刀具寿命还能再延长。”

刘星海听了一会儿，忽然开口：“小吕。”

吕辰抬起头。

“你说说，如果做这个工业控制计算机，架构怎么设计？”

会议室里所有人的目光都聚到吕辰身上。

对于工业控制计算机，吕辰还真的认真想过，甚至早在星河计划成立之初，就开始琢磨了。

因此，听见刘星海教授点名，他也不怯场。

他起身思考了一下，回答起来。

“我的想法是，技术上要把握三个原则。”

“第一，模块化。把计算机拆成五个独立的模块，每个模块负责一件事。这样做的好处是，哪个模块坏了换哪个，哪个模块需要升级就升级哪个，不影响其他部分。”

“第一个模块，中央处理模块。这是整台机器的‘大脑’。简化昆仑工程的控制核心就可以，不需要向量运算，不需要浮点单元，只要定点运算和逻辑控制就够了。指令集要精简，大概三四十条指令，专门为工业控制设计的。”

他补充道：“这个模块要双冗余。主核心跑程序，辅核心负责监控。主核心如果死机，辅核心在几毫秒内接管。控制生产线，不能停机。一秒钟停机，可能就是几吨废钢。”

与会众人轻轻点头。

“第二个模块，输入输出模块。这是机器的‘眼睛’和‘手’。所有的传感器信号，都接到这个模块上。‘电子耳朵’、红外测温枪，输出的是数字信号还是模拟信号？得统一接口标准。”

他看着方教授：“我建议做两种I/O板。一种数字量I/O，开关量、脉冲量，用光电隔离，把车间里的高压和计算机隔开，保护机器也保护人。一种模拟量I/O，四到二十毫安电流信号或者零到十伏电压信号，用高精度模数转换器，把连续变化的物理量变成数字。”

“I/O模块也要模块化。一条生产线需要多少路输入输出，就插多少块板子。不够了再加，多了就减。标准化、积木化，但不再是每次重新设计电路，而是插拔板子。”

他竖起三根手指：“第三个模块，存储模块。需要三类存储器。”

“第一类，程序存储器。用只读存储器，存操作系统和控制程序。写进去就不改了，防止程序被意外破坏。第二类，数据存储器。用正在研发的存储芯片，存生产过程的实时数据。温度、压力、速度，每秒钟记一次，记在循环缓冲区里，满了就写到磁带上。第三类，参数存储器。用可擦写存储器，存工艺参数。不同的钢材、不同的规格，参数不一样。工人插一张二维卡，机器就把参数加载进来。”

他的声音沉下来。

“第四个模块，电源模块。要单独做。”

“车间里的电压波动大，还有大电机启动时的浪涌。普通计算机的电源扛不住。我建议用冗余电源设计，两个电源模块并联，坏了一个另一个继续供电。再加一个后备电池，停电的时候能撑几分钟，让程序正常退出、数据保存好。”

赵老师点点头。

“第五个模块，通信模块。跟别的机器说话。”

“我建议做两种通信方式。一种是有线的，用二维卡系统，物理隔离，不怕干扰。另一种是无线的，用‘电子耳朵’的技术，但频率要专门分配，防止跟别的设备冲突。将来一个车间可能有十几台这样的计算机，它们要能互相交换数据、协同工作。轧制线告诉热处理线‘板子过来了，准备接收’，热处理线告诉质检线‘这批钢材的工艺参数是这样的’。这不是科幻，这是五年之内必须要实现的事。”

“五个模块，通过总线连接。总线协议用昆仑工程的标准，所有模块都遵循同一个规范。这样，不管哪家单位做的模块，插上去就能用。”

吕辰说完，坐下。

会议室里安静了一会儿。

宋颜教授开口了，声音比刚才缓和了一些。

“这个架构，技术上可行。但我还是那个问题，芯片从哪儿来？这一台机器，少说要用几十块芯片。现在的产能，扛不住。”

赵老师立刻接话：“宋教授，你要换一个思路想。”

他讲起了道理：“现在一条自动化产线，要用多少块‘掐丝珐琅’电路板？少说二三十块，多的上百块。每块电路板上焊着几十个晶体管、电阻、电容。一台工业控制计算机，可能也就几十块芯片。但这一台机器，能管一条产线。”

他说了几个数字。

“130条产线，每条产线二三十块板子，就是两三千块板子。每块板子上几十个晶体管，就是几万、几十万个管子。但如果用工业控制计算机，130条产线，只需要130台机器。每台机器几十块芯片，总共也就几千块芯片。”

他看着宋颜：“而且，这种芯片不是定制芯片，他能上6305厂的生产线批量生产，不占用集成电路实验室的中试线。6305厂的生产线，良率已经上来了，一个月能出1000多片芯片。一台机器用几十片，一年也才几百台。这个量，扛得住。”

宋颜教授没有再反驳，靠在椅背上，手指转着铅笔，若有所思。

刘星海开口了，声音很慢，但每个字都很清楚。

“赵老师这个想法，我想了很久了，甚至从星河计划成立那天，就开始想。”

会议室里安静下来。

他摘下眼镜，放在桌上，揉了揉眉心：“大家认真思考一下，如果这台计算机做出来，意味着什么？”

他看着在座的人，目光从一张张脸上扫过去。

“意味着，我们用集成电路，重新定义了工业。以前是‘机器代替体力’，现在是‘计算机代替脑力’。这不是技术进步，这是工业革命。”

他停了几秒，让这句话在会议室里回荡。

“小吕提出的模块化、冗余化、实时化架构，方向是对的。这本质上是在定义一套‘中国自己的工业控制标准’。以后全国所有的自动化产线，都按这个标准来设计。这意味着我们的星河计划在工业领域找到了自己的道路。”

他重新戴上眼镜，翻开面前的黑皮本子。

“我批准立项。”

他写下几行字，然后抬起头。

“赵老师，你负责组织学生，编一套工业控制专用语言。让工程师用起来顺手，不要搞那些晦涩的指令，要让工人插上二维卡就能跑。PID算法、自适应控制、数据采集与记录，这些都要做成标准模块。编程机那边已经做出来了，正好用上。”

赵老师点头：“好。”

“集成电路实验室负责芯片设计，以及最后的系统集成。做出一套‘芯片、I/O、软件、通信、标准’整个工业控制的体系，把五个模块拼起来，搭出原理样机，跑通整个流程。”

他看着宋颜：“宋教授，这个事，跟昆仑工程一样，是‘种子工程’。种下去，长出来的是一片森林。”

宋颜点点头，没说话。

“工业监测中心配合I/O模块的设计。‘电子耳朵’、红外测温枪，都要跟I/O模块对接。要设计一套标准的I/O接口规范，定义清楚信号类型、电平标准、通信协议。以后所有传感器和执行机构，都按这个规范做。”

方教授应了一声。

刘星海合上本子，看着在座的人。

“行了，散会。各中心把具体方案报上来，下周一再议。”

人们开始收拾东西，搪瓷杯碰撞的声音、椅子挪动的声音、说话的声音混在一起，会议室里重新热闹起来。

吕辰站起来，把笔记本揣进兜里，跟着人群往外走。

走到门口的时候，刘星海叫住了他。

“宋教授、小吕，你们来一下。”

吕辰和宋颜走跟着刘星海教授进了办公室。

刘星海招呼二人坐下，沉默了几秒：“宋教授，小吕，你们知道我为什么会推这个事？”

宋颜和吕辰没说话。

刘星海看着窗外，声音很低：“现在全国有130多条产线在用我们的自动化方案。明年呢？后年呢？这个数字会翻几倍。如果每条产线都要定制控制柜，集成电路实验室就是累死也做不完。”

他转过身，看着二人：“但如果我们有一台通用的工业控制计算机，情况就完全不一样了。一条产线，一台机器，一张二维卡。硬件是标准的，软件是定制的。工厂自己插卡，自己跑程序，不需要我们派人去调试。这才是真正的‘自动化’。”

他走回桌前坐下，声音更低了：“有些事，我们要想在前面。技术这条路，不会总是一帆风顺。趁着现在还能集中力量，把骨架搭起来，将来不管怎么变，这套体系在，火种就在。”

宋颜一脸悲伤道：“刘教授，王教授他真的……？”

刘星海教授摆手制止了：“去吧。”

吕辰二人转身往外走，走到门口，吕辰回过头。

刘星海已经戴上老花镜，翻开那个黑皮本子，开始写什么。

阳光从窗户照进来，照在他花白的头发上，照在他握笔的手上，那只手已经有些老了，青筋凸起，但握笔的姿势依然很稳。