【摘 要】分布式数控系统( DNC) 是提高加工企业设备利用率、降低生产成本的有效手段。针对我国军工企业加工制造现状，在数字化车间数控机床联网及实现技术研究的基础上，利用先进的数控管理技术，结合数字化车间的软、硬件条件，建立了一套适用于军工产品加工车间的完善 DNC 系统，实现了 DNC 网络制造单元与数控设备之间的集成、网络制造单元与 DNC 服务器之间的信息集成。
 
       【关键词】分布式数字控制( DNC)
 

        前言
   
        对军工企业而言，“多品种、小批量”的特殊行业特点决定了企业生产管理的复杂性。采用一种新型的、智能的、低成本的制造方法，成为企业加工制造的迫切需求。为此，需要建立一种市场需求驱动的、能快速响应需求的机制和制造手段。
 
       分布式数字数控( Distributed Numerical Control，DNC) 意为直接数字控制或分布数字控制，是实现 CAD/CAM 和计算机辅助生产管理系统集成的纽带，是实现机械加工自动化的必要手段。DNC 系统能够实现车间数控设备及生产工位的统一联网管理，支持数控设备的在线加工、NC 程序的断点续传、在线远程请求和历史追溯等，提高企业数控设备的生产效率。DNC 旨在克服因使用纸带输入、人工输入数控加工程序而引起的一系列问题，降低数控设备的使用成本。
 
       传统 DNC 仅满足程序传输和数据管理功能。由于数控技术的快速发展，传统的 DNC 已不能完全满足制造自动化的需要，有必要扩展 DNC 的管理功能，增加数控程序的数据库管理、程序流程管理、车间设备信息的采集等功能，并加强与上层设计、管理等系统的集成，将他们发展成为新一代的 DNC 网络才能满足当今车间环境中信息交换的需要。
 
      基于军工企业数控车间的现状，依据整个车间的数控设备，建设基于以太网的 DNC 数字化制造平台，使数控设备更具操作性和群控性，提高操作人员和数控加工设备的效率。
 
      2 、DNS 系统网络体系平台
 
      2 ． 1 数字化车间 DNC 网络拓扑结构设计
 
      基于以太网的通信技术，对数字化车间 DNC 系统网络平台进行了设计，在车间内部搭建了一个局域网络，并将该网络与工厂局域网络连接，实现 DNC 服务器与数控设备之间的网络连接。利用工业以太网的抗干扰性能强的特点，保证了信息传输的稳定性、实时性，且易于与管理层的集成。
 
      2． 2 DNC 系统网络体系构建
 
      DNS 系统网络体系包括服务器和管理客户端。
 
      ( 1) 服务器。考虑到机床布局比较集中，设立一台 DNC 数据库服务器，负责管理全厂数控程序传输、管理和机床的数据采集及分析处理，程序的调用和上传由操作者在机床端完成。机床每次传输程序( 包括上传、下载和在线) 都能够自动进入数据库，同时自动产生程序传输日志。服务器会自动采集机床的运行信息和加工数据。( 2) 管理客户端。在编程人员办公室和车间各个班组都设立一定数量的数据库节点，编程人员的数据库节点可以向各机床下发数控程序，可以浏览数据库内的程序和各种信息，也可以进行程序的编辑与仿真。通过机床组的数据库节点，各机床操作人员可以对各自机床的数控程序进行管理。
 
      2． 3 DNC 系统的网络通信
 
      DNC － Max 是机床联网的核心部分，实现数控设备的联网与远程通讯等功能。( 1) 通过 ＲS232 接口或机床网口，一台服务器可实现超过 256 台数控设备的双向并发通讯。( 2) 针对机床联网，用 TCP/IP 实现了网络制造单元与 DNC 服务器之间的信息集成。TCP/IP 直接驱动方式提升传输速度，经测试，在波特率 19200 情况下速度提升 30% ，在波特率 115200 情况下速度提升 300% ，因此机床采用通讯波特率越高提升速度性能越高。( 3) 针对串口传输机床( 如 Fanuc、SIEMENS 系统) ，机床端增加文件夹名称查看功能，选中该选框后，机床在接收的目录列表中将包含所有子目录的名称。( 4) 针对串口传输机床如 Fanuc 系统，机床端按文件夹名称调用功能。( 5) 利用 DNC 通信软件实现异构数控系统的通信功能。
 
      3 、系统数据管理平台
 
      3 ． 1 DNC 系统平台
 
     车间的工艺部门使用工艺程序标准流程为: 编 制———审核———下发机床试切———机床程序回传服务器———定型———批量生产。车间工艺员编制好 NC 程序，递交审核员对程序进行轨迹校核、程序仿真，确认无误后，审核通过后，程序自动下发到机床对应的程序目录，操作工现场调用程序，进行试切加工，此时编程人员应现场跟踪指定。
 
     3． 2 DNC 系统在数字化车间中的集成
 
    为确保军工企业信息最大程度地实现共享，避免各管理系统间形成独立的信息化孤岛，DNC 系统要和其它管理系统如 PDM、MES等系统进行有机集成，为企业信息化管理提供统一完整的数据支持。该系统提供功能强大的二次开发包，容易实现与其他系统的集成。
   
     3． 3 DNC 系统管理软件
 
     利用 DNC 管理软件，针对车间实际的生产情况设置了编程员，技术员，管理员等角色，并对角色进行了权限配置，满足车间实际生产和安全管理的需要。
 
     通过 OＲACLE 数据库对 NC 代码、图文资料进行集中管理。
 
     4 、机床监控与数据采集
 
     利用 DNC 系统通信软件对该平台进行通信测试，针对不同系统的机床进行参数设定，保证 NC 代码、系统参数的传输，并在加工过程中进行机床数据采集及监控。
 
     ( 1) 针对 Fanuc、SIEMENS、Heidenhain 等高端带网卡的机床，且具有相关协议( Fanuc 采用 focus 协议，SIEMENS 采用 OPC 协议，Heidenhain 采用 SIM 协议) 无需添加任何硬件，通过相应的采集服务，直接通过网卡可采集几乎所有的生产信息。
 
     ( 2) 对于无法采用网卡采集的机床，我们需要添加智能采集终端，利用机床处于某一状态时所输出的信号( 如开关量或模拟量) ，接入这个智能采集终端，通过信号转换，就可以判断出机床所处的状态。为了使这个状态更准确、客观，可以通过多个信号的逻辑处理来判断。
 
     5 、结语
 
     依托军工产品数控车间的软硬件基础，构建了基于数字化车间的 DNC 系统，实现了数据管理平台和机床监控与数据采集管理。基于以太网的车间生产、管理、监控的一体化，DNC 为军工加工车间数字化制造提供了一个共享管理平台，建设了统一的军工制造企业数字化制造系统。
 
     实际案例验证，DNC 系统实施和应用后，机床的程序传输效率和传输准确性大大提高，对生产过程的监控、管理具有很大的辅助作用，数控程序的管理规范化、系统化程度得到提升，为车间生产管理系统提供了一体化管理平台，为企业实现数字化车间和智能制造提供了数据基础和系统保障。