DNC

目前，DNC系統的研究尚存在以下有待解決的技術問題：①DNC系統體系結構的開放性不強。國內大部分DNC系統局限於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，不利於系統集成；②DNC系統通信結構多為點對點式，或採用區域網加點對點式，不能很好地解決通信競爭問題；③DNC系統與NCP和CAD的介面功能還很弱；④DNC系統控制軟體可重用性不強，需要進行面向對象設計和實現。本文提出了基於CORBA(通用對象請求代理結構)的車間層控制系統中DNC系統，給上述問題以很好的解答，並實現了軟體的編製及聯機調式。

DNC(Distributed Numerical Control)的主要優點有：

1.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。

2.實現車間的資源與信息透明化，降低了管理成本及管理難度，解決了過去對設備無法掌控的被動局面。

設備網路化管理通訊，取代了紙質數控程序的傳遞和手動輸入程序的低效率。DNC 系統解決方案為企業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輸時間，實現高效準確的程序傳輸，幫助設備發揮最大價值。

1.實現車間的完全網路化管理，為不同車間生產需求搭建多樣的車間網路系統，消除車間數控設備之間的信息孤島。徹底改變以前數控設備的單機通訊方式，全面實現數控設備的集中管理與控制。

2.NC程序管理更加規範化。DNC系統完善的程序傳輸流程、嚴謹的用戶許可權管理、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系統方便、可靠、全自動的NC程序傳輸功能，可最大程度地提高數控設備的有效利用率。

4.產品質量得到進一步提高，明顯降低產品廢品率。DNC系統可從最大程度上避免程序錯誤，從管理手段與措施上使產品質量有了根本的保障。

5.明顯降低工作人員的勞動強度。伺服器端無人職守、設備端全自動遠程傳輸，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等全部工作，明顯減少了操作者因程序傳輸而在車間現場來回奔波的時間。

6.車間現場更加整潔。DNC系統實現了NC程序的集中管理與集中傳輸，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，整個車間顯得更整潔，更符合車間精益生產管理的要求。

DNC系統是基於CORBA車間層控制系統的一個功能單元，現在的企業面對的是一個多變的需求環境，因而車間層控制系統面對的加工任務也是多變的。這種變化包括生產零件的品種、類型、規格、產量和交貨期等多個因素的變化以及加工工藝路線隨生產任務的不同而變化等。這就需要一個在時間和空間上都開放的車間層控制系統體系結構，以運行於不同硬體環境的異構計算機系統中，同時又能適應新技術的發展，容納新設備的增加。

在基於CORBA的車間層控制系統中，構造車間信息集成和共享的公共平台是核心問題之一，我們採用基於客戶/伺服器結構的分散式控制平台(如Orbix)，既可以將傳統的遞階控制結構變換成更適合信息集成的分佈或控制結構，又可適應不同產品製造過程(離散製造或連續製造)中統一的生產管理和組織要求。

車間層控制系統總體結構分為三層：底層為系統支持層，由分散式計算環境和異構網路集成系統兩個子層構成，提供底層的計算機系統、網路系統和數據系統等系統級功能；中間層為開放式分佈處理層，提供統一的集成通信服務，由開放式分佈處理平台和應用程序介面組成，最上層為信息集成層，支持多客戶/伺服器的分散式多資料庫集成系統，將現有的應用和數據信息集成到系統中。為實現控制結構的分佈、資料庫的分佈以及系統功能的分佈，提出的車間層控制系統軟體採用基於CORBA規範的分散式對象體系結構。

CORBA規範主要特點是實現軟體匯流排結構。所謂軟體匯流排的功能，就是起到類似於計算機系統硬體匯流排的作用，只要將應用模塊按匯流排規範作成軟插件，插入匯流排即可實現集成運行。實現軟體匯流排的核心繫統稱為ORB(對象請求代理器)，它不僅支持標準的OMG對象模型，還具有分佈進程管理和通信管理功能。此外，CORBA定義了IDL(Interface Definition Language)語言，以描述軟體匯流排上的插銷。IDL提供了對成員系統的封裝和成員系統之間隔離，任何成員系統作為一個對象，通過IDL對其介面參數進行定義和說明，就可接到ORB上，為其它系統提供服務或向其它系統提出請求，達到即插即用效果。

車間層控制系統劃分為許多獨立的功能單元，每個功能單元對應於一個包含功能介面定義和實體的抽象對象，每類對象的介面由屬性和操作組成，由IDL定義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，具體功能的實現被封裝在實體里。我們將每類對象按照功能劃分成若干個子對象，將其設計成為可以直接插在CORBA軟體匯流排上的對象插件。這些對象插件按照各層客戶/伺服器結構組成整個平台系統。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、增加新的用戶界面，又能升級支持各種新功能。

基於CORBA的DNC系統軟體的實現平台建立在車間層控制系統平台的基礎上。我們將DNC系統體系結構劃分為三層的客戶/伺服器結構，以將表示邏輯、業務邏輯和數據處理邏輯明確劃分開來。為此，表示層用來表示信息和收集數據，此處為由VB實現的可移植的DNC人機介面；業務層響應用戶(或其它的業務服務)發來的請求，執行某種業務任務，此處為由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、維修、訪問和更新以及管理，並響應業務服務的數據請求，此處為經IDL功能介面定義封裝的NC局部資料庫(Access)伺服器。這些層並不一定與網路上的具體物理位置相對應，它們只是概念上的層，藉助這些概念可以開發出健壯的、基於組件的應用程序。

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的服務。在定義了服務之後，需要進一步創建具體的物理組件來實現它們。根據性能和維護的需求、工作量、網路帶寬以及其它因素，可以在網路上靈活地部署這些組件。

基於CORBA的車間層控制系統需要兩種層次的互連。第一層是利用計算機區域網技術和協議軟體把由異構計算機組成的車間層控制器、設備控制器等互連起來，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。作為車間層控制系統的一個重要組成部分，本文DNC系統的物理配置基本結構如下圖所示，主計算機通過網路介質(具有獨立IP地址的終端伺服器)分別連接多台CNC系統實現NC程序的裝卸、刀具數據的傳遞、操作命令的下達和狀態信息的反饋。這是一種通過區域網連接起來的通信結構，它具有包括物理層、數據鏈路層、傳輸層及應用層等的四層結構，其中數據鏈路層採用LSV2通訊協議，傳輸層採用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

DNC系統軟體中涉及到數據實體包含四類：①與製造設備硬體相關的數據實體(如機床等)；②與人機通訊相關的數據實體(如通訊協議實體和串口通訊實體)；③數控數據實體(如NC程序號、刀具號、工序號)；④輸入操作指令或派工單實體。採用面向對象方法將上述實體抽象成為類，可分為能力單元類、NC機床類、NC控制器類、通訊協議類、終端伺服器類、串口通訊類、NC程序類等。

DNC應用程序中的對象從這些類中繼承下來，每個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。下面以NC機床類的定義為例：

∥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();

DNC系統作為車間層控制系統的一個功能單元。

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

DNC系統軟體的功能模型，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)和列印等操作；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送、刪除機床上的數控數據、啟動機床上的數控程序、隨時從機床設備獲得工作狀態信息並存入資料庫，作為運行數據採集模塊評價加工過程的根據；DNC通訊介面通過DNC協議和數據鏈路協議建立單元控制系統和CNC的連接。