接下来的日子,吕辰等人进入了紧张的工业计算机集成工作中。
说“集成”,其实不全是在实验室里焊板子、写代码。
更多的时候,他们是在各种车间里跑,看设备、研究控制柜、拆电路板、和老师傅聊天、记录每一个可能出问题的角落。
红星轧钢厂内部的车间,自然是近水楼台。
中厚板车间里,这是吕辰的老战场,他给最小作战单元讲控冷系统的阀门定位器、测温热电偶、pLc柜里的继电器排……。
热处理线的淬火池温控系统,用的是老式圆盘记录仪,工人每隔半小时去瞄一眼笔尖画出的温度曲线,凭经验手动调节煤气阀门。
他们研究如何用工业计算机把这活干了,让温度控制更精准。
冷轧车间的自动厚度控制系统,是国内最先进的电气传动设备,可控硅整流、直流调速、测厚仪反馈,一套下来满满当当占了大半间屋子。
工业计算机要做的,是用数字控制代替模拟控制,用软件代替硬件。
线材车间还没投产,但设备已经陆续进场,李师兄带着人正在敷设传感器线缆。
吕辰等人轮流派出小队打下手,亲自参与产线的建设工作,摸清工业计算机是如何在产线上配置出来。
除了自家的地盘,吕辰还带着最小作战单元的工程师们走出去。
城东的印染厂,是自动化控制中心前两年帮着改造过的。
厂里有一条全新的轧染生产线,从退浆、煮练、漂白到染色、皂洗、烘干,十几个工序,绵延两百多米。
带队的车间主任姓顾,四十出头,嗓门大得能把布撑开。
“吕工,你的工业计算机,能不能帮我们解决一个问题?”
他把吕辰领到染色机前面,指着控制柜上那一排凸轮控制器。
“现在的染色,是靠这些凸轮来控制染液流量和布匹速度的。凸轮磨损了,颜色就不匀。换一套凸轮,又贵又麻烦。你们那个计算机,能不能用数字来控制?”
苏明华蹲下来,拆开控制柜的侧板,探头往里看了看。
凸轮控制器的触头已经磨出了一道深深的凹槽,铜屑掉了一地。
“能。”苏明华站起来,“用步进电机加编码器代替凸轮,工业计算机发脉冲控制步进电机的角度。精度比凸轮高一个数量级,而且磨损了换个编码器就行,便宜。”
顾主任眼睛一亮:“那什么时候能给我们装?”
苏明华看了看吕辰。
吕辰笑了笑:“顾主任,工业计算机还在整机集成阶段,等定型了,第一批就给您装上。”
“那可说定了。”顾主任用力拍了拍吕辰的肩膀,差点把他拍趴下。
城南的罐头厂,是个老厂,设备比印染厂还老。
生产线上的封罐机,用的是凸轮和杠杆的纯机械结构,每封一个罐头,凸轮转一圈,杠杆上下往复一次,动作精准但也极其死板。
换个罐型,要换一套凸轮,拆装调试得半天。
孔宝祥蹲在封罐机旁边,盯着那个凸轮看了足足一刻钟,然后站起来,在本子上画了一张图。
“吕工,如果用伺服电机代替凸轮,将位置、速度、加速度全部编入工艺二维卡。换罐型的时候,换一个卡,伺服电机自动运行新的运动曲线。不用换凸轮,不用拆机器,按几个按钮就行。”
吕辰接过本子看了看,点了点头。
“记下来,回所里研究配置伺服电机。”
啤酒厂在通县,是所里的老合作伙伴,厂里的后勤物资采购单位。
几年前,次生能源实验室帮他们改造过热交换系统。
厂里正在扩建,新上了一套灌装线,从洗瓶、灌装、压盖到贴标、装箱,全线自动化。
控制核心是一台从东德进口的pLc,方方正正的铁皮柜子,里面密密麻麻全是继电器和定时器。
啤酒厂的马工,说起那台东德pLc来又爱又恨。
“这东西稳定是真稳定,八年了没出过大毛病。但想改个参数,得请东德的专家来,人家来一次的费用够买半条线了。”
他打开控制柜的门,指着里面那一排排继电器。
“你们看看,这线有多复杂。想加一个功能,就得加继电器、加定时器、加中间继电器,线越加越多,柜子越塞越满,最后连门都关不上。”
大张海探头看了一眼,啧啧两声。
“马工,等我们的工业计算机上了,这些继电器、定时器、中间继电器,全部用软件代替。改参数不用请外国专家,操作员在计算机上就能改。加功能不用加线,改改程序就行。”
马工扶了扶眼镜:“你说的是真的?”
“真的。”大张海从兜里掏出烟,给马工递了一根,“而且我们的工业计算机是国产的,坏了不用等配件从国外寄,我们自己就能修。”
马工接过烟,手微微有些抖,点了几次才点着。
纸箱厂在城南,规模不大,但设备很新。
厂里刚上了一套瓦楞纸板生产线,从原纸支架、预热辊、单面机、糊付机、双面机到横切机、纵切机、堆码机,全线国产。
厂长姓孙,是个三十出头的年轻人,脑子活络,说话做事都带着一股冲劲。
“吕工,我这套线,别的都好,就是横切机切出来的纸板,长度老是跑偏。设定的是一米,切出来有时候99.5,有时候100.5。调试师傅调了好几次,就是稳不住。”
苏明华站在横切机旁边,看着那个旋转的切刀,又看了看控制柜里那个老式的计数器和调速器。
“孙厂长,问题在切刀的旋转速度和纸板的输送速度不同步。”她站起来,指着控制柜,“现在的控制系统,是用一个计数器测量纸板长度,到了设定值就给切刀发一个信号。但切刀从接到信号到真正切下去,有几十毫秒的延迟,纸板在这几十毫秒里还在往前走,所以切出来的长度总是偏长。”
她顿了顿,又说:“而且纸板的速度不是恒定的,开机和停机的时候会波动,所以长度偏差也是变化的。”
孙厂长听得一头雾水:“那怎么办?”
“用工业计算机控制。”苏明华说,“在切刀轴上装一个编码器,实时测量切刀的角度。在输送辊上装另一个编码器,实时测量纸板的速度。工业计算机根据这两个编码器的信号,精确计算切刀启动的时机,保证切下去的瞬间,纸板的长度正好是设定值。”
孙厂长似懂非懂地点了点头:“那什么时候能给我装上?”
“等工业计算机定型了。”吕辰笑了,“您是第一批用户。”
这样的调研,每天都在进行。
最小作战单元的工程师们,每去一个厂,都要完成一套“规定动作”:
研究产线的工艺流程。
从原料进厂到成品出厂,每一个工序都要走一遍,每一个工位都要看一遍,每一个动作都要问清楚。
研究车间的环境。
温度、湿度、粉尘、振动、电磁干扰,每一个可能影响工业计算机可靠性的因素,都要记下来。
研究控制柜里的电路。
老产线用的是继电器逻辑,新产线用的是pLc,进口设备用的是专用控制器。不管用什么,都要把原理图摸清楚,把输入输出信号列出来,把控制逻辑还原出来。
研究产品的优化方向。
工业计算机不只是“控制”设备,还能“优化”工艺。印染厂的染料浪费、罐头厂的封罐次品、啤酒厂的灌装精度、纸箱厂的切纸偏差,每一个痛点,都是工业计算机的价值所在。
研究车间的管理措施。
交接班记录怎么填?故障报修流程怎么走?备品备件怎么管?安全生产怎么抓?这些问题,看似与技术无关,但工业计算机上了线,管理的数字化也要跟上。
研究如何和车间管理层沟通交流。
工人不习惯看屏幕怎么办?车间主任想在报表上加一列数据怎么办?厂长想远程查看生产进度怎么办?每一个需求,都要变成工业计算机的功能。
每天晚上,60个人回到自动化控制中心的会议室,复盘当天调研的收获。
白板上贴满了从各个厂带回来的流程图、电路图、控制柜照片、设备铭牌拓印。
有人讲印染厂的凸轮控制器磨损问题,有人讲罐头厂的封罐机换型困难,有人讲啤酒厂的进口pLc封闭问题,有人讲纸箱厂的横切机同步问题。
每一个人讲完,台下都会有人提问、补充、争论。
有人从芯片角度分析,有人从微程序角度设计,有人从现场角度挑剔。
一个问题,往往要讨论半个小时才能达成共识。
达成共识的,写成标准方案,归档到《现场作战手册》里。
达不成共识的,记在“待研究”清单上,第二天继续调研、继续讨论。
日子就这样一天一天地过去。
调研、记录、讨论、归档,再调研、再记录、再讨论、再归档。
白板上贴的照片越来越多,会议室里的图纸越堆越厚,《现场作战手册》从最初的十几页,膨胀到了近百页。
60个人的笔记本,每一本都记得密密麻麻。
有人记了厚厚一沓电路图,有人记了上百页的工艺流程,有人记了几十个故障案例,有人记了十几家工厂的管理制度。
每个人都在快速成长。
芯片设计师开始懂现场了,原来芯片的功耗不只是散热问题,还影响控制柜的温升,温升高了电解电容的寿命会缩短。原来I/o接口的ESd保护不是可有可无的,纸箱厂的静电能把芯片打穿。
微程序设计师开始懂工艺了,原来印染厂的染色温度曲线不是一条直线,升温、保温、降温的速率都有讲究。原来啤酒厂的灌装阀不是同时打开的,要按顺序开,否则泡沫会溢出来。
现场工程师开始懂代码了,原来工业计算机读到的传感器数值不是直接的物理量,要经过标定换算。原来控制阀门的输出信号不只是0和1,还有pId调节的中间值。
就这样忙忙碌碌,到了八月。
八月初,线材车间。
李师兄站在车间门口,手里拿着一个文件夹,里面是基础设施建设的验收报告。
土建全部结束了。地面做了防尘自流平,墙面刷了防霉乳胶漆,照明换成了LEd工矿灯,整个车间亮堂堂的,一扫几个月前那种灰扑扑的工地模样。
电缆沟盖板已经铺好,李师兄带着人一段一段地掀开检查过,每一条线缆的敷设路径、每一个接头的绝缘处理、每一处接地的接触电阻,都有记录可查。
传感器安装到位。加热炉的热电偶、粗轧机的压力传感器、精轧机的编码器、吐丝机的接近开关、风冷线的红外测温仪、集卷站的光电开关,大大小小上百个传感器,每一个都经过了两轮校准和一轮模拟信号测试。
执行器接线完成。加热炉的燃气调节阀、粗轧机的电动压下、精轧机的伺服阀、吐丝机的变频器、风冷线的风机调速器、打捆机的气动电磁阀,每一个执行器都经过了空载动作测试。
工业计算机的机柜已经运到了车间,四台墨绿色的标准机柜,靠墙一字排开。
板卡还没有插,抽屉还是空的,但背板、电源、散热风扇都已经通电测试过了。
通信线路正在铺设。从计算机所到真空所的三公里专线已经完成了勘线和设计,电缆沟正在开挖。
线材车间这边,从机柜到现场设备的控制电缆和信号电缆,已经敷设了八成,剩下的是接线和调试。
李师兄领着吕辰、苏明华、大张海、孔宝祥在车间里走了一圈。
每到一个设备前,他就停下来,翻开文件夹,念一组数据,指着一个部件,说一段注意事项。
走到加热炉前,李师兄停住脚步。
“吕工,加热炉的热电偶,我多装了一备一用。
主热电偶的信号进工业计算机,备用的进现场仪表。
万一主热电偶坏了,操作员拨一个开关,就能切到备用,不影响生产。”
吕辰看了看那个切换开关,又看了看李师兄。
“李师兄,你想得周到。”
李师兄没说话,继续往前走。
走到精轧机的位置,他停下来,蹲下身,指着编码器的安装支架。
“编码器的支架,我做了一个可调节的。编码器和轧辊的轴心要是对不齐,信号会抖动。现场调的时候,松开这两个螺丝,编码器可以在长圆孔里微调,调好了再锁紧。”
孔宝祥蹲下来看了看,用手摇了摇支架,纹丝不动。
“李师兄,这个设计好。编码器对中确实是现场常见的问题,你这个可调支架,能省很多事。”
李师兄站起来,拍了拍膝盖上的灰。
“行了,别说这些了。线敷好了,设备装了,传感器调了,就等你们的板卡和微程序了。什么时候能上?”
吕辰看了看大张海,又看了看孔宝祥。
大张海说:“板卡还在最后测试,这个月底之前全部下线。”
孔宝祥说:“微程序已经在模拟线上跑完了一轮,等板卡到位,两周之内能完成整机联调。”
吕辰点了点头,看着李师兄。
“李师兄,九月底,系统上线。”
李师兄看着他,沉默了两秒。
“行,我等你们。”
车间外面,阳光正烈。
蝉在树上叫,一声接一声,不知疲倦。
线材车间的门敞开着,风从门口灌进去,带着槐花的甜香和钢铁厂特有的、淡淡的铁锈味。
四台墨绿色的机柜靠墙站着,空荡荡的抽屉插槽张着嘴,像在等待什么。
它们在等那些板卡。
那些还在防静电车间里测试的、焊点光亮如新的、每一颗电容都套了S形纸壳的板卡。
那些还在模拟线上奔跑的、47个故障场景全部跑通了的、数据与代码分离的微程序。
那些还在60个人的笔记本里酝酿的、从印染厂、罐头厂、啤酒厂、纸箱厂带回来的、写在白板上争论了一遍又一遍的、关于“模块化、可配置、可扩展”的方法论。
八月了。
离年底,还有五个月。