第497章 工业计算机的骨架（2/2）
他在方块
“双电源冗余，一个坏了另一个无缝切换。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。宽电压设计，车间里的电压波动，从180V到250V，机器都能正常工作。不用稳压器，不用UPS，插上就能用。”
他又补充了一句：“电源模块也要能热插拔。坏了一个，电工拔下来换新的，机器不会停机。”
他的手指移到第五个方块。
“第五，通信模块负责机器和人说话、和别的机器说话。”
他在方块
“有线通信，用二维卡系统。物理隔离，抗干扰。工艺参数、控制程序，都通过二维卡加载。这是最可靠的通信方式，不怕电磁干扰。”
“无线通信，用‘电子耳朵’的技术。未来车间里可能有几十台机器，它们要互相交换数据、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’。无线通信，就是为这个准备的。”
他放下粉笔，转过身。
“这五个模块，通过标准总线连接。总线协议和接口定义必须公开，任何厂家，不管是大厂还是小作坊，只要按照这个规范生产模块，插上去就能用。”
他在黑板上画了一条横线，把五个方块串在一起。
“总线是这套体系的核心。总线定了，整个架构就定了。总线是开放的，整个体系就是开放的。总线是封闭的，整个体系就是封闭的。”
他转过身，看着所有人。
“我选择开放。”
会议室里安静了几秒。
宋颜教授第一个开口：“吕辰，你说说电路设计怎么做？”
吕辰点点头：“宋教授，我的想法是两条腿走路。”
他转过身，在黑板上画了一个简图，左边是一个大脑，右边是一双手脚。
他的绘画水平是真的惨不忍睹，引来台下一阵阵轻笑。
“集成电路负责‘大脑’，中央处理模块、存储模块、通信模块的核心部分。这些需要高速运算、高密度集成，必须用集成电路。”
他在右边画了几条线。
“‘掐丝珐琅’负责‘手脚’，I/O模块里那些和强电打交道的部分，如继电器驱动、电机控制、电源管理。这些需要扛大电流、抗强干扰，用‘掐丝珐琅’电路板做。这种板子，我们熟，工艺成熟，成本低，可靠性高。”
他放下粉笔，看着宋颜。
“各司其职，各取所长。集成电路做它擅长的事，‘掐丝珐琅’做它擅长的事。合在一起，就是一台完整的工业计算机。”
宋颜教授点点头：“可行！”
吕辰继续说：“工业控制计算机不需要最新工艺，五微米够，三微米更好，但不是必须。这些芯片，可以在6305厂的生产线上批量生产，不占用研究所的中试线。”
他又在黑板上写了一个词：硬件标准化。
“同一批中央处理器芯片，插不同的I/O模块、跑不同的程序，就能控制不同的产线。轧钢线用一套I/O模块，热处理线用另一套I/O模块。中央处理器是一样的，存储是一样的，通信模块是一样的。这叫硬件标准化、软件定制化。”
他转过身，看着赵老师。
“赵老师，这就是您要的，不用每次重新设计电路、重新画版图、重新流片。硬件是标准的，工厂自己换I/O模块、自己插二维卡，就能把一条轧钢线变成热处理线。”
赵老师点点头，没有说话。
吕辰继续说：“至于那些和强电打交道的I/O模块，用‘掐丝珐琅’工艺做。这种板子，我们做了好几年了，工艺成熟，工人熟练，成本了。而且它不占用集成电路的产能。”
他顿了顿，声音提高了一些。
“所以，不是等芯片多了再做事，而是用现有资源做能做的事。集成电路做脑脑，‘掐丝珐琅’做手脚。两条腿走路，走得稳，走得快。”
赵老师问道：“吕辰，硬件的事你说清楚了。但软件呢？工厂的电气工程师不懂二进制、不懂汇编。让他们自己写程序，不现实。”
吕辰点点头，在黑板上画了三层图。
“我设计了一套三层软件体系。”
他指着最
“第一层，工艺参数库。不是让工厂自己写程序，而是让工艺工程师填一张参数表。这张表存在二维卡上，插进机器就能跑。轧制速度多少米/秒？加热温度多少度？冷却时间多长？连锁条件是什么？工艺工程师不需要动编程，他只需要知道自己这条线需要多快的速度、多高的温度。填上去，机器就能跑。”
他的手指移到中间一层。
“第二层，控制逻辑模板。把常用的控制逻辑做成模板，工厂只需要选模板、填参数，不需要写代码。”
他在黑板是列了几个模板：
顺序控制模板——先A后B再C
PID调节模板——温度、压力、流量
连锁保护模板——A停了B就停
定时/计数模板——延时启动、计数停机
“这些模板，我们根据130多条产线的经验总结出来的。覆盖了80%以上的控制场景。工厂选模板、填参数，就能跑起来。”
他的手指移到最上面一层。
“第三层，高级编程语言。留给专业工程师用的。复杂场景下，可以写自定义逻辑。但这不是给工厂用的，是给设备制造厂和系统集成商用的。”
他放下粉笔，转过身。
“三层体系，各取所需。工艺工程师填参数表，电气工程师选模板，专业工程师写程序。不用每个人都懂二进制、懂汇编。”
赵老师点了点头，没再问。
李怀德这时候开口了：“小吕，你说的这些，五年后、十年后，这台机器还能用吗？技术升级了，是不是又要从头来？”
吕辰在黑板上画了一个时间轴，从今天指向五年后、十年后。
“这个问题，我也考虑了。”
他在时间轴上画了几个节点。
“第一，总线协议要公开。所有模块都遵循同一个总线标准。以后出了更好的CPU，换中央处理模块就行。有了更大的存储器，存存储模块就行。I/O模块不用动，电源模块不用动，通信模块不用动。这叫积木式升级。”
他在第二个节点上画了个圈。
“第二，I/O模块要标准化。我们要定义一套标准的I/O接口规范。以后所有的传感器、执行机构，都按这个规范做。不管谁家的设备，插上就能用。这套规范定下来，就是标准。以后全中国的工业设备，都按这个标准做接口。红星所的工业计算机能接，别的厂做的也能接。这不是一家独大，是共建生态。”
他在第三个节点上画了个箭头。
“第三，通信协议要留余量。现在可能只需要一台机器控制一条线。但未来，一个车间可能有几十台机器，它们要互相通信、协同工作。所以通信模块要支持两种模式，单机模式和联机模式。联机模式下，一台机器能通过总线读取其他机器的状态，协同决策。”
他放下粉笔，看着李怀德。
“现在不用，但不能没有。接口要留出来，协议要定义清楚。等哪天需要用的时候，插上模块就能用，不用重新设计。”
李怀德点了点头，没再问。
赵老师又开口了，这次声音比刚才高了一些：“吕辰，你说的这套体系，听起来很好。但怎么保证全国都按你的规范来？万一别人不认呢？”
吕辰笑了笑，这个问题他想得更深。
“赵老师，您说得对。规范不是靠行政命令推的，是靠价值吸引的。”
他转过身，在黑板上写了四个字：建立标准。
“我提议，我们要做四件事。”
“第一，编写《工业控制计算机设计规范》。定义模块规格、总线协议、I/O接口、通信协议。让全国所有想造这东西的厂家，都按这个规范来。谁不按规范来，谁的产品就接不上别人的系统。这叫用市场力量推广标准。”
“第二，编写《工业控制程序编写指南》。教工厂的电气工程师怎么填参数表、怎么选模板。让一线工人能自己解决问题，不用等专家。这本书要写得通俗易懂，配图、配案例、配习题。工人看完就能上手。”
“第三，编写《产线自动化改造案例库》。把130多条产线的改造经验整理成册，配上图纸、参数、程序。以后新产线改造，翻案例库就知道怎么干。不用从头摸索，不用重复踩坑。”
他顿了顿，声音提高了一些。
“第四，推动成立‘国产工业计算机标准联盟’。联合哈工大、北钢院、鞍钢、首钢这些核心单位，把这套标准推广到全国。不是红星所一家说了算，是大家共同制定、共同遵守。谁想改标准，开大会讨论。这叫民主集中制。”
他转过身，看着赵老师：“赵老师，这才是体系。不是红星所一家做机器，是全国一起建生态。红星所负责最核心的芯片、最核心的架构，外围的I/O模块、电源模块、通信模块，交给协作单位做。大家一起赚钱、一起发展、一起把中国工业控制的底座夯实。”
会议室里安静了很长时间。
现没人提出问题。
刘星海看着吕辰：“小吕，你说得对，我们不是在造一台机器，我们是在建一套体系。这套体系，要让全国工厂都能自己解决问题，不用永远依赖少数专家。”
他合上本子，看着在座的所有人。
“这才是工业控制计算机真正的价值，这个方案，我同意了。各中心依据这个架构，把具体方案报上来，下周再议。”
人们开始收拾东西。
搪瓷缸碰撞的声音、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。