【摘 要】分布式數控系統( DNC) 是提高加工企業設備利用率、降低生產成本的有效手段。針對我國軍工企業加工制造現狀，在數字化車間數控機床聯網及實現技術研究的基礎上，利用先進的數控管理技術，結合數字化車間的軟、硬件條件，建立了一套適用于軍工產品加工車間的完善 DNC 系統，實現了 DNC 網絡制造單元與數控設備之間的集成、網絡制造單元與 DNC 服務器之間的信息集成。
【關鍵詞】分布式數字控制( DNC)
前言
對軍工企業而言，“多品種、小批量”的特殊行業特點決定了企業生產管理的復雜性。采用一種新型的、智能的、低成本的制造方法，成為企業加工制造的迫切需求。為此，需要建立一種市場需求驅動的、能快速響應需求的機制和制造手段。
分布式數字數控( Distributed Numerical Control，DNC) 意為直接數字控制或分布數字控制，是實現 CAD/CAM 和計算機輔助生產管理系統集成的紐帶，是實現機械加工自動化的必要手段。DNC 系統能夠實現車間數控設備及生產工位的統一聯網管理，支持數控設備的在線加工、NC 程序的斷點續傳、在線遠程請求和歷史追溯等，提高企業數控設備的生產效率。DNC 旨在克服因使用紙帶輸入、人工輸入數控加工程序而引起的一系列問題，降低數控設備的使用成本。
傳統 DNC 僅滿足程序傳輸和數據管理功能。由于數控技術的快速發展，傳統的 DNC 已不能完全滿足制造自動化的需要，有必要擴展 DNC 的管理功能，增加數控程序的數據庫管理、程序流程管理、車間設備信息的采集等功能，并加強與上層設計、管理等系統的集成，將他們發展成為新一代的 DNC 網絡才能滿足當今車間環境中信息交換的需要。
基于軍工企業數控車間的現狀，依據整個車間的數控設備，建設基于以太網的 DNC 數字化制造平臺，使數控設備更具操作性和群控性，提高操作人員和數控加工設備的效率。
2 、DNS 系統網絡體系平臺
2 ． 1 數字化車間 DNC 網絡拓撲結構設計
基于以太網的通信技術，對數字化車間 DNC 系統網絡平臺進行了設計，在車間內部搭建了一個局域網絡，并將該網絡與工廠局域網絡連接，實現 DNC 服務器與數控設備之間的網絡連接。利用工業以太網的抗干擾性能強的特點，保證了信息傳輸的穩定性、實時性，且易于與管理層的集成。
2． 2 DNC 系統網絡體系構建
DNS 系統網絡體系包括服務器和管理客戶端。
( 1) 服務器。考慮到機床布局比較集中，設立一臺 DNC 數據庫服務器，負責管理全廠數控程序傳輸、管理和機床的數據采集及分析處理，程序的調用和上傳由操作者在機床端完成。機床每次傳輸程序( 包括上傳、下載和在線) 都能夠自動進入數據庫，同時自動產生程序傳輸日志。服務器會自動采集機床的運行信息和加工數據。( 2) 管理客戶端。在編程人員辦公室和車間各個班組都設立一定數量的數據庫節點，編程人員的數據庫節點可以向各機床下發數控程序，可以瀏覽數據庫內的程序和各種信息，也可以進行程序的編輯與仿真。通過機床組的數據庫節點，各機床操作人員可以對各自機床的數控程序進行管理。
2． 3 DNC 系統的網絡通信
DNC － Max 是機床聯網的核心部分，實現數控設備的聯網與遠程通訊等功能。( 1) 通過 ＲS232 接口或機床網口，一臺服務器可實現超過 256 臺數控設備的雙向并發通訊。( 2) 針對機床聯網，用 TCP/IP 實現了網絡制造單元與 DNC 服務器之間的信息集成。TCP/IP 直接驅動方式提升傳輸速度，經測試，在波特率 19200 情況下速度提升 30% ，在波特率 115200 情況下速度提升 300% ，因此機床采用通訊波特率越高提升速度性能越高。( 3) 針對串口傳輸機床( 如 Fanuc、SIEMENS 系統) ，機床端增加文件夾名稱查看功能，選中該選框后，機床在接收的目錄列表中將包含所有子目錄的名稱。( 4) 針對串口傳輸機床如 Fanuc 系統，機床端按文件夾名稱調用功能。( 5) 利用 DNC 通信軟件實現異構數控系統的通信功能。
3 、系統數據管理平臺
3 ． 1 DNC 系統平臺
車間的工藝部門使用工藝程序標準流程為: 編 制———審核———下發機床試切———機床程序回傳服務器———定型———批量生產。車間工藝員編制好 NC 程序，遞交審核員對程序進行軌跡校核、程序仿真，確認無誤后，審核通過后，程序自動下發到機床對應的程序目錄，操作工現場調用程序，進行試切加工，此時編程人員應現場跟蹤指定。
3． 2 DNC 系統在數字化車間中的集成
為確保軍工企業信息最大程度地實現共享，避免各管理系統間形成獨立的信息化孤島，DNC 系統要和其它管理系統如 PDM、MES等系統進行有機集成，為企業信息化管理提供統一完整的數據支持。該系統提供功能強大的二次開發包，容易實現與其他系統的集成。
3． 3 DNC 系統管理軟件
利用 DNC 管理軟件，針對車間實際的生產情況設置了編程員，技術員，管理員等角色，并對角色進行了權限配置，滿足車間實際生產和安全管理的需要。
通過 OＲACLE 數據庫對 NC 代碼、圖文資料進行集中管理。
4 、機床監控與數據采集
利用 DNC 系統通信軟件對該平臺進行通信測試，針對不同系統的機床進行參數設定，保證 NC 代碼、系統參數的傳輸，并在加工過程中進行機床數據采集及監控。
( 1) 針對 Fanuc、SIEMENS、Heidenhain 等高端帶網卡的機床，且具有相關協議( Fanuc 采用 focus 協議，SIEMENS 采用 OPC 協議，Heidenhain 采用 SIM 協議) 無需添加任何硬件，通過相應的采集服務，直接通過網卡可采集幾乎所有的生產信息。
( 2) 對于無法采用網卡采集的機床，我們需要添加智能采集終端，利用機床處于某一狀態時所輸出的信號( 如開關量或模擬量) ，接入這個智能采集終端，通過信號轉換，就可以判斷出機床所處的狀態。為了使這個狀態更準確、客觀，可以通過多個信號的邏輯處理來判斷。
5 、結語
依托軍工產品數控車間的軟硬件基礎，構建了基于數字化車間的 DNC 系統，實現了數據管理平臺和機床監控與數據采集管理。基于以太網的車間生產、管理、監控的一體化，DNC 為軍工加工車間數字化制造提供了一個共享管理平臺，建設了統一的軍工制造企業數字化制造系統。
實際案例驗證，DNC 系統實施和應用后，機床的程序傳輸效率和傳輸準確性大大提高，對生產過程的監控、管理具有很大的輔助作用，數控程序的管理規范化、系統化程度得到提升，為車間生產管理系統提供了一體化管理平臺，為企業實現數字化車間和智能制造提供了數據基礎和系統保障。
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