開放式控制器體系結(jié)構(gòu)-過去,現(xiàn)在和未來

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：開放式控制器體系結(jié)構(gòu)-過去，現(xiàn)在和未來學(xué)生姓名：汶剛學(xué) 號：20080437專業(yè)班級：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化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日開放式控制器體系結(jié)構(gòu)-過去，現(xiàn)在和未來摘要：開放式控制系統(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)鍵推動者。特 殊用途的機(jī)器和門動化程度高，導(dǎo)致大量的開放式控制系統(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。本文給岀了一個概述了過去，現(xiàn)在和未來的開放 式控制器體系結(jié)構(gòu)。經(jīng)過對不同的標(biāo)準(zhǔn)，分類和一般開放式控制器的特點(diǎn)，反 映在市場上的數(shù)控產(chǎn)品進(jìn)行評估和對在歐洲，北美和日本的全球

2、性研究活動概 述給定。隨后，努力協(xié)調(diào)不同的結(jié)果，以便在將來建立一個共同的全球性標(biāo)準(zhǔn)。由于“混合和匹配”，必須集小注意于開放式控制系統(tǒng)的性質(zhì)來進(jìn)行一致性和 互操作性測試。關(guān)鍵字：開放式結(jié)構(gòu)控制數(shù)控機(jī)床1引言開放式控制器體系結(jié)構(gòu)長期以來在機(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廠商中立，標(biāo)準(zhǔn)化的壞境中 通過開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。這種趨勢迫于越來 越多的特殊用途的高h(yuǎn)動化水平的機(jī)械和越來越多的軟件開發(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)展趨勢過去數(shù)控領(lǐng)域的實(shí)際趨勢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完成一個高質(zhì)量，靈活的機(jī)械成果，在一個相同的標(biāo) 準(zhǔn)化的壞境下，它與減少處理時間，利于個人電腦的措施相結(jié)合（圖2）。由于定義 的接口和軟件的平臺，這種結(jié)構(gòu)是軟件導(dǎo)向的、可配置的。開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，簡單的通過升級硬件平臺，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：基于個人電腦的，而向軟件的控制系統(tǒng)對于提供和使用開放式控制系統(tǒng)的人都有很多好處（圖3） 7。數(shù)控設(shè)計(jì)師和 學(xué)者受益于高度開放也包括cnc的內(nèi)部接口。對于數(shù)控裝置的使用者外部的開放性 更顯重要。它提供了用于集成專用用戶對現(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。外部的開放主耍基于內(nèi)部的 開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)連接到上一個單元、下一個單元、用戶。它們可以分為編 程接口和通信接口。nc和plc編程接口由國家或國際標(biāo)準(zhǔn)來統(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。現(xiàn)場總線系統(tǒng)像sercos, prof ibus或devicenet是用來作為對驅(qū)動器和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)基于一個平臺概念。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定義了 的、靈活的方式。一個應(yīng)用程序編程接口 （apt）可以確保這些要求。一個控制系統(tǒng) 的整體功能細(xì)分成幾個部分，通過模塊化軟件定義的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)動接口。這種結(jié)構(gòu)的每個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，由于高容量、小型化、 處理器更高的性能。變化c）顯示的是一個基于個人電腦的單個處理器解決方案，它 是在操作系統(tǒng)的實(shí)時擴(kuò)展下。所自的控制功能在實(shí)時環(huán)境中就像個人電腦中的軟件 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市場概述這些在市場上有用的控制提供了不同層次的開放，按照圖6顯示的標(biāo)準(zhǔn)。一個 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)提供了開放性， 這種開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放的接口（例如0pc）,但是通過程序接 口的來來冋冋的數(shù)據(jù)仍然沒有共

18、同的定義。因此，控制系統(tǒng)對目前市場并不隱式支 持“插件和播放“的特點(diǎn)。為了改善這種情況，現(xiàn)場總線系統(tǒng)可以作為一個模型（見 圖8）。在各種不同的現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，達(dá)成了廣泛的共識，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)對于數(shù)控和驅(qū)動器之間的循環(huán)和確定性通信（1ec61491） b 經(jīng)確定大約的語義。400參數(shù)描述驅(qū)動和控制，是由不同廠商的設(shè)備使用的功能。3開放式的定義和種類3.1定義teee的“開放系統(tǒng)技術(shù)委員會“定義了一個開放的系統(tǒng)如下'一個開放的系統(tǒng) 提供-

19、種能力，使應(yīng)用程序能夠運(yùn)行在多個供應(yīng)商的平臺上，與其它系統(tǒng)互通應(yīng)用 程序，展現(xiàn)與用戶互動的一貫風(fēng)格（ieee 1003. 0）o為了估計(jì)控制的開放性，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)過任何變化就能應(yīng)用在不同平臺上，同吋保 持口己的能力?？蓴U(kuò)展性：各種不同的應(yīng)用模塊可以無沖突的在平臺上運(yùn)行?；ゲ僮餍裕簯?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的方 式互換數(shù)據(jù)。可擴(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式的標(biāo)準(zhǔn)，一個開放式控制系統(tǒng)必須是: 廠商中立;它保證了單個專有喜好的獨(dú)立性。共識達(dá)成：它是由一個供應(yīng)商和用戶組（通常是以一個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（國際/國家標(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開放式控制系統(tǒng)的分類如果我們講控制系統(tǒng)的開放性，以下類別可識別（圖10）開放性人機(jī)交互：這

23、種開 放性僅限于控制系統(tǒng)的非實(shí)時部分。在用戶導(dǎo)向的應(yīng)用中可進(jìn)行改編。有限開放的內(nèi)核：控制核心有一個固定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但是提供接口來嵌入用戶專用 過濾器，深知對于實(shí)吋功能。開放控制系統(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。開放式控制系統(tǒng)，可提供當(dāng)今大多為在一個固定的軟件拓?fù)浞菍?shí)時部分修改的可能 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要求一個廠商中立的開放式控制系統(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口被指定一個廠商小立的開放式控制系統(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，在開放程度和集成成本間冇一個很好的權(quán)衡

25、6越小的模塊捉供了一 個更高水平的開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)致對資源的更高的要求，甚至可能惡化了整個系統(tǒng)的實(shí)時性能。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標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序編程接口（

26、api）的綜合設(shè)置。對于廠商中立的開放式控制系統(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（圖12）的介紹。這些平臺通過吸收封裝硬件，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（見第5）。4關(guān)于市場的系統(tǒng)4. 1重大國際活動日本的0sec （日本）日木的0se （關(guān)于制造的開放系統(tǒng)環(huán)境）財(cái)團(tuán)于1994年12月成立。三個項(xiàng)目的 各個階段進(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，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是定義一個接口協(xié)議，它是用來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。每個功能塊可以被封裝為一個對象，因此沒有必 耍處理一個功能塊是怎樣在結(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)動程序，進(jìn)程間通信，如靜態(tài)庫和dll安裝機(jī)制，如硬件因索 像控制器卡的選擇，以及軟件模塊對執(zhí)行控制和/或監(jiān)控各種軟件的實(shí)現(xiàn)。換句話說，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 （日本公開賽推廣組）的 旗下形成了開放式控制器技術(shù)委員會（業(yè)主立案法團(tuán)，訓(xùn)練班）。0c - tc的各項(xiàng)指 標(biāo)是在開放式控制技術(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。業(yè)主立 案法團(tuán)超導(dǎo)還預(yù)計(jì)，在這一領(lǐng)域作為國內(nèi)和國際活動之間的聯(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)。其中的一個工 作組是致力于在數(shù)控和基于個人電腦的人機(jī)交互之間開發(fā)一個為了交互的標(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 碳奈米尖錐被連接到一個windows nt計(jì)算機(jī)，即由東京大學(xué)所開發(fā)的同一個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，像個人電腦+專用數(shù)控，個人電腦+數(shù)控板，以及基于個人電腦+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papi交流，papi是一個基于c語言的 功能導(dǎo)向的軟件庫。papt接口正在中和特定供應(yīng)商接口，通過向特定供應(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）開放式模塊化結(jié)構(gòu)控制器（0mac）用戶組是一個行業(yè)論壇，用來推動控制器技 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通過接口類來指定使用的api 11,從而實(shí)現(xiàn)一個基 于組件的方法來實(shí)現(xiàn)插件和播放模塊化。對

33、于分布式通信，基于組件的技術(shù)使用代 理來處理跨進(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)-每一個都有一個獨(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進(jìn)行。術(shù)語組件應(yīng)用于可重 復(fù)使用的軟件小，該軟件像一個帶有應(yīng)用的構(gòu)建塊一樣運(yùn)行，而術(shù)語模塊指的是模 塊的容器件。任務(wù)是用來封裝的可編程功能行為的一個組件，包括了一系列運(yùn)行完 成的步驟，它支持包括開始，停止，重新啟動，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。任務(wù)可以被用來建立控制程序，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、個獨(dú)立的駐地任務(wù)來處理特定的控制請求，（例 如軸歸位或緊急停止）。為了整合元件，一個框架必須規(guī)范i辦作和其他組件操縱的生 命周期模塊。omac api使用微軟組件對象模型（com）作為一個初始框架，借此來開 發(fā)組件，同時帶有期槊的利益，就是控制供應(yīng)商便可以對特定應(yīng)用的改進(jìn)其戰(zhàn)略集 屮定義的市場份額，-而不是將寶貴的編程資源再造和維護(hù)軟件“管道。與com的 框架的主要問題，尤其是在windows 2000操作系統(tǒng)下，即缺乏硬的，實(shí)時的搶占式 調(diào)度，而第三方擴(kuò)展到windows2000可以用來解決這一要求。«> 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，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 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別的有限狀態(tài)機(jī)。一個 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，把一個傳入規(guī)范運(yùn)動段 轉(zhuǎn)換成一系列的同等時間間隔的設(shè)定點(diǎn)以便于協(xié)調(diào)各軸。軸模塊負(fù)責(zé)軸運(yùn)動的伺服 控制，把傳入運(yùn)動設(shè)定點(diǎn)傳換成相應(yīng)的10點(diǎn)執(zhí)行器設(shè)定點(diǎn)?？刂坡山M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 （帶冇自動化系統(tǒng)的開放式控制系統(tǒng)）于1992年 發(fā)起，口的是團(tuán)結(jié)歐洲的利益，并為開放式控制系統(tǒng)創(chuàng)建一個供應(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)軟件的測試場?；谶@些 結(jié)果，兒個應(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)冇的來自世界各地的35個成員組成的0saca 協(xié)會是保持和維護(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。對于其中的每個功能單元（例 如運(yùn)動控制，運(yùn)動控制管理器，軸控制，邏輯控制等）的接口是采用