你知道數控機床DNC的優點是什麽嗎？

DNC(Distributed Numerical Control) 稱為(wei) 分布式數控，是網絡化數控機床常用的製造術語。其本質是計算機與(yu) 具有數控裝置的機床群使用計算機網絡技術組成的分布在車間中的數控係統。該係統對用戶來說 就像一個(ge) 統一的整體(ti) ，係統對多種通用的物理和邏輯資源整合，可以動態的分配數控加工任務給任一加工設備。是提高設備利用率，降低生產(chan) 成本的有力手段，是未來製造業(ye) 的發展趨勢。

DNC的發展曆史

1.1960~1980年
由於(yu) 當時的數控設備隻有容量非常小的磁泡存儲(chu) 設備，采用紙帶機讀取編寫(xie) 的加工程序。而紙帶機的誤碼率、故障率都很高，為(wei) 了保證加工的正常進行，數控設備(NC)直接連接到計算機上，通過計算機對加工程序進行傳(chuan) 輸。

2.1980~
由於(yu) 大規模、超大規模集成電路的廣泛應用，計算機網絡技術的飛速發展，數控設備也迎來了飛速發展期。通過規範的統一接口（早期通常是RS-232-C，後期通用以太網接口也廣泛應用）將一台或者多台計算機數控設備(CNC)與(yu) 個(ge) 人計算機或者小型機鏈接在一起，對加工程序進行傳(chuan) 輸和管理。

DNC(Direct numerical control)的主要優(you) 點有：

1. 一台計算機可以同時控製多台機床，因而能充分發揮計算機的功能。

2.  把零件加工程序存入直接數控計算機的存儲(chu) 器後，即可由計算機直接控製機床，在整個(ge) 加工過程中不需要讀帶機參與(yu) 工作，提高了係統的工作可靠性，因為(wei) 在數控機床的加工過程中有75%的故障來源於(yu) 讀帶機。

3. 作為(wei) 直接數控計算機終端的數控或計算機CNC的台數可隨時根據生產(chan) 任務作相應的增減，並且能使它們(men) 同時加工同一種零件，或分別加工不同的零件，提高了係統的柔性，以適應中小批量的生產(chan) 。加工批量不大，品種規格繁多是現代機械製造業(ye) 中的一個(ge) 明顯特征，且有不斷加強的趨勢。

4. 對車間的加工設備進行有效的整合，提高了設備的利用率，減少了機床的輔助時間。

5. 實現車間的資源與(yu) 信息透明化，降低了管理成本及管理難度，解決(jue) 了過去對設備無法掌控的被動局麵。

6. 在直接數控係統的基礎上易於(yu) 實現柔性製造係統。

DNC的作用

  設備網絡化管理通訊，取代了紙質數控程序的傳(chuan) 遞和手動輸入程序的低效率。DNC 係統解決(jue) 方案為(wei) 企業(ye) 搭建車間設備聯網管理平台，將設備統一聯網管理，大大縮短設備的程序準備時間和傳(chuan) 輸時間，實現高效準確的程序傳(chuan) 輸，幫助設備發揮大價(jia) 值。 

1. 實現車間的*網絡化管理，為(wei) 不同車間生產(chan) 需求搭建多樣的車間網絡係統，消除車間數控設備之間的信息孤島。*改變以前數控設備的單機通訊方式，全麵實現數控設備的集中管理與(yu) 控製。

蓋勒普DNC係統

2. NC程序管理更加規範化。DNC係統完善的程序傳(chuan) 輸流程、嚴(yan) 謹的用戶權限管理、方便的程序版本管理以及良好的可追溯性，實現對NC程序全生命周期的跟蹤管理。

3.大幅提高數控設備利用率，減少數控設備準備時間。DNC係統方便、可靠、全自動的NC程序傳(chuan) 輸功能，可大大地提高數控設備的有效利用率。

4.產(chan) 品質量得到進一步提高，明顯降低產(chan) 品廢品率。DNC係統可大大上避免程序錯誤，從(cong) 管理手段與(yu) 措施上使產(chan) 品質量有了根本的保障。

5.明顯降低工作人員的勞動強度。服務器端無人職守、設備端全自動遠程傳(chuan) 輸，操作者不用離開設備就能完成程序的遠程調用、遠程比較和遠程上傳(chuan) 等全部工作，明顯減少了操作者因程序傳(chuan) 輸而在車間現場來回奔波的時間。

6.車間現場更加整潔。DNC係統實現了NC程序的集中管理與(yu) 集中傳(chuan) 輸，車間現場不再需要大量的台式計算機及桌椅板凳，取而代之的是少量美觀大方的現場觸摸屏，整個(ge) 車間顯得更整潔，更符合車間精益生產(chan) 管理的要求。 

DNC的結構

DNC係統是基於(yu) CORBA車間層控製係統的一個(ge) 功能單元，現在的企業(ye) 麵對的是一個(ge) 多變的需求環境，因而車間層控製係統麵對的加工任務也是多變的。這種變化包括生產(chan) 零件的品種、類型、規格、產(chan) 量和交貨期等多個(ge) 因素的變化以及加工工藝路線隨生產(chan) 任務的不同而變化等。這就需要一個(ge) 在時間和空間上都開放的車間層控製係統體(ti) 係結構，以運行於(yu) 不同硬件環境的異構計算機係統中，同時又能適應新技術的發展，容納新設備的增加。

在基於(yu) CORBA的車間層控製係統中，構造車間信息集成和共享的公共平台是核心問題之一，我們(men) 采用基於(yu) 客戶/服務器結構的分布式控製平台(如Orbix)，既可以將傳(chuan) 統的遞階控製結構變換成更適合信息集成的分布或控製結構，又可適應不同產(chan) 品製造過程(離散製造或連續製造)中統一的生產(chan) 管理和組織要求。

車間層控製係統總體(ti) 結構分為(wei) 三層：底層為(wei) 係統支持層，由分布式計算環境和異構網絡集成係統兩(liang) 個(ge) 子層構成，提供底層的計算機係統、網絡係統和數據係統等係統級功能；中間層為(wei) 開放式分布處理層，提供統一的集成通信服務，由開放式分布處理平台和應用程序接口組成，上層為(wei) 信息集成層，支持多客戶/服務器的分布式多數據庫集成係統，將現有的應用和數據信息集成到係統中。為(wei) 實現控製結構的分布、數據庫的分布以及係統功能的分布，提出的車間層控製係統軟件采用基於(yu) CORBA規範的分布式對象體(ti) 係結構。

CORBA規範主要特點是實現軟件總線結構。所謂軟件總線的功能，就是起到類似於(yu) 計算機係統硬件總線的作用，隻要將應用模塊按總線規範作成軟插件，插入總線即可實現集成運行。實現軟件總線的核心係統稱為(wei) ORB(對象請求代理器)，它不僅(jin) 支持標準的OMG對象模型，還具有分布進程管理和通信管理功能。此外，CORBA定義(yi) 了IDL(Interface Definition Language)語言，以描述軟件總線上的插銷。IDL提供了對成員係統的封裝和成員係統之間隔離，若幹成員係統作為(wei) 一個(ge) 對象，通過IDL對其接口參數進行定義(yi) 和說明，就可接到ORB上，為(wei) 其它係統提供服務或向其它係統提出請求，達到即插即用效果。

車間層控製係統劃分為(wei) 許多獨立的功能單元，每個(ge) 功能單元對應於(yu) 一個(ge) 包含功能接口定義(yi) 和實體(ti) 的抽象對象，每類對象的接口由屬性和操作組成，由IDL定義(yi) 的其它功能單元可以透明訪問的服務以調用該對象的私有數據，具體(ti) 功能的實現被封裝在實體(ti) 裏。我們(men) 將每類對象按照功能劃分成若幹個(ge) 子對象，將其設計成為(wei) 可以直接插在CORBA軟件總線上的對象插件。這些對象插件按照各層客戶/服務器結構組成整個(ge) 平台係統。這種結構可以帶來長遠的利益，既能迅速增加對新的DBMS的應用、增加新的用戶界麵，又能升級支持各種新功能。

DNC體(ti) 係結構
基於(yu) CORBA的DNC係統軟件的實現平台建立在車間層控製係統平台的基礎上。我們(men) 將DNC係統體(ti) 係結構劃分為(wei) 三層的客戶/服務器結構，以將表示邏輯、業(ye) 務邏輯和數據處理邏輯明確劃分開來。為(wei) 此，表示層用來表示信息和收集數據，此處為(wei) 由VB實現的可移植的DNC人機接口；業(ye) 務層響應用戶(或其它的業(ye) 務服務)發來的請求，執行某種業(ye) 務任務，此處為(wei) 由VC++來實現DNC應有程序及NC數據管理應用程序；數據層包括數據的定義(yi) 、維修、訪問和更新以及管理，並響應業(ye) 務服務的數據請求，此處為(wei) 經IDL功能接口定義(yi) 封裝的NC局部數據庫(Access)服務器。這些層並不一定與(yu) 網絡上的具體(ti) 物理位置相對應，它們(men) 隻是概念上的層，借助這些概念可以開發出健壯的、基於(yu) 組件的應用程序。

使用圖3所示模型，可以把應用程序的需求分解成明確定義(yi) 的服務。在定義(yi) 了服務之後，需要進一步創建具體(ti) 的物理組件來實現它們(men) 。根據性能和維護的需求、工作量、網絡帶寬以及其它因素，可以在網絡上靈活地部署這些組件。

DNC配置結構
基於(yu) CORBA的車間層控製係統需要兩(liang) 種層次的互連。第一層是利用計算機局域網技術和協議軟件把由異構計算機組成的車間層控製器、設備控製器等互連起來，第二層是在這一互連的基礎上，實現各節點、各被控的異構製造設備(如加工中心、機器人、PLC等)之間的信息交互，這種交互通過製造信息規範(MMS)實現。作為(wei) 車間層控製係統的一個(ge) 重要組成部分，本文DNC係統的物理配置基本結構如下圖所示，主計算機通過網絡介質(具有獨立IP地址的終端服務器)分別連接多台CNC係統實現NC程序的裝卸、刀具數據的傳(chuan) 遞、操作命令的下達和狀態信息的反饋。這是一種通過局域網連接起來的通信結構，它具有包括物理層、數據鏈路層、傳(chuan) 輸層及應用層等的四層結構，其中數據鏈路層采用LSV2通訊協議，傳(chuan) 輸層采用DNC協議(如SINUMERIK或PHILIPS協議)。

實際應用

電信設備號段

中國移動DNC:134~139,159

中國聯通DNC:130~132(GSM)

中國電信DNC:133(C網),189

數據模型

DNC係統軟件中涉及到數據實體(ti) 包含四類：
①與(yu) 製造設備硬件相關(guan) 的數據實體(ti) (如機床等)；
②與(yu) 人機通訊相關(guan) 的數據實體(ti) (如通訊協議實體(ti) 和串口通訊實體(ti) )；
③數控數據實體(ti) (如NC程序號、刀具號、工序號)；
④輸入操作指令或派工單實體(ti) 。采用麵向對象方法將上述實體(ti) 抽象成為(wei) 類，可分為(wei) 能力單元類、NC機床類、NC控製器類、通訊協議類、終端服務器類、串口通訊類、NC程序類等。

DNC應用程序中的對象從(cong) 這些類中繼承下來，每個(ge) 對象的方法即該對象的成員函數根據相應的功能需求來定義(yi) 。下麵以NC機床類的定義(yi) 為(wei) 例：

∥ncmach.h -NC Machine Class definations

∥NC Machines are part processors.For this class,a part is loaded,

∥a NC file is downloaded to the device,and the machine is started.

class MACHINE－TOOL{

char* CurrentNCFile; ∥currently loaded NC file

int FixtureStatus; ∥fixture status

public:

MACHINE－TOOL();

char* getCurrentNCFile();

void setCurrentNCFile(char?F);

Int getFixtureStatus();

void setFixtureStatus(int S);

virtual int processPart(char? PartName);

virtual int downloadNCFile(char?File);

virtual int stopMachine();

virtual in graspPart();

virtual int releasePart();

}；

地位功能

地位

DNC係統作為(wei) 車間層控製係統的一個(ge) 功能單元。

功能

DNC係統功能包括：
①NC程序及數據的傳(chuan) 遞，以某種通信協議(如Philip532等)實現通信功能；
②機床狀態采集和上報；
③根據工序計劃，自動分配NC程序及數據到相應機床；
④刀具數據的分配與(yu) 傳(chuan) 遞；
⑤NC 程序統一管理及追溯；
⑥車間數據智能化共享 。

DNC係統軟件的功能模型，其中NC數據管理的主要功能是對數控數據進行管理，主要有數控數據的顯示、插入、修改、刪除、更新、鎖定(不允許更改)和打印等操作；NC數據執行的主要功能有：數控數據在計算機和機床之間的傳(chuan) 送、刪除機床上的數控數據、啟動機床上的數控程序、隨時從(cong) 機床設備獲得工作狀態信息並存入數據庫，作為(wei) 運行數據采集模塊評價(jia) 加工過程的根據；DNC通訊接口通過DNC協議和數據鏈路協議建立單元控製係統和CNC的連接。

 小結

DNC的發展狀況

目前，DNC係統的研究尚存在以下有待解決(jue) 的技術問題：
①DNC係統體(ti) 係結構的開放性不強。國內(nei) 大部分DNC係統局限於(yu) 單一供應商的製造設備，平台之間可移植性差，不同應用程序互操作能力有待提高，不利於(yu) 係統集成；
②DNC係統通信結構多為(wei) 點對點式，或采用局域網加點對點式，不能很好地解決(jue) 通信競爭(zheng) 問題；
③DNC係統與(yu) NCP和CAD的接口功能還很弱；
④DNC係統控製軟件可重用性不強，需要進行麵向對象設計和實現。本文提出了基於(yu) CORBA(通用對象請求代理結構)的車間層控製係統中DNC係統，給上述問題以很好的解答，並實現了軟件的編製及聯機調式。