開(kāi)放式控制器體系結(jié)構(gòu)-過(guò)去,現(xiàn)在和未來(lái)

1、合肥工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)翻譯文獻(xiàn)翻譯題目：開(kāi)放式控制器體系結(jié)構(gòu)-過(guò)去，現(xiàn)在和未來(lái)學(xué)生姓名：汶剛學(xué) 號(hào)：20080437專業(yè)班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化08-3班指導(dǎo)老師：朱政紅院系名稱：機(jī)械與汽車工程學(xué)院2012年02月12日開(kāi)放式控制器體系結(jié)構(gòu)-過(guò)去，現(xiàn)在和未來(lái)摘要：開(kāi)放式控制系統(tǒng)是用于模塊化和可重新配置制造系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵推動(dòng)者。特 殊用途的機(jī)器和門(mén)動(dòng)化程度高，導(dǎo)致大量的開(kāi)放式控制系統(tǒng)的供應(yīng)商中立的標(biāo) 準(zhǔn)為基礎(chǔ)的重要性與口俱増。本文給岀了一個(gè)概述了過(guò)去，現(xiàn)在和未來(lái)的開(kāi)放 式控制器體系結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)對(duì)不同的標(biāo)準(zhǔn)，分類和一般開(kāi)放式控制器的特點(diǎn)，反 映在市場(chǎng)上的數(shù)控產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估和對(duì)在歐洲，北美和日本的全球

2、性研究活動(dòng)概 述給定。隨后，努力協(xié)調(diào)不同的結(jié)果，以便在將來(lái)建立一個(gè)共同的全球性標(biāo)準(zhǔn)。由于“混合和匹配”，必須集小注意于開(kāi)放式控制系統(tǒng)的性質(zhì)來(lái)進(jìn)行一致性和 互操作性測(cè)試。關(guān)鍵字：開(kāi)放式結(jié)構(gòu)控制數(shù)控機(jī)床1引言開(kāi)放式控制器體系結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期以來(lái)在機(jī)械控制領(lǐng)域是眾所周知的。h九i年代初, 世界各地的若干措施一直致力于讓控制供應(yīng)商，機(jī)床廠商和最終使用者從靈活嫩捷 的生產(chǎn)設(shè)備中獲取更多的利益。主要目的是用于在一個(gè)廠商中立，標(biāo)準(zhǔn)化的壞境中 通過(guò)開(kāi)放接口控制和配置方法進(jìn)行易操作和集成的客戶指定控制。這種系統(tǒng)的廣泛 接受和使用使得成本降低，靈活性增加。軟件可重復(fù)使用，用戶特定算法和應(yīng)用程 序叮以集成。用戶根據(jù)給定的控

3、制配置可以自c設(shè)計(jì)控制方法。這種趨勢(shì)迫于越來(lái) 越多的特殊用途的高h(yuǎn)動(dòng)化水平的機(jī)械和越來(lái)越多的軟件開(kāi)發(fā)成本（圖1）。onoad s1ss idqaaagououodold莎 development costs 蜃 development costs_j hardware costsfor special purpose of control vendor formachines （e.g. lorstandard machinesmachine tool builder mtb）圖1:數(shù)控硬件和軟件一實(shí)際的發(fā)展趨勢(shì)過(guò)去數(shù)控領(lǐng)域的實(shí)際趨勢(shì)是由與專有的硬件和軟件組件相結(jié)合的獨(dú)特的設(shè)備導(dǎo) 向系統(tǒng)所主導(dǎo)

4、。應(yīng)用軟件，系統(tǒng)軟件和帔件的緊耦合導(dǎo)致系統(tǒng)非常復(fù)雜和靈活性差。 為了維護(hù)和更遠(yuǎn)的發(fā)展產(chǎn)品，按照新的市場(chǎng)要求，巨大的措施已經(jīng)被實(shí)施?，F(xiàn)代數(shù) 控方法，包括了廣泛的功能來(lái)完成一個(gè)高質(zhì)量，靈活的機(jī)械成果，在一個(gè)相同的標(biāo) 準(zhǔn)化的壞境下，它與減少處理時(shí)間，利于個(gè)人電腦的措施相結(jié)合（圖2）。由于定義 的接口和軟件的平臺(tái)，這種結(jié)構(gòu)是軟件導(dǎo)向的、可配置的。開(kāi)放式控制接口需耍不 斷整合新的、先進(jìn)的功能到控制系統(tǒng)中去。，而且對(duì)于創(chuàng)造可重新配置的制造單元是 非常重要的17。分拆碩件和軟件可以從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)縮短的創(chuàng)新周 期小獲益。在重利用軟件組件的可能性下，簡(jiǎn)單的通過(guò)升級(jí)硬件平臺(tái)，系統(tǒng)的整體 性能便增加了。

5、inthepast/today heterogeneous environment device orientedworkstationvendor specific hardwaretoday/future代.based homogeneous conlro|pc-based environment software oriented standard development loots base control softwareplug in application softwarecardssirmtbuon environmentplug and play* conimercol so

6、ftware,.e.g. ethemel to other pcse g. sercos, profitxis, intertxjs圖2：基于個(gè)人電腦的，而向軟件的控制系統(tǒng)對(duì)于提供和使用開(kāi)放式控制系統(tǒng)的人都有很多好處（圖3） 7。數(shù)控設(shè)計(jì)師和 學(xué)者受益于高度開(kāi)放也包括cnc的內(nèi)部接口。對(duì)于數(shù)控裝置的使用者外部的開(kāi)放性 更顯重要。它提供了用于集成專用用戶對(duì)現(xiàn)有控制的應(yīng)用，和適應(yīng)專用用戶的要求， 例如：適應(yīng)性強(qiáng)的用戶界面或機(jī)器和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的收集。外部的開(kāi)放主?；趦?nèi)部的 開(kāi)放但是有功能上的或者性能上的限制。contfd vendor, »ead«tfnksbm>dune t

7、od builderuserre-jsabe soliwjfeiadapuble use krteftace|easyo( cieene 卜?pedk conrokscalable lurchvarendependenl devetopneni cif contoi and machine toolvendc<-n«j<ral rteg-aiwn & jser specific sdtwarestardardized inlefiacesreduced overall system costsfigure 3: ben efits of usng open con

8、trol systems2這種技術(shù)現(xiàn)狀2.1控制系統(tǒng)及其接口控制是非常復(fù)雜的系統(tǒng)，由于非常嚴(yán)格的實(shí)時(shí)的和可靠的需求。為了能控制復(fù)朵的系統(tǒng)，硬件和軟件接口是木質(zhì)的問(wèn)題?？刂葡到y(tǒng)的接口可以被分為兩類一外部和 內(nèi)部接口。（圖4）外部接口這些接口把控制系統(tǒng)連接到上一個(gè)單元、下一個(gè)單元、用戶。它們可以分為編 程接口和通信接口。nc和plc編程接口由國(guó)家或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)來(lái)統(tǒng)一，例如rs- 274, din66025 或 iec61131-3。通訊接口也受標(biāo)準(zhǔn)很人程度的影響?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)像sercos, prof ibus或devicenet是用來(lái)作為對(duì)驅(qū)動(dòng)器和110s的接口。局域網(wǎng)（局域網(wǎng)），主要基于以太網(wǎng)和t

9、cp/ lp,的確可以反應(yīng)卓越系統(tǒng)的接口。irterfocmtoaipmaurtfstcmpmapymmstcmhcqlccanlanethernetirmrtuse b(stepncj iec-11317 ccrftolar wfhmoduim. twdimre and sdl$rcos w-10 vimerbcetowt>oron*»intsl<vit lulcomnand butiahodufigure 4 external and intemal interfaces of control systems內(nèi)部接口內(nèi)部接口主要用于構(gòu)成控制系統(tǒng)核心的組件間的交互和數(shù)據(jù)

10、交換。在這一領(lǐng)域 的重耍標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)吋機(jī)制的支持。為了實(shí)現(xiàn)重新配置以及適應(yīng)的配置，控制系統(tǒng)的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)基于一個(gè)平臺(tái)概念。主要0的是從軟件組件中隱藏具體硬件細(xì)節(jié)，在軟件組件之間建立一個(gè)定義了 的、靈活的方式。一個(gè)應(yīng)用程序編程接口 （apt）可以確保這些要求。一個(gè)控制系統(tǒng) 的整體功能細(xì)分成幾個(gè)部分，通過(guò)模塊化軟件定義的api交互組件2. 2控制系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)圖5顯示控制系統(tǒng)的碩件結(jié)構(gòu)不同的變化。變化a）顯示的是在控制系統(tǒng)的核心 部分帶有位置控制的模擬驅(qū)動(dòng)接口。這種結(jié)構(gòu)的每個(gè)模塊使用自己的處理器，這導(dǎo) 致特定供應(yīng)商提供各種各樣的硬件。結(jié)合模塊導(dǎo)致了處理器的數(shù)量有明顯意義上的減少。變化b）顯示的是在

11、集成控制功能下的智能數(shù)字驅(qū)動(dòng)，由于高容量、小型化、 處理器更高的性能。變化c）顯示的是一個(gè)基于個(gè)人電腦的單個(gè)處理器解決方案，它 是在操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)擴(kuò)展下。所自的控制功能在實(shí)時(shí)環(huán)境中就像個(gè)人電腦中的軟件 一樣運(yùn)行著。p>-ccmsdr 1 (se are) r-ccpssdt 2 (conrci area)(cnnrci oroa)r-ccessar 4 (conroi area)proewiof 5 (drwes)hvi. proghml ppgmm. prog tp. tg. pic. prrtp. tg. pic. pr lmidqlr>d«rcurrent conr

12、cltercu/iert consolercurcni zandollefpniwr apaetpoiw ampgpc«wa ccnvenicnal.b；icononotfcn m ckwc c) ccrctnratcn in usarhml 二 human machin- mc <plc rp 二 1fajec!or>pcsc on tcftroierwrtoteprog-ammrplanningirelxn conrole<pq 二 sdcqss convnl systemtg 二 trqgckry gefiaaf anfigure 5: hardware an

13、d software structure variants of cncs2. 3市場(chǎng)概述這些在市場(chǎng)上有用的控制提供了不同層次的開(kāi)放，按照?qǐng)D6顯示的標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè) 重要的標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)（軟件，操作系統(tǒng)和中間件）壞境作為執(zhí)行hmi和cnc軟 件的使用。除此z外，連接的數(shù)控廠上下各級(jí)必須得到保證。應(yīng)用程序編程接口 （api） 是用于集成在數(shù)控產(chǎn)品的第三方軟件。雖然今天的大部分控制系統(tǒng)提供了開(kāi)放性， 這種開(kāi)放性包括了與操作者相關(guān)的控制功能（人機(jī)交互，hmi）,還是有少數(shù)控制系統(tǒng)允許用戶修改他們的低層次的控制算法，來(lái)改變機(jī)器相關(guān)的控制功能。-md parry sanon teal-line1contro

14、l kmclkmkoperator relaled co<trd (undkmt5 <hmi)appl progrk. network lannwd opwawi har(conlro>*war£j nc /plc加tim阿呻1apisubocdifiaie control tinctions mactme-relmed control ftjndions (cwc)interiace (api)/leware ng systemi冕（cmare<one<woflc/il platform/ riektmfigure 6: criteria of ope

15、n control systems圖7給岀了今天的控制系統(tǒng)方面的開(kāi)放程度特點(diǎn)的概述。criteriacharacteristicsexampleplatformhardwarestandard hardware with a standard bus systempc based controloperating systemstandard operating system w/o rehl-limevxworks, windowsmiddlewarestandard middlcwaro w/o real-timedcom. corbafactory networkstandard phy

16、sical media communication protocolethernet plus tcp/ipdrive networkstandard physical media communication protocolsercos interfacei/o networkstandard physical media communication protocolprofib us. devicenetprogrammir>gnc/rc programmingstandard nc programming languagedin 66025. rs 274plc programmi

17、ngstandard plc programming languageiec 61131-3umi software integrationstandard application programming interfacedde. opccnc software integrationstandard application programming interfacecompile cyclesfigure 7: characteristics of open control systems雖然一些控制系統(tǒng)給軟件集成提供了開(kāi)放的接口（例如0pc）,但是通過(guò)程序接 口的來(lái)來(lái)冋冋的數(shù)據(jù)仍然沒(méi)有共

18、同的定義。因此，控制系統(tǒng)對(duì)目前市場(chǎng)并不隱式支 持“插件和播放“的特點(diǎn)。為了改善這種情況，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)可以作為一個(gè)模型（見(jiàn) 圖8）。在各種不同的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中，達(dá)成了廣泛的共識(shí)，統(tǒng)一了面向應(yīng)用的接口 是可取的，為了向用戶隱藏多元性和系統(tǒng)的復(fù)雜性。大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線組織已經(jīng)使用 所謂的設(shè)備配置文件，以支持不同廠商的設(shè)備互換。例如，sergos接口標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于數(shù)控和驅(qū)動(dòng)器之間的循環(huán)和確定性通信（1ec61491） b 經(jīng)確定大約的語(yǔ)義。400參數(shù)描述驅(qū)動(dòng)和控制，是由不同廠商的設(shè)備使用的功能。3開(kāi)放式的定義和種類3.1定義teee的“開(kāi)放系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)“定義了一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)如下'一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng) 提供-

19、種能力，使應(yīng)用程序能夠運(yùn)行在多個(gè)供應(yīng)商的平臺(tái)上，與其它系統(tǒng)互通應(yīng)用 程序，展現(xiàn)與用戶互動(dòng)的一貫風(fēng)格（ieee 1003. 0）o為了估計(jì)控制的開(kāi)放性，下面的標(biāo)準(zhǔn)可以被使用（圖9）：可移植性：應(yīng)用程序模塊（am）可以不經(jīng)過(guò)任何變化就能應(yīng)用在不同平臺(tái)上，同吋保 持口己的能力。可擴(kuò)展性：各種不同的應(yīng)用模塊可以無(wú)沖突的在平臺(tái)上運(yùn)行。互操作性：應(yīng)用模塊可以以一種持續(xù)的方式一塊運(yùn)行，以及可以以一種定義過(guò)的方 式互換數(shù)據(jù)?？蓴U(kuò)展性：根據(jù)用戶耍求，應(yīng)用模塊的功能和性能以及硬件的大小可以被調(diào)整。hmicncprogramming interfacescommunication interfacescncplat

20、form (hw, os)platform (hw, os)hmi apicnc apilan supportdrive supporti/o supportfanuc 210i/210ispc with wincdntproprietary+winapiproprietary+ethernetproprietary+fieldbusindramalmtc200pc with winntopsos+winapiproprietary+ethernet+sercos+fieldbusmdsi open cncpcwlhwinnt*rtx(soltcnc)+winapi+ rt api+ether

21、net+sercos+f ieldbusrobert bosch typ3osapc with winniopxros+winapi+job cycles+etliernet+sercos+fieldbusalen bradley9/pcpc wmh winntproprietafy+winapi+oci+ethernet+sercos+fieldbussiemens e&a 840d/840dipc withwin95/ntproprietary+winapi+cpi. cycles+ethernetproprietary+fieldbusrtx= real time extensi

22、oirs for windows + = open o = partly open = closedfigure 8: overview on commercial cnc &ys怕ms為了實(shí)現(xiàn)了 ieee定義的要求和這些公開(kāi)式的標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)開(kāi)放式控制系統(tǒng)必須是: 廠商中立;它保證了單個(gè)專有喜好的獨(dú)立性。共識(shí)達(dá)成：它是由一個(gè)供應(yīng)商和用戶組（通常是以一個(gè)用戶組或興趣小組的形式）。 基于標(biāo)準(zhǔn)的。這確保了以一種標(biāo)準(zhǔn)的形式廣泛分布（國(guó)際/國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，廠商間的標(biāo)準(zhǔn)）。 免費(fèi)提供。它向任何感興趣的群體免費(fèi)。3.2開(kāi)放式控制系統(tǒng)的分類如果我們講控制系統(tǒng)的開(kāi)放性，以下類別可識(shí)別（圖10）開(kāi)放性人機(jī)交互：這

23、種開(kāi) 放性僅限于控制系統(tǒng)的非實(shí)時(shí)部分。在用戶導(dǎo)向的應(yīng)用中可進(jìn)行改編。有限開(kāi)放的內(nèi)核：控制核心有一個(gè)固定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但是提供接口來(lái)嵌入用戶專用 過(guò)濾器，深知對(duì)于實(shí)吋功能。開(kāi)放控制系統(tǒng)：控制核心拓?fù)淙Q于進(jìn)程。它提供了互換性，可擴(kuò)展性，可移植性 和互操作性。開(kāi)放式控制系統(tǒng)，可提供當(dāng)今大多為在一個(gè)固定的軟件拓?fù)浞菍?shí)時(shí)部分修改的可能 性。openhflmlh access to decwlralized cortrd conponertscontrol kernel with vendor specific openness in the cmc areavendor-near ai open con

24、sroi system aocadingto osaca)他們?nèi)狈Ρ厮５撵`活性，并沒(méi)有以供應(yīng)商中立的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。htman machine intetface (hmf)cortrol kernel (mc.pic,.)figure 10: levels of openness for control systems3. 3要求一個(gè)廠商中立的開(kāi)放式控制系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)，如果控制功能細(xì)分為功能單位，如 果在這些單元間良好定義的接開(kāi)口被指定一個(gè)廠商小立的開(kāi)放式控制系統(tǒng)0能實(shí) 現(xiàn)（圖11）0因此模塊化可以被認(rèn)定為是開(kāi)放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。在確定模塊化的 復(fù)雜程度屮，在開(kāi)放程度和集成成本間冇一個(gè)很好的權(quán)衡

25、6越小的模塊捉供了一 個(gè)更高水平的開(kāi)放性和更多的選擇性，但是增加了復(fù)雜性和集成成本。而且這種低 水平的粒度可導(dǎo)致對(duì)資源的更高的要求，甚至可能惡化了整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。profxietavy systembbckbodsystemmodule1module2ik x intertace if、imodule3<> amodulenopen systemlogicaldecomposilkxiinto funcbonal unitsfigure 11 decomposition of control functionality以“混合和匹配”的方式連接模塊需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序編程接口（

26、api）的綜合設(shè)置。對(duì)于廠商中立的開(kāi)放式控制系統(tǒng)的接口必須標(biāo)準(zhǔn)化和廣泛接受。由于這種 模塊化系統(tǒng)的復(fù)雜性對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)的定義是可取的和有益的。這導(dǎo)致了所謂的系統(tǒng)平 臺(tái)（圖12）的介紹。這些平臺(tái)通過(guò)吸收封裝硬件，操作系統(tǒng)和通信的特點(diǎn)計(jì)算系統(tǒng) 的細(xì)節(jié)。這種中間件系統(tǒng)的可用性促進(jìn)了應(yīng)用軟件輕松移植，也是應(yīng)用模塊，即使 在分布式異構(gòu)環(huán)境的互操作性。system platformmodules of application softwarefigure 12: infrastructure for open modular control systems由于混合和匹配模塊的口j能性，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化接口，系統(tǒng)的整

27、體質(zhì)量曲單一模塊間的 交互程度所決定（見(jiàn)第5）。4關(guān)于市場(chǎng)的系統(tǒng)4. 1重大國(guó)際活動(dòng)日本的0sec （日本）日木的0se （關(guān)于制造的開(kāi)放系統(tǒng)環(huán)境）財(cái)團(tuán)于1994年12月成立。三個(gè)項(xiàng)目的 各個(gè)階段進(jìn)行到1999年的三月1 2 3。該財(cái)團(tuán)體系的口的是為最終用戶，機(jī) 床制造商，控制供應(yīng)商，軟件供應(yīng)商，系統(tǒng)集成商，為工業(yè)機(jī)器等控制器，提供一 個(gè)可以添加自己的獨(dú)特價(jià)值的工業(yè)機(jī)器的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，從而促進(jìn)工業(yè)機(jī)器技術(shù)和商業(yè) 的發(fā)展。在日木的osec api是定義一個(gè)接口協(xié)議，它是用來(lái)在代表了功能性和實(shí)吋 循環(huán)的控制軟件組件間交換信息。每個(gè)功能塊可以被封裝為一個(gè)對(duì)象，因此沒(méi)有必 耍處理一個(gè)功能塊是怎樣在結(jié)構(gòu)層面

28、上傳遞信息的（圖13）雖然功能塊的結(jié)構(gòu)可以被該財(cái)團(tuán)體系從視覺(jué)上的邏輯點(diǎn)定義，該系統(tǒng)是既不被確定 的也不被限制的在它的實(shí)施階段，因?yàn)樵趯?shí)施階段有太多選擇。這些選項(xiàng)可能包扌舌 系統(tǒng)詭計(jì)，如設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，進(jìn)程間通信，如靜態(tài)庫(kù)和dll安裝機(jī)制，如硬件因索 像控制器卡的選擇，以及軟件模塊對(duì)執(zhí)行控制和/或監(jiān)控各種軟件的實(shí)現(xiàn)。換句話說(shuō)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)模塊的實(shí)施模塊是不被限制在某些模塊的。根據(jù)系統(tǒng)的 大小或它的硬件實(shí)施和/或利用，它被確定把各種想法納入實(shí)施模塊。resource manager resourcee/amotion generatorosel manualmachine controlosec api

29、message coordination fieldservo di/do controldevice controlj machme control 丿 jfigure 13: osec architecturejop （日本）為與ose財(cái)團(tuán)平齊，mstc從1996年到2000年在jop （日本公開(kāi)賽推廣組）的 旗下形成了開(kāi)放式控制器技術(shù)委員會(huì)（業(yè)主立案法團(tuán)，訓(xùn)練班）。0c - tc的各項(xiàng)指 標(biāo)是在開(kāi)放式控制技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)上為各種公司提供在一起討論和工作的機(jī)會(huì)。業(yè)主立 案法團(tuán)超導(dǎo)還預(yù)計(jì)，在這一領(lǐng)域作為國(guó)內(nèi)和國(guó)際活動(dòng)之間的聯(lián)系。0c-tc由大約50 名成員，其中包括f1本大型控制器供應(yīng)商，機(jī)床制造

30、商，集成商，用戶和學(xué)者參加 了會(huì)議。一些成員代表的其他群體，如華泰財(cái)團(tuán)和fa聯(lián)網(wǎng)推廣集團(tuán)。其中的一個(gè)工 作組是致力于在數(shù)控和基于個(gè)人電腦的人機(jī)交互之間開(kāi)發(fā)一個(gè)為了交互的標(biāo)準(zhǔn)的 ape它還應(yīng)在數(shù)控和高層管理控制之間的交流是有效的。這項(xiàng)工作基于來(lái)自主要控 制供應(yīng)商和華泰財(cái)團(tuán)的提議而被執(zhí)行。開(kāi)發(fā)的規(guī)格被命名為papi發(fā)布于1999年的7 月。papt被批準(zhǔn)為jis （日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）的技術(shù)報(bào)告，并在2000年10月出版。為 了證明由0c-tc研制的規(guī)格的有效性，1999年10月在名古屋由不同廠商生產(chǎn)的兩個(gè) 碳奈米尖錐被連接到一個(gè)windows nt計(jì)算機(jī)，即由東京大學(xué)所開(kāi)發(fā)的同一個(gè)hmi系 統(tǒng)被實(shí)施（

31、圖14）。市于任何特定的控制結(jié)構(gòu)都不是假設(shè)的，papi可以在現(xiàn)有的各種 數(shù)控系統(tǒng)屮實(shí)施，像個(gè)人電腦+專用數(shù)控，個(gè)人電腦+數(shù)控板，以及基于個(gè)人電腦+110 板的數(shù)控軟件。人機(jī)交互系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)papi交流，papi是一個(gè)基于c語(yǔ)言的 功能導(dǎo)向的軟件庫(kù)。papt接口正在中和特定供應(yīng)商接口，通過(guò)向特定供應(yīng)商的apt 和協(xié)議映射papi命令。hmlvmdow fori operation data1_imelco-nchmlwntowfacnca/for fanuc ncwindowsntoxa lot cncb/ 、azpffs 1 - j-x" j aj ' i proces

32、單ngpapipahhsyvfhss8 *cncbi m4fmac2q2#cncai® 1machine tool emufator machine tool emdatofigure 14: dem on stratio n system at mechatro4echjapan in 1999omac （美國(guó)）開(kāi)放式模塊化結(jié)構(gòu)控制器（0mac）用戶組是一個(gè)行業(yè)論壇，用來(lái)推動(dòng)控制器技 術(shù)現(xiàn)狀10。關(guān)于0mac夫人措施正在實(shí)施，用來(lái)定義api的規(guī)范性，從而最終達(dá)成穩(wěn)固的標(biāo)準(zhǔn)組織。0mac的api通過(guò)接口類來(lái)指定使用的api 11,從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)基 于組件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)插件和播放模塊化。對(duì)

33、于分布式通信，基于組件的技術(shù)使用代 理來(lái)處理跨進(jìn)程邊界的調(diào)用方式。omac api包含不同的“大小”和“類型”的可重 復(fù)使用的插件和播放組件-組件，模塊和任務(wù)-每一個(gè)都有一個(gè)獨(dú)特的有限狀態(tài)機(jī) （fsm）的合作模式，從而組件i辦作以一種未知的方式來(lái)進(jìn)行。術(shù)語(yǔ)組件應(yīng)用于可重 復(fù)使用的軟件小，該軟件像一個(gè)帶有應(yīng)用的構(gòu)建塊一樣運(yùn)行，而術(shù)語(yǔ)模塊指的是模 塊的容器件。任務(wù)是用來(lái)封裝的可編程功能行為的一個(gè)組件，包括了一系列運(yùn)行完 成的步驟，它支持包括開(kāi)始，停止，重新啟動(dòng)，暫停和恢復(fù)，并可能被多次運(yùn)行當(dāng) 控制器在運(yùn)行時(shí)。任務(wù)可以被用來(lái)建立控制程序，這種控制程序包括一系列的轉(zhuǎn)換 任務(wù)，有能力重啟，導(dǎo)向或者作為一

34、個(gè)獨(dú)立的駐地任務(wù)來(lái)處理特定的控制請(qǐng)求，（例 如軸歸位或緊急停止）。為了整合元件，一個(gè)框架必須規(guī)范i辦作和其他組件操縱的生 命周期模塊。omac api使用微軟組件對(duì)象模型（com）作為一個(gè)初始框架，借此來(lái)開(kāi) 發(fā)組件，同時(shí)帶有期槊的利益，就是控制供應(yīng)商便可以對(duì)特定應(yīng)用的改進(jìn)其戰(zhàn)略集 屮定義的市場(chǎng)份額，-而不是將寶貴的編程資源再造和維護(hù)軟件“管道。與com的 框架的主要問(wèn)題，尤其是在windows 2000操作系統(tǒng)下，即缺乏硬的，實(shí)時(shí)的搶占式 調(diào)度，而第三方擴(kuò)展到windows2000可以用來(lái)解決這一要求。«> physical 10toptiywallot>keam(tst

35、onefwortafigure 15. sketch of open modular architecturecontroller api functionality圖15闡明了 omac控制器功能。人機(jī)界面模塊負(fù)責(zé)與人類的互動(dòng)，包扌舌提交數(shù)據(jù)， 移交命令和監(jiān)控事件以及在omac api “映射”中的與所有主要的模塊相關(guān)的，通過(guò) 代理的組件的引用實(shí)際控制器。任務(wù)協(xié)調(diào)員模塊在基于編程的系統(tǒng)屮負(fù)責(zé)測(cè)試和協(xié) 調(diào)不同的模塊。任務(wù)協(xié)調(diào)員可以被認(rèn)為是控制器中的最高級(jí)別的有限狀態(tài)機(jī)。一個(gè) 任務(wù)生成模塊把特殊應(yīng)用的控制程序（例如，零件加工程序的rs274）轉(zhuǎn)換成一系列 的與應(yīng)用無(wú)關(guān)的瞬態(tài)任務(wù)。軸組模塊負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)

36、各軸的運(yùn)動(dòng)，把一個(gè)傳入規(guī)范運(yùn)動(dòng)段 轉(zhuǎn)換成一系列的同等時(shí)間間隔的設(shè)定點(diǎn)以便于協(xié)調(diào)各軸。軸模塊負(fù)責(zé)軸運(yùn)動(dòng)的伺服 控制，把傳入運(yùn)動(dòng)設(shè)定點(diǎn)傳換成相應(yīng)的10點(diǎn)執(zhí)行器設(shè)定點(diǎn)。控制律組件負(fù)責(zé)伺服控 制回路的計(jì)算，以達(dá)到特定的設(shè)定值。0saca （歐洲）在歐洲，esprit的項(xiàng)目0saca （帶冇自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)放式控制系統(tǒng)）于1992年 發(fā)起，口的是團(tuán)結(jié)歐洲的利益，并為開(kāi)放式控制系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)供應(yīng)商小立的標(biāo)準(zhǔn)9 16 o它由歐洲主要的控制供應(yīng)商和機(jī)床生產(chǎn)商支持。0saca在1996年的四月已經(jīng)達(dá) 到了一個(gè)成熟的狀態(tài)，擁有任意的一些穩(wěn)固的規(guī)格和系統(tǒng)軟件的測(cè)試場(chǎng)?；谶@些 結(jié)果，兒個(gè)應(yīng)用為導(dǎo)向的項(xiàng)目正在被執(zhí)行。在1988年汽車行業(yè)的兩個(gè)試點(diǎn)證明了 0saca兼容控制器和應(yīng)用的互操作性?，F(xiàn)冇的來(lái)自世界各地的35個(gè)成員組成的0saca 協(xié)會(huì)是保持和維護(hù)關(guān)于0saca規(guī)定的最后的組織。0saca的基本架構(gòu)的技術(shù)途徑是控 制功能集成到所謂的（圖16）功能單元的層次分解。對(duì)于其中的每個(gè)功能單元（例 如運(yùn)動(dòng)控制，運(yùn)動(dòng)控制管理器，軸控制，邏輯控制等）的接口是采用