求,一般认为,开放式数控系统的概念内涵着重强调下列五个方面的系统特性: 全开放PCNC硬件功能模块的底层通讯开发 夺开发性 提供标准化环境的基础平台,,允许不同功能、开发商的软硬件模块介入。
夺系统互换性(interchangeability) 系统高度模块化,并且这些功能模块具有完全开放的标准接口。
不同厂商的功能模块可相互替代,具有互换性。
这些功能模块可以是硬件资源,如磁盘、多轴控制卡或I/O板等,也可以是软件资源,如某类API、某种控制功能类或某种数控语言解释器等。
系统互换性不仅依赖于对控制器功能模块划分的标准化和对这些模块接口定义的标准化,而且要求控制系统从体系结构的高度支持这种模块间的互换。
夺可移植性(portability) 是指控制系统的计算平台无关性,控制器源代码要最大程度地兼容多神计算平台。
一方面,不同的应用程序模块可以运行于不同供应商提供的系统平台之上;另一方面,系统的软件平台可运行于不同类型、不同性能的硬件平台之上,以适应不同层次上的性能需求。
夺互操作性(interoperability) 提供标准化的接口、通讯和交互模型。
不同的应用程序模块通过标准化的应用程序接口运行于系统平台之上,不同模块之间保持平等的相互操作能力,协调工作。
夺可扩展性(expandability) 增添和减少系统的功能仅仅表现为特定功能模块的装载与卸载。
用户或集成商可以扩展部分部件的功能,使控制系统具有增强的性能表现。
例如,在数控系统硬件配置中,可由用户按照自己的需求或爱好,扩充具有不同功能的数控硬件模块。
以上观点均只是定性的、从系统功能表现的角度讨论了开放式数控系统的基本特征。
从系统体系结构的具体内容和系统实现的角度看,人们对开放式数控系统还没有统一的认识,相关的研究组织、机构和厂商正致力于这方面的标准化工作。
2.研究动态”’”1 国外许多企业和政府研究机构在数控系统的开放性方面作了大量的研究工作,在技术上体现为平台技术和面向应用功能单元的系统参考结构,提出了一系列数控系统的开放性体系结构。
开放结构数控系统的说法起源于80年代美国国防部发起的名为下一代控制器NGC (Next Generation Controllet)的研究计划,最终形成一份开放式系统体系结构规范SOSAS(Specification of an open System Architecture Standard)。
自90年代以来,欧盟、美国、日本等制造业发达的国家相继开展了大规模的开放式数控系统的研究项目。
主要有: (1)欧盟22家控制器开发商、机床生产商、控制系统集成商和科研机构联合开发的OSACA(Open System Architecture for Controls within Automation System)项目,由欧盟委员会资助,是欧洲ESPRIT战略计划的一部分,开始于1992年11月,先后经历了OSACA I(EP6379)、OSACA工I(ESPRIT 9 11 5)、IDAS—OSACA(EP22 I 68)三个阶段。
第一阶段的计划于1994年结束,主要是制定OSACA规范和应用指南。
第二阶段的工作于1996年完成,主要开发系统平台的标准、通用的软件模块和通用的OSACA平台。
第三阶段的工作从1997年1月丌始,主要是迸行OSACA思想及前期工作成果的推广,同时与美国、 争开放PCNC硬件功能模块的底层通讯开发 日本的研究机构寻求合作,目标是使OSACA规范成为国际标准。
详细内容可参考文献〔13~ 20〕: (2)美国通用(General Motors)、福特(Ford)、克莱斯勒(Chrysler)三大汽车公司于 1994年发起一项名为OMAC(Open Modular Architecture Controller)项目。
该项目的目 标是降低控制系统的投资成本和维护费用,缩短产品开发周期,提高机床利用率,提供 软硬件模块的“即插即用”和高效的控制器重构机制,简化新技术到原有系统的集成, 从而使系统易于更新换代,尽快跟上新技术的发展。
OMAC使用一种能支持大多数面向对 象概念的接口定义语言IDL,用IDL的语法规范来保证它的平台无关性。
事实上美国工业 界认为OMAC是一种概念,而不是一种控制器或标准。
OMAC自身也意识到这一问题,目前正与OSACA等进行联合。
详细内容可参考文献〔21~25〕。
(3)同本的东芝机器公司、丰田机器厂、Mazak公司三家机床制造商和日本IBM、三菱电子、SML三家信息系统企业联合开发的OSEC(Open System Environment for Controller)项目。
OSEC的开放性是指系统能满足用户对制造系统的不同配置、费用最小化要求和应用先进控制算法及基于Pc的标准化人机晃面的要求。
1995年IO月OSEC发布了她的第一个草案标准;1995年11月开始了OSEC-II,并于1996年8月发布OSEC—II规范;1997年3月OSEC—III启动。
OSEC的目标是为下一代工厂自动化设各控制器(CNC)研究一个开放性的体系结构规范,建立一个国际性的工厂自动化控制设备标准。
OSEC以日本国际机器人和工厂自动化研究中心提出的参考模型为基础,提出了一个七层的开放式体系结构参考模型。
它还提出并开发了OSEL语言和控制接口及语言处理器。
详细内容可参考文献〔25~28〕。
除了这三大项目,还有许多研究机构和厂商也致力于开放式数控体系结构的技术创新,比较知名的研究项目还包括: 1)美国国家标准研究所(National Institute of Standard Technology,NIST)主导开发的EMC(Enhanced Machine Controller)项目”…; 2)密西根大学可重配加工系统工程研究中心(Engineering Research Center forReconfigurable Machining Systems,ERC—RMS)开展的OAC(The Open ArchitectureControllet)项目…。
3)由加州大学戴维斯分校Kazuo Yamazaki教授等领导的“True CNC”项目”“等。
侧重于开放式系统某些局部特性研究、与开放式数控体系结构密切相关的知名研究项目还有:美国国家标准技术研究所(NIST)的TEAM(the Technologies Enab〕jng AgileManufacturing)计划…。
“:日本工业自动化开放系统促进会(Japan FA open SystemsPromotion Group,JOP)的DMA(Distributed Manufacturing Architecture)项目。
“。
等。
我国对数控技术的研究与开发的基础比较薄弱。
经过“六五”引进、“七五”消化和 “八五”攻关,我国的数控技术取得了长足的进步,特别是在“八五”期间,我国也开展了开放式数控系统的研究和开发项目,提出了以自主版权为目标,以平台为基础的发展战略,形成了两种平台,开发出四个基本系统。
其中华中理工大学和珠峰公司采用IPC+数控卡的方案构成硬件平台,开发了华中I型和中华I型数控系统,这是将数控专用模板嵌入通用Pc机构成的单机数控系统;航天数控集团公司则采用通用PC机的体系结构,开发的航天I型和兰天I型是将Pc机嵌入到数控之中构成的多机数控系统,形成典型的前后台型结构。
中科院沈阳计算机所的研究者提出了软件数控的概念和软件数控体系结 全开放PCNC硬件功能模块的底层通讯开发 构参考模型,进行了开放结构高性能数控的研制。
1。
北京机床研究所引进
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通过minicom和kermit利用串口下载内核映象和文件系统
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