网络DNC集成数控加工网络化浅析

1.DNC系统概述

DNC意思是直接数字控制或分布数字控制，是Distributed Numerical Control或Direct Numerical Control的简称。DNC最早是指分布式数控系统，它的含义是用一台大型计算机同时控制多台数控机床，由该计算机负责NC程序管理和传送。随着科学技术的进步和CNC技术的发展，数控系统存储容量得到很大的提高，其计算速度也大为提高。DNC由简单的直接数字控制转向分布式数字控制，它不仅有直接数字控制的功能，还有系统信息管理、系统状态监视和系统控制的功能。

DNC目前着眼于车间的信息集成，针对车间的生产计划，技术准备，加工操作等基本作业进行集中监控和分散控制，把生产任务通过局域网分配给各个加工单元，并使之信息相互交换。DNC集成模式可根据车间规模大小不同，构成不同的结构层次，有单层、双层和多层DNC系统。一个DNC集成系统的最高层次可以是单元级甚至是车间级、工厂级，至于DNC主机则处在工作站层。设备层中，可以包括DNC接口计算机，也可以不需要DNC接口机，DNC集成系统中是否需要DNC接口计算机要根据实际需求情况而定。如图1(a、b、c)：

根据DNC结构层次的不同，其构成往往也不同，但其基本组成是一样的，图2是典型的DNC系统，

其重要组成部有：DNC主计算机；数据通信线；DNC接口；NC或CNC装置；软件系统。

由于DNC系统的多种构成形式，系统的大小和复杂程度也各不相同。具体的DNC系统选择要根据其要求达到的目标和具体的实际条件来决定。影响DNC系统配置的因素很多，如图3所示，但首先应考虑实际的具体需求。

DNC控制系统方案的选择原则是：可靠性；经济性；灵活性。

DNC系统具有两个方面的功能：一是基本功能；二是扩展功能，如图4所示。基本功能主要包括NC程序的管理和实现DNC主机和数控系统之间程序传输。扩展功能则是在基本功能的基础上添加通信控制功能、生产计划及管理、工装刀具管理、数控工艺管理、毛坯物料流程控制和库存等功能。

2.DNC系统中的通讯网络

DNC系统是实施FMS和CIMS的必要基础，它利用一台计算机处理多台数控机床，通过通信网络完成加工信息、加工参数和NC代码的传送与处理，因此通讯网络在DNC系统中是至关重要的。通讯网络主要包括控制计算机、数控设备，I/O接口通信单元等。现有很多种具有良好性能的通信网络可供选择，在实际选择时，需要考虑计算机与数控系统的兼容程度，实际的生产流程情况等因素的影响。

网络技术是DNC技术中很重要的一部分，在DNC系统中，网络是根据用户需求而实现的，而支持制造自动化系统功能目标的专用工业计算机局域网系统，具有以下特点：

制造自动化系统中网络覆盖面广，包括车间、单元、工作站和设备层，这些层次上信息的特征、交换形式和要求各不相同，因而选用的通信联网形式和网络技术也不相同。此外，为满足整体系统信息集成的要求，还要考虑制造自动化系统同计算机集成制造系统上层系统的通信要求，因此制造自动化系统的网络是嵌入到一个由若干应用服务类型不同的局域子网互连集成环境中的计算机网络。

同时由于近年来局域网产品发展迅速，制造自动化系统子网内部，在通信协议、网络拓扑结构、访问存储控制方法及通信介质等方面都有差异，特别是在底层设备的通信方面，标准化程度并不一样，这阻碍了不同类型网络的互连性。解决不同供应厂商的通信及联网产品的互连问题，是DNC网络需要解决的关键技术之一。

DNC系统从信息需求看可分为四个方面，即：网络访问与系统支撑、信息格式与共享、底层通信支撑、加工设备(如机床)的监控。

3.网络化数控加工系统的结构

网络化制造是一种新型的制造模式，它以数字化、柔性化和敏捷化为基本特征。柔性化与敏捷化是快速响应客户需求的前提，表现为结构上的快速重组、性能上的快速响应、过程中的并行性与分布式决策。因此，网络化制造模式下的数控加工系统应具有集成、分布和广义的特征，同时必须获得信息高速公路的充分支持，这是网络化制造的根本要求，也是网络化数控加工系统的内在特性。网络化数控加工系统应具有下列功能：

(1)网络化数控加工系统是一个数控加工信息集成系统

网络化数控加工系统不仅仅是一个数控程序传输系统，而是包括制造数据传输、机床状态采集、作业任务分配、机床信息管理、机床状态数据分析等的集成化信息系统。

(2)支持基于网络的制造数据共享功能

网络化数控加工系统能够实现网络联盟企业计算中心与现场数控设备之间的信息共享。该功能主要表现为两个方面：一方面实现数控设备可以共享联盟企业计算中心的加工程序代码，实现联盟企业计算