DNC系統的構建與應用

梁棟

（中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北石家莊050081）

DNC系統的構建與應用

梁棟

（中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北石家莊050081）

構建基于以太網的DNC機床聯網系統，與企業局域網聯接，實現數控設備網絡化管理，程序經驗得以充分保存，數控程序可重復利用率得到提高；數控設備的網絡化管理，數控程序的集中編制、版本控制、加工仿真、NC程序的下載與上傳等規范化管理，提高了工作效率；數控機床運行信息的實時采集，為合理安排數控機床作業提供了數據支持，提高了數控機床的利用率。

DNC；機床聯網；數字化制造

0 概述

DNC（Distributed Numerical Control）分布式數字控制，是現代化機械加工車間的一種運行模式，它以數控技術、通信技術、控制技術、計算機技術和網絡技術等先進技術為基礎，把與制造過程有關的設備（如數控機床等）與上層控制計算機集成起來，實現制造車間制造設備的集中控制管理以及制造設備之間、制造設備與上層計算機之間的信息交換，是實現數字化車間的基礎[1-4]。

1 DNC系統的總體架構

DNC系統總體架構如圖1所示，分為企業局域網和DNC系統局域網2個網絡。在2個局域網之間安裝防火墻，有效防止信息通過DNC系統局域網傳輸和擴散，也可防止DNC系統局域網感染來自企業局域網的病毒。

圖1 DNC系統總體架構

系統采用雙服務器形式，通信服務器配置程序傳輸服務端和機床采集監控端；數據服務器配置數據庫服務端、程序管理服務端和機床數據采集服務端。

數控機床通過串口服務器或網卡聯接到DNC局域網，數控程序經過審批流程后下發到通信服務器，機床操作者在機床面板上把所需的數控程序下載到機床進行加工。通信服務器通過智能采集終端或網卡采集數控機床實時運行狀態信息，并把采集到的數據發送到數據服務器實現數控機床的實時狀態監控和采集。

2 DNC系統的構建

2.1 硬件

（1）為實現通信功能，對于能夠通過網卡進行通信的機床，直接通過網卡與DNC局域網連接。對于不能通過網卡進行通信的機床，在機床端安裝串口服務器，將機床的RS232接口轉換成RJ45接口，再與DNC局域網連接。

（2）為實現機床監控與數據采集功能，對于能夠通過網卡進行數據采集的機床，直接通過網卡進行采集。對于不能通過網卡直接進行數據采集的機床，通過安裝智能采集終端實現機床信息的采集。

2.2 軟件

DNC機床聯網系統由CIMCO DNC-Max機床聯網通信模塊、CIMCO NCBASE數控程序管理模塊、CIMCO EDIT數控程序的編輯 與仿真模塊、CIMCO MDC-MAX機床監控與數據采集模塊4部分組成。

（1）通信模塊。CIMCO DNC-Max通信模塊主要實現機床與服務器的數據通信，主要功能包括數控程序的上傳、下載、機床參數備份等功能。該通信模塊可兼容多種數控設備，支持Fanuc，Siemens，Heidenhain，Mazak，Fagor等控制系統聯。系統在傳輸數控程序過程中有強大的數據處理能力，能夠方便地對數控程序進行前處理和后處理。針對不同的機床控制系統，可以在傳輸過程中對程序的特殊字符進行替換、增加、刪除等簡單處理。

（2）程序管理模塊。CIMCO NCBase程序管理模塊構架于客戶端/服務器體系，產品數據集中放置在服務器中，實現數據的集中存儲和共享。程序管理模塊包括產品結構樹的管理、數控程序的流程管理、人員權限的管理、安全管理、版本管理、產品及機床管理。

（3）程序編輯 仿真模塊。CIMCO Edit是數控編程專業軟件，具有數控程序編輯 、智能比較、刀位軌跡的三維模擬等功能。該模塊具有智能化的文件比較功能，能輕松地標示出2個文件（或不同版本）的數據差異、錯行或漏行，并可以馬上修改。三維刀位軌跡動態模擬功能，可以形象、直觀、高效地檢查程序的錯誤隱患。

（4）機床監控與數據采集模塊。CIMCO MDC-Max數據采集模塊用于機床信息的實時采集。包括遠程監控機床運行狀態（運行、空閑、故障、關機等狀態），實時獲知每臺機床的當前加工工件和工件生產數量等信息。

3 DNC系統的應用

3.1 程序審批流程的設計

（1）計算機端編程的程序審批流程。圖2為實施DNC系統后在計算機端編程以數控程序為主線的工作流程。

圖2 計算機端編程審批流程

①編程：編程人員利用數控程序編制軟件集中編制聯網設備的NC程序；

②仿真和編輯 ：DNC系統讀取CAM軟件編制的NC程序，并進行仿真，對仿真結果有問題的NC程序，進行編輯 、修改和仿真；

③首件加工：經過審批后，DNC服務器將NC程序發送到機床端，機床操作者進行首件加工；

④程序修改：對首件加工零件有問題的程序，進行編輯 、修改和仿真；

⑤定型歸檔：對首件加工的零件進行檢驗并經審批后，將NC代碼定型、歸檔，存入DNC系統的數據庫服務器中；

⑥加工生產：機床操作者依據任務單和設計圖、工藝過程卡，從DNC服務器下載NC程序，進行加工生產。

機床操作者不參與程序的編制、編輯 及仿真，只需從DNC服務器下載NC程序，對有異議的NC程序提出質疑和修改請求，加工完成后將運行后的程序上傳到DNC系統服務器，并下載下一個生產任務所需的NC程序。

（2）機床端編程的程序審批流程。圖3為實施DNC系統后在機床端編程以數控程序為主線的工作流程。機床端編程的工作流程與計算機端編程的工作流程的區別主要是編程位置及方式不同，而首件加工、定型及生產加工均相同。

3.2 系統應用介紹

（1）編程員客戶端可實現的功能。編程人員根據加工工藝，通過CAM軟件生成數控程序并添加到CIMCO Ncbase數據庫，經過程序的編輯 仿真、流程審簽后下發到機床。圖4所示為CIMCO EDIT數控程序的編輯 與仿真模塊界面。

（2）管理人員客戶端可實現的功能。管理人員通過客戶端獲取機床實時狀態、當前加工任務、操作人員等信息，并以電子看板和電子地圖的形式顯示。系統提供統計報告和統計分析功能，以餅圖、柱圖、折線圖、統計表格等多種形式展示統計、分析結果，為工廠管理水平的提升、生產效率的提高提供有力的技術支持。

（3）操作人員機床端可實現的功能。操作者直接在機床控制面板下載所需要的加工程序，并可以批量下載加工程序，提高下載效率，在機床控制面板上能夠直接查詢DNC服務器上的程序清單、程序大小、編程日期等。操作者可上傳在機床端編寫的數控程序，服務器自動接收、自動命名、自動保存。

圖3 機床端編程審批流程

4 DNC系統實施效果

（1）實現數控設備的網絡化管理。構建基于以太網的DNC網絡，改變了當前數控機床單機通信方式，實現了數控機床的集中控制和網絡化管理。

圖4 CIMCO EDIT數控程序的編輯 與仿真模塊界面

（2）實現數控程序的規范化管理。利用完善的程序簽署流程、準確的權限管理、方便的版本管理以及良好的可追溯性，實現了編程過程的一體化和對NC程序全生命周期的跟蹤管理，提高了NC程序的規范化管理水平；規范了嚴謹的程序管理，從根本上避免了程序的誤調用，以及因程序錯誤而出現批次報廢的情況；傳輸過程中的多重檢驗機制，確保程序傳輸的安全可靠。

（3）實現數控機床信息的實時采集。實時采集數控機床的運行信息，掌握數控機床的實時狀態，為合理安排數控機床作業提供數據支持，進而提高數控機床的利用率。

［1］白萍，周春，張良德.分布式數控系統DNC在離散制造業的應用[J].CAD/CAM與制造業信息化，2010，（2）.

［2］崔洪坤.數控機床DNC通信在車間級網絡化制造中的應用研究[D].合肥工業大學，2008.

［3］荊懷靖，黃仁立.DNC系統在航天制造企業實施和應用[J].CAD/CAM與制造業信息化，2006（9）.

［4］閆偉國，王敏杰，何祝林，等.DNC技術的內涵和發展[J].組合機床與自動化加工技術，2001（8）.

〔編輯 李波〕

TP391

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.03.27