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基于局域网的集成DNC技术的应用研究
河南科技大学机电学院 孙万杰 李孟源
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计算机集成制造系统（CIMS）作为企业组织生产活动的一种模式，已在现代制造工程中得到很大发展，目前较为流行的有CAD/CAM+DNC、CAD/CAM+FMS、CAD/CAM+MIS等不同的模式。在CAD/CAM+DNC模式中，DNC（Direct Numerical Control）系统作为该模式中承上启下的关键环节，起着重要作用。由于大多制造企业在实现信息化的过程中建立了自己的NT局域网，因此，基于NT局域网的集成DNC技术就得到了快速的发展及应用。
在建造计算机集成制造系统的过程中，许昌烟机公司建立完善了CAD/CAM/CAPP系统，购置了多种数控加工设备，成立了数控车间，在企业信息化过程中，建立了NT局域网及ERP系统。但零件数控加工程序的管理采用分散管理方式进行，与数控加工设备的数据交换采用以软盘为载体的间接方式传输。这些直接导致数控程序的安全性差，传输的准确性及效率较低，难以满足集成制造系统的要求，成为实现计算机集成制造的瓶颈，因此必须加以解决。由于许昌烟机公司已有较成熟的NT局域网软硬件基础，因此具备了建造基于NT局域网的DNC系统的物质和技术条件。
一、数控车间设备性能及控制特点分析
1. 数控系统多样
许昌烟机公司的数控加工设备是在不同时期从不同国家购置的，数控系统有FANUC、西门子、海德海因及东芝等多种品牌。即使同一种数控系统，也同时有多种版本，也就是说该公司数控系统具有多样性。
2. 数控加工设备数据接口完善
许昌烟机公司采购设备时充分考虑了网络技术发展的前瞻性，各类数控设备配备有软盘驱动器或RS-232接口，用于数控加工设备与外部进行数据交换。
3. 加工程序复杂多样
目前该公司各类数控设备所加工的零件种类有1080多种，占产品机械加工零件的比例为27%，并且多为该公司产品的主要关键零件。加工零件的复杂性和数控系统的多样性决定了同一零件可能有多种加工程序或者加工程序较长，给程序管理和传输带来了一定的难度。
4. 建立DNC系统前的程序管理
由于没有建立DNC系统，数控程序的传输以软盘为介质，传输准确性、可靠性极差，效率很低。复杂零件的加工程序较长，一次传输不能完成，需多次分段传输，容易造成数据的多传、少传和误传等情况的发生。
要解决数控加工程序管理的安全性、传输的准确性及时效性的问题，采用DNC技术是较好的方案。基于该公司现有的网络基础及数控加工设备特点，我们采用了基于NT局域网的集成DNC技术，建立了ExtremeDNC（超级DNC）系统。
二、ExtremeDNC系统的网络结构
通过对该公司数控车间设备性能及控制特点的分析我们决定，ExtremeDNC系统采用客户/服务器的网络结构管理方式，将每台数控加工设备模拟为客户端设备，利用数控系统自身的RS-232接口和通信功能，对数控加工设备进行直接控制，该系统的网络结构如图1所示。

（图片）

图1 系统结构图

三、ExtremeDNC系统特点及功能
1. 高可靠性
ExtremeDNC系统能满足数控车间多套设备的连续可靠控制，满足多台设备连续生产的要求。该系统可以同时控制多达256台数控加工设备的数控文件的双向发送和接收。
2. 断点续传功能
ExtremeDNC系统具备断点续传功能，即从断刀点处传输数据。此功能对于数控机床内存小，而零件程序非常大的数据传输非常重要（如模具加工等）。
3. 远程控制功能
机床操作人员只需操作控制器，就可以直接通过控制器从DNC服务器调用数据，或将控制器内的数据发送到DNC服务器，实现数据的异地双向传输。用户可以根据不同的控制器来定义不同的远程请求命令，以实现远程控制功能。
4. 强大的文件管理功能
ExtremeDNC系统对于文件的管理采用开放式结构，可以无限地调用第三方应用软件，例如Word、 Excel或数据库软件等。对于每台数控机床都有对应的发件箱和收件箱目录，可以避免文件混淆和覆盖。同时对于不同的机床定义特定的网络搜索路径，以便机床操作人员直接从网络上调用所需的数据或将机床内存数据发送到DNC服务器上，并自动保存到指定的网络安全目录中。ExtremeDNC系统还具有数控文件版本管理功能，对新旧版本文件进行比较，并用彩色标识来区分不同点，完善对于同一加工程序文件不同版本的管理。
5. 数控文件编辑器及画轨迹功能
ExtremeDNC系统的数控程序文件编辑器可以编辑2GB的数控程序文件，这对于复杂零件的加工程序的编辑非常有用。画轨迹功能用于在数控程序文件在发送给机床之前对刀具轨迹的模拟和验证。
6. 强大的字符转换功能
由于有些数控机床采用小字符集的键盘，而数控文件的文件名中的某些字符不在键盘定义中，这样就必须使用字符转换功能， 将小字符集键盘中的某些不常用的字符转换成你所需的字符。此功能在FANUC控制器中经常用到。
四、DNC系统与CAD/CAM/CAPP系统的集成
由于DNC服务器经常要与数控加工设备间进行双向数据交换，为便于数据管理和保证数据传输的安全，必须对数据进行分层管理，实现与CAD/CAM/CAPP系统的集成。
对于系统的集成我们采用如图2所示的流程。数控程序由CAD/CAM服务器根据CAPP服务器需求生成后，传输到CAPP服务器，CAPP服务器进行校验后传递到DNC服务器并分配到相应数控加工设备的Outbox发件箱，供数控加工设备调用。

（图片）

图2 系统流程图

CAPP服务器是整个流程控制的关键环节，其控制界面如图3所示。当所有项填写完毕且确认无误后，单击（图片）按钮找到所对应的NC程序，再单击（图片）按钮即可完成NC程序从CAPP到DNC服务器的传输过程，此过程类似于电子邮件的发送。

（图片）

图3 CAPP服务器控制界面

五、结论
实践已证明了基于NT局域网的集成DNC技术在许昌烟机公司数控车间管理系统中运行模的可靠性、经济性和先进性。该技术全面提高了数控车间的生产效率，是将先进制造技术理论转化为企业现实生产力行之有效的办法。
8/19/2004

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