通用汽车动力系统的开放、模块化体系结构控制- OMAC开发活动

通过C.迈克尔·泰勒等。 一九九八年一月二十六日
GMPTG OMAC试点项目
OMAC发展战略
控件社区中的许多供应商正在开发满足OMAC要求的某些方面的产品。GMPTG现在没有,也不打算从事控制产品开发业务。然而,GMPTG是OMAC产品的最终用户,并且有兴趣确保这样的OMAC产品不仅能在商业上获得,而且能迅速获得。为了实现这一目标,GMPTG参与了多个政府资助的OMAC开发项目,以提供用户需求,确保项目进展与GMPTG OMAC方向一致,并验证这些项目开发的技术。

政府赞助,OMAC相关项目包括:
1)能源部(DOE),技术支持敏捷制造(TEAM)项目,智能闭环处理(ICLP)推力领域
开发具有最高开放级别的开放、模块化架构控制器的关键元素之一是一组标准API规范。有两种方法可以实现API规范。自底向上的方法是供应商使用自己的API集开发OMAC,然后让任何有兴趣采用这些API的人都可以使用这些API。如果产品被市场所接受,那么API规范将成为“事实上的”标准。自顶向下的方法是由一个知识渊博的工作组定义一组稻草人API规范,然后要求控件社区参与标准的改进。
TEAM项目正在解决从最初的客户需求到产品制造的整个产品实现过程中的技术问题。ICLP推力区域解决制造控制问题,OMAC是技术主题之一。TEAM ICLP项目的一个关键任务是开发一组稻草人通用API。一组政府研究人员正在完成这项任务。让这组研究人员定义通用API的一个重要优势是,他们没有必须保护的特定产品利益,可以实现一组更客观、通用的规范。这样做的目的是让所有控件供应商都可以使用说明文档进行审查和评论,这样就可以实现一组可接受的标准API。
TEAM ICLP项目的其他方面包括用于闭环加工的传感器集成、过程检测、闭环冲压等。
2)能源部ICON制造操作系统项目
OMAC的另一个关键问题是微软Windows操作系统的实时性能。由于微软Windows操作系统的当前设计不适合时间关键的工业控制应用,ICON项目的任务之一是开发一个实时操作系统基础设施,称为制造操作系统(MOS),它也支持OMAC的MS Windows。这个项目的可交付成果之一是在MOS下运行的OMAC。
3)商务部(DOC),国家标准与技术研究所(NIST) -增强型机器控制器(EMC)项目
NIST多年来一直致力于与控制体系结构相关的技术问题,EMC项目的目标是基于NIST内部开发的知识实现基于pc的CNC控制器。EMC项目的一个重要成就是为各种商业运动控制卡开发了一个软件包装器。从技术上讲,软件包装器是一个可以合并到公共API标准集中的API。包装器还允许许多商业运动控制卡的“即插即用”功能。
4)美国国防部(DOD) -开放式结构机床控制器标题III项目
开放式体系结构机床控制器的标题III项目的目标是为世界级的国内制造的机床控制器建立一个开放式体系结构,并在不同的测试地点评估开放式系统概念的好处。目标是将开放式架构的机床控制器商业化,用于国防和商业应用。
5)国家制造科学中心(NCMS),下一代检测系统II (NGIS)项目
NGIS项目的主要重点是为OMAC开发标准传感器接口,并集成用于过程测量的传感器。它不是一个控制器开发任务,但确实解决了OMAC系统可能需要的一个标准接口,并将OMAC用于检测应用程序。
OMAC文档是贯穿所有这些开发项目的共同主线,因为它提供了一组一致的需求来指导技术开发工作。GMPTG参与这些项目已经取得了重要成果;所有这些控制器开发项目都同意采用TEAM ICLP计划开发的通用API规范。这无疑是控件社区朝着实现可接受的通用API标准迈出的重要一步。

GMPTG OMAC飞行员程序

通用汽车动力总成的先进制造部门和通用汽车北美运营(NAO)制造中心的制造控制部门有几个活跃的OMAC试点项目。这些项目要么是验证过程的一部分,要么是为了支持政府赞助的开发工作。以下是选定的OMAC试点项目的简要说明:
1) GMPTG总部的Kearney和Trecker 800机器改造
该机器用于支持DOE TEAM, NIST EMC和nms NGIS项目。原来的控制器被NIST EMC控制器所取代,传感器正在并入,以帮助开发智能闭环处理、过程检测和传感器集成问题的解决方案。
2)洛杉矶什里夫波特的Kearney和Trecker 600机器改造
一台K&T 600被运往洛杉矶什里夫波特的ICON。改造为基于实时制造操作系统的OMAC控制器。它将被用作试验机器,不仅验证操作系统技术,而且验证与SERCOS接口和DeviceNet CANbus I/O系统集成相关的问题。
3) GMPTG总部的Kearney和Trecker 600机器改造
另一台K&T 600机器配备了Delta Tau PMAC-NC控制器,具有Wizdom Paradym 31离散逻辑解决方案和霍尼韦尔微开关SDS CANbus I/O,以控制刀具更换操作。这个试验系统的目的是验证多个供应商产品在一个通用Windows环境中的集成。
这台机器还将在1996年后期用作第三项项目的试验台。
4)在GMPTG总部对维氏A2100控制器进行评估
GMPTG已经收到了一台辛辛那提Milacron机器,该机器带有维克斯新的基于A2100 pc的控制器,控制器的能力和功能将得到验证。
5)通用汽车NAO-MC实验室HES 2轴车床
一台HES车床被改装为基于pc的控制器,运行Windows NT操作系统和自动化系统与产品公司(ASAP)的ASIC-100产品进行评估。该试验项目的主要目的是验证Windows NT操作系统在工业控制应用程序中的性能并检查其局限性。
6)通用汽车NAO-MC实验室的3轴台式磨机,带有SERCOS驱动器和电机
该台式磨机用于验证数控控制器与SERCOS接口的兼容性。
7) GMPTG总部OKUMA车床改造
用OMAC CNC控制器改造旧机器的一个问题是,这些机器并不能真正代表当前制造操作中使用的机器。Okuma发起了一个改造项目,改造了一台与GMPTG生产中使用的车床类似的车床,并使用了基于omac的CNC控制器。目的是对现有控制器和OMAC控制器之间的性能进行客观的工程比较。然后,车床将被重新安置到生产设施,并将基于omac的机器与生产环境中的常规生产机器进行比较。将收集数据来分析基于omac的控制器的好处和相关问题的实现。
8)在GMPTG总部进行LeBlond牧野J55机器改造
LeBlond Makino J55机床将采用基于omac的CNC进行改造,以便GMPTG工程师可以执行与Okuma项目类似的工程和业务分析,但用于铣削操作。
9) GMPTG总部Voest-Apline 7轴铣床改造
一台Voest-Alpine 7轴铣床将采用软件算法公司(SAI)的基于软件的CNC进行改造。控制器运行在QNX实时操作系统上,采用通用PC组件和触摸屏操作界面控制台。这次改造为GMPTG工程师提供了机会,了解与基于软件的控制器相关的好处和困难,并评估用于实现OMAC系统的替代操作系统平台。
10) GMPTG Saginaw的THT压力机100吨垂直夹钳分度压力机
一台THT 100吨压力机配备了基于pc的控制器,运行Arbor Coast Software的ControlSuite产品。利用了Phoenix Contact公司的Interbus-S I/O网络和Delta Tau公司的PMAC-Lite运动控制板。该试点项目将验证Arbor Coast软件包的开发工具和运行环境,识别Interbus-S和PMAC与ControlSuite的集成问题,并验证PMAC在单轴液压控制应用中的适用性

GMPTG发展策略

GMPTG正在积极推动OMAC控制器的发展,所采用的策略可以总结如下:

  • 强烈鼓励技术开发人员和供应商采用可用的标准和接口规范;

  • 积极参与和/或跟踪现有的OMAC开发活动;

  • 有效撬动政府资金,协调政府项目;

  • 切实利用政府的影响力,制定一套通用API标准;

  • 公开邀请第三方供应商最终确定和支持通用API规范;

  • 经常与国际开放架构开发活动互动,以推进OMAC技术。