DNC引言

目前，DNC系統(tǒng)的研究尚存在以下有待解決的技術問題：①DNC系統(tǒng)體系結構的開放性不強。國內大部分DNC系統(tǒng)局限于單一供應商的制造設備，平臺之間可移植性差，不同應用程序互操作能力有待提高，不利于系統(tǒng)集成；②DNC系統(tǒng)通信結構多為點對點式，或采用局域網加點對點式，不能很好地解決通信競爭問題；③DNC系統(tǒng)與NCP和CAD的接口功能還很弱；④DNC系統(tǒng)控制軟件可重用性不強，需要進行面向對象設計和實現(xiàn)。本文提出了基于CORBA(通用對象請求代理結構)的車間層控制系統(tǒng)中DNC系統(tǒng)，給上述問題以很好的解答，并實現(xiàn)了軟件的編制及聯(lián)機調式。

DNC(Distributed Numerical Control)的主要優(yōu)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(xiàn)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。

設備網絡化管理通訊，取代了紙質數(shù)控程序的傳遞和手動輸入程序的低效率。DNC 系統(tǒng)解決方案為企業(yè)搭建車間設備聯(lián)網管理平臺，將設備統(tǒng)一聯(lián)網管理，大大縮短設備的程序準備時間和傳輸時間，實現(xiàn)高效準確的程序傳輸，幫助設備發(fā)揮最大價值。

1.實現(xiàn)車間的完全網絡化管理，為不同車間生產需求搭建多樣的車間網絡系統(tǒng)，消除車間數(shù)控設備之間的信息孤島。徹底改變以前數(shù)控設備的單機通訊方式，全面實現(xiàn)數(shù)控設備的集中管理與控制。

2.NC程序管理更加規(guī)范化。DNC系統(tǒng)完善的程序傳輸流程、嚴謹?shù)挠脩魴嘞薰芾?、方便的程序版本管理以及良好的可追溯性，實現(xiàn)對NC程序全生命周期的跟蹤管理。

3.大幅提高數(shù)控設備利用率，減少數(shù)控設備準備時間。DNC系統(tǒng)方便、可靠、全自動的NC程序傳輸功能，可最大程度地提高數(shù)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(tǒng)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。服務器端無人職守、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(xiàn)場來回奔波的時間。

6.車間現(xiàn)場更加整潔。DNC系統(tǒng)實現(xiàn)了NC程序的集中管理與集中傳輸，車間現(xiàn)場不再需要大量的臺式計算機及桌椅板凳，取而代之的是少量美觀大方的現(xiàn)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(tǒng)是基于CORBA車間層控制系統(tǒng)的一個功能單元，現(xiàn)在的企業(yè)面對的是一個多變的需求環(huán)境，因而車間層控制系統(tǒng)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(guī)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(tǒng)體系結構，以運行于不同硬件環(huán)境的異構計算機系統(tǒng)中，同時又能適應新技術的發(fā)展，容納新設備的增加。

在基于CORBA的車間層控制系統(tǒng)中，構造車間信息集成和共享的公共平臺是核心問題之一，我們采用基于客戶/服務器結構的分布式控制平臺(如Orbix)，既可以將傳統(tǒng)的遞階控制結構變換成更適合信息集成的分布或控制結構，又可適應不同產品制造過程(離散制造或連續(xù)制造)中統(tǒng)一的生產管理和組織要求。

車間層控制系統(tǒng)總體結構分為三層：底層為系統(tǒng)支持層，由分布式計算環(huán)境和異構網絡集成系統(tǒng)兩個子層構成，提供底層的計算機系統(tǒng)、網絡系統(tǒng)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)等系統(tǒng)級功能；中間層為開放式分布處理層，提供統(tǒng)一的集成通信服務，由開放式分布處理平臺和應用程序接口組成，最上層為信息集成層，支持多客戶/服務器的分布式多數(shù)據(jù)庫集成系統(tǒng)，將現(xiàn)有的應用和數(shù)據(jù)信息集成到系統(tǒng)中。為實現(xiàn)控制結構的分布、數(shù)據(jù)庫的分布以及系統(tǒng)功能的分布，提出的車間層控制系統(tǒng)軟件采用基于CORBA規(guī)范的分布式對象體系結構。

CORBA規(guī)范主要特點是實現(xiàn)軟件總線結構。所謂軟件總線的功能，就是起到類似于計算機系統(tǒng)硬件總線的作用，只要將應用模塊按總線規(guī)范作成軟插件，插入總線即可實現(xiàn)集成運行。實現(xiàn)軟件總線的核心系統(tǒng)稱為ORB(對象請求代理器)，它不僅支持標準的OMG對象模型，還具有分布進程管理和通信管理功能。此外，CORBA定義了IDL(Interface Definition Language)語言，以描述軟件總線上的插銷。IDL提供了對成員系統(tǒng)的封裝和成員系統(tǒng)之間隔離，任何成員系統(tǒng)作為一個對象，通過IDL對其接口參數(shù)進行定義和說明，就可接到ORB上，為其它系統(tǒng)提供服務或向其它系統(tǒng)提出請求，達到即插即用效果。

車間層控制系統(tǒng)劃分為許多獨立的功能單元，每個功能單元對應于一個包含功能接口定義和實體的抽象對象，每類對象的接口由屬性和操作組成，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(shù)據(jù)，具體功能的實現(xiàn)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平臺系統(tǒng)。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。

DNC體系結構

基于CORBA的DNC系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)平臺建立在車間層控制系統(tǒng)平臺的基礎上。我們將DNC系統(tǒng)體系結構劃分為三層的客戶/服務器結構，以將表示邏輯、業(yè)務邏輯和數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，此處為由VB實現(xiàn)的可移植的DNC人機接口；業(yè)務層響應用戶(或其它的業(yè)務服務)發(fā)來的請求，執(zhí)行某種業(yè)務任務，此處為由VC 來實現(xiàn)DNC應有程序及NC數(shù)據(jù)管理應用程序；數(shù)據(jù)層包括數(shù)據(jù)的定義、維修、訪問和更新以及管理，并響應業(yè)務服務的數(shù)據(jù)請求，此處為經IDL功能接口定義封裝的NC局部數(shù)據(jù)庫(Access)服務器。這些層并不一定與網絡上的具體物理位置相對應，它們只是概念上的層，借助這些概念可以開發(fā)出健壯的、基于組件的應用程序。

可以把應用程序的需求分解成明確定義的服務。在定義了服務之后，需要進一步創(chuàng)建具體的物理組件來實現(xiàn)它們。根據(jù)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

基于CORBA的車間層控制系統(tǒng)需要兩種層次的互連。第一層是利用計算機局域網技術和協(xié)議軟件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(xiàn)各節(jié)點、各被控的異構制造設備(如加工中心、機器人、PLC等)之間的信息交互，這種交互通過制造信息規(guī)范(MMS)實現(xiàn)。作為車間層控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，本文DNC系統(tǒng)的物理配置基本結構，主計算機通過網絡介質(具有獨立IP地址的終端服務器)分別連接多臺CNC系統(tǒng)實現(xiàn)NC程序的裝卸、刀具數(shù)據(jù)的傳遞、操作命令的下達和狀態(tài)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(shù)據(jù)鏈路層、傳輸層及應用層等的四層結構，其中數(shù)據(jù)鏈路層采用LSV2通訊協(xié)議，傳輸層采用DNC協(xié)議(如SINUMERIK或PHILIPS協(xié)議)。

實際應用

電信設備號段

中國移動DNC:134~139,159

中國聯(lián)通DNC:130~132(GSM)

中國電信DNC:133(C網),189

DNC系統(tǒng)軟件中涉及到數(shù)據(jù)實體包含四類：①與制造設備硬件相關的數(shù)據(jù)實體(如機床等)；②與人機通訊相關的數(shù)據(jù)實體(如通訊協(xié)議實體和串口通訊實體)；③數(shù)控數(shù)據(jù)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。采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(xié)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這些類中繼承下來，每個對象的方法即該對象的成員函數(shù)根據(jù)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"para" label-module="para">

Int getFixtureStatus();

void setFixtureStatus(int S);

virtual int processPart(char"para" label-module="para">

virtual int downloadNCFile(char"para" label-module="para">

virtual int stopMachine();

virtual in graspPart();

virtual int releasePart();

}；

DNC地位

DNC系統(tǒng)作為車間層控制系統(tǒng)的一個功能單元。

DNC功能

DNC系統(tǒng)功能包括①NC程序及數(shù)據(jù)的傳遞，以某種通信協(xié)議(如Philip532等)實現(xiàn)通信功能；②機床狀態(tài)采集和上報；③根據(jù)工序計劃，自動分配NC程序及數(shù)據(jù)到相應機床；④刀具數(shù)據(jù)的分配與傳遞；⑤NC 程序統(tǒng)一管理及追溯；⑥車間數(shù)據(jù)智能化共享 。

DNC系統(tǒng)軟件的功能模型，其中NC數(shù)據(jù)管理的主要功能是對數(shù)控數(shù)據(jù)進行管理，主要有數(shù)控數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)執(zhí)行的主要功能有：數(shù)控數(shù)據(jù)在計算機和機床之間的傳送、刪除機床上的數(shù)控數(shù)據(jù)、啟動機床上的數(shù)控程序、隨時從機床設備獲得工作狀態(tài)信息并存入數(shù)據(jù)庫，作為運行數(shù)據(jù)采集模塊評價加工過程的根據(jù)；DNC通訊接口通過DNC協(xié)議和數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議建立單元控制系統(tǒng)和CNC的連接。

1.1960~1980年

由于當時的數(shù)控設備只有容量非常小的磁泡存儲設備，采用紙帶機讀取編寫的加工程序。而紙帶機的誤碼率、故障率都很高，為了保證加工的正常進行，數(shù)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輸。

2.1980~

由于大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的廣泛應用，計算機網絡技術的飛速發(fā)展，數(shù)控設備也迎來了飛速發(fā)展期。通過規(guī)范的統(tǒng)一接口（早期通常是RS-232-C，后期通用以太網接口也廣泛應用）將一臺或者多臺計算機數(shù)控設備(CNC)與個人計算機或者小型機鏈接在一起，對加工程序進行傳輸和管理。

DNC東研智能凈水機家庭系列

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3、吉美系列：廚下創(chuàng)新設計、節(jié)省有限空間，RO逆滲透技術、五級高精度過濾,自動清洗功能，軟化提升水質，便捷簡約生活、輕享潔凈用水。

4、吉智系列：全球領先DOW凈水技術、凈水率高達99.99%，獨家ERS專利技術、小分子更加甘甜，智能沖洗功能、潔凈健康更安心，頂級ABS食材級材質、健康品質更放心，恒壓功能設計、穩(wěn)定耐用更安心。

5、吉淼系列：漸進式五級凈化系統(tǒng)、全面阻擋有害物，RO膜逆滲透凈水、自動清洗、智能除垢，獨有小分子技術、促進電解質平衡，凈水技術革命、實現(xiàn)凈水零廢水。

6、吉麗系列：五級強悍濾芯、層層過濾凈化，全自動沖洗功能、水電分離設計，濾芯自動清洗技術、保證制水鮮活如初，ABS食材級材質、家庭使用更放心。

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8、樂金系列：高端智能凈水器直飲純水機，RO凈水機 飲水機完美結合，五級高精過濾、冷/熱水智能溫度控制與調節(jié)，兒童鎖熱水保護、貼心呵護家人安全。

9、BNT系列：全屋中央軟水機，全屋凈水、呵護全家健康，純物理凈化、拒絕任何化學物，航空材料壓力容器、微電腦智能控制、無需用戶操作，去除硬離子、小巧更省空間，有效釋放去污產品功效、減少大量水垢、延長電器壽命。

DNC東研智能凈水機商用系列

1、商祺系列：商祺400G溫/冷/熱/商用凈水器，漸進式五級凈化系統(tǒng)、強勁內芯，最先進的ERS技術、極致凈化，智能面板、常亮燈直觀顯示、操作更便捷，大容量熱/溫/冰出水按鈕、自主取水、高端商用首選，智能按鈕、直觀顯示、操作更便捷，自助清洗、自動恒壓、飲水更安全。

2、美源智能系列：五級過濾商用凈水制冰設備，凈水、制冰、加熱、制冷四效合一，RO膜逆滲透增強水質，微電腦自動化運行。

樂金高端智能凈水機

DNC多功能電能表現(xiàn)場校驗儀正校法：

取校驗儀面板上光電脈沖信號輸入及高低頻信號輸出端子的FL和GND，輸入標準表的相應端子，對校驗儀進行誤差校驗，標準表顯示的誤差值即為本校驗儀的相對誤差值。該校驗儀的低頻常數(shù)為3200r/KW·h。

DNC多功能電能表現(xiàn)場校驗儀反校法：

取標準電能表的低頻輸出信號Pout和地，經本校驗儀面板上光電脈沖信號輸入及高低頻信號輸出端子的Pin端和GND端輸入后，置入標準電能表的低頻常數(shù)即可進行校驗。采用這種校準方法從校驗儀讀出的誤差值與校驗儀的實際誤差值它們的絕對值是相等的，但符號相反。