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1、摘 要数控是先进制造技术的基础技术。数控加工在现代化生产中显示出很大的优越性。 网络在数控中的广乏应用必定带来制造技术的飞跃发展，尤其是在航空、军事、民用、航天中带了质的变化。我国在上面的研究还处于开始阶段。 本文主要讲述了DNC的发展和在数控中的应用，简述了它的概念，定义。介绍了远程终端在数控中的起的作用，主要还是介绍的关于DNC在制造中的一些应用。关键词：数控技术、DNC、CAM、CAD、无线通信、NC数据目 录前 言1第1章 数控技术概述21.1 数控及数控技术的基本概念21.1.1 数字控制(数控)及数控技术21.1.2 数控系统21.1.3 数控系统的分类21.2 数控加工技术的发展
2、历程3第2章 常用CAD/CAM软件简介52.1 Master CAM52.2 Cimatron E52.3 Pro/ENGINEER52.4 UG6第3章 概 述7第4章 什么是DNC9第5章 DNC系统简介105.1 控制系统体系的结构105.2 DNC系统的地位及功能115.3 DNC系统软件体系结构125.4 DNC系统软件的数据模型125.5 DNC系统的物理配置基本结构14第6章 数控机床网络DNC的几种模式156.1 串行通讯RS-232C模式156.2 现场总线模式186.3 局域网模式20第7章 数控机床网络DNC基本功能227.1 通讯功能227.2 控制功能23第8章 数
3、控机床网络DNC发展方向258.1 新型网络通讯技术258.2 无线通信技术258.3信息的高度集成25第9章 总结及创新探讨279.1 研究市场开拓创新279.2 资源创新289.3 开发手段创新289.4 开发组织形式的创新289.5 保护和利用知识产权299.6 试验方法和手段的创新29参考文献31前 言在大学三年里我学到了很多东西，也失去了太多。总的来说，我的大学生活是美好的，在这里我学到了以前从没有想过的、见过的。在这的三年，也让我有了走入社会的资本。在下面的论文里介绍了我学到的和我自己步入社会后又接触到的，学校里学习的那些设计软件让我有比别人多的筹码，但是，在工作以后也认识到了自己
4、在学习中的不足，所以为了以后能够站住脚跟，拥有自己的一片天地，我还要学习多接触一下关于数控方面的先进技术和理论。在论文里面主要介绍了数控网络方面的内容，让我明白以后该努力的方向，了解了数控远程控制的一些基本内容，一些柔性单元的应用，在二零零七年初去汇金铸造厂实习，让我见到了较先进的数控设备，感到了自己的渺小和无知，也学到了一些东西，同时为自己祖国在数控系统方面的落后而感到悲哀，我们会努力的。在学校里老师们的淳淳教导让我们明白了许多做人的道理，在学习上的传授更让我们受益。第1章 数控技术概述1.1 数控及数控技术的基本概念1.1.1 数字控制(数控)及数控技术机床中的数字控制专指用数字化信号对机
5、床的工作过进行的可编程自动控制，简称为数控(NC)。这种用数字化信息进行自动控制的技术就叫数控技术。1.1.2 数控系统数控系统是实现数控技术相关功能的软硬件模块的有机集成系统，是数控技术的载体。能自动阅读程序，译码，使机床按指令运动并加工零件1.1.3 数控系统的分类计算机数控系统：计算机数控系统是以计算机为核心的数控系统，由装有数控系统程序的专用计算机、输入输出设备、可编程逻辑控制器(PLC)、存储器、主轴驱动及进给驱动装置等部分组成，习惯上又称为CNC系统开放式CNC系统定义：一个开放式CNC系统，应保证使开发的应用软件能在不同厂商提供的不同的软硬件平台上运行，且能与其他应用软件系统协调
6、工作开放式CNC系统的五个特征：(1)对使用者是开放的：可采用先进的图形交互方式支持下的简易编程方法，使得数控机床的操作更加容易(2)对机床制造商是开放的：应允许机床制造商在开放式CNC系统软件的基础上开发专用的功能模块及用户操作界面。(3)对硬件的选择是开放的：即一个开放式CNC系统应能在不同的硬件平台上运行。(4)对主轴及进给驱动系统是开放的：即能控制不同厂商提供的主轴及进给驱动系统。(5)对数据传输及交换等是开放的1.2 数控加工技术的发展历程1949年美国Parson公司与麻省理工学院开始合作历时三年研制出能进行三轴控制的数控铣床样机，取名“NumericalControl”。1953
7、年麻省理工学院开发出只需确定零件轮廓、指定切削路线，即可生成NC程序的自动编程语言。1959年美国Keaney&Trecker公司开发成功了带刀库，能自动进行刀具交换，一次装夹中即能进行铣、钻、镗、攻丝等多种加工功能的数控机床，这就是数控机床的新种类 加工中心。1968年英国首次将多台数控机床、无人化搬运小车和自动仓库在计算机控制下连接成自动加工系统，这就是柔性制造系统FMS。1974年微处理器开始用于机床的数控系统中，从此CNC(计算机数控系统)软线数控技术随着计算机技术的发展得以快速发展。1976年美国Lockhead公司开始使用图像编程。利用CAD(计算机辅助设计)绘出加工零件的模型，在
8、显示器上“指点”被加工的部位，输入所需的工艺参数，即可由计算机自动计算刀具路径，模拟加工状态，获得NC程序。 DNC(直接数控)技术始于20世纪60年代末期。它是使用一台通用计算机，直接控制和管理一群数控机床及数控加工中心，进行多品种、多工序的自动加工。DNC群控技术是FMS柔性制造技术的基础，现代数控机床上的DNC接口就是机床数控装置与通用计算机之间进行数据传送及通讯控制用的，也是数控机床之间实现通讯用的接口。随着DNC数控技术的发展，数控机床已成为无人控制工厂的基本组成单元。20世纪90年代，出现了包括市场预测、生产决策、产品设计与制造和销售等全过程均由计算机集成管理和控制的计算机集成制造
9、系统CIMS。其中，数控是其基本控制单元。20世纪90年代，基于PCNC的智能数控系统开始得到发展，它打破了原数控厂家各自为政的封闭式专用系统结构模式，提供开放式基础，使升级换代变得非常容易。充分利用现有PC机的软硬件资源，使远程控制、远程检测诊断能够得以实现。我国虽然早在1958年就开始研制数控机床，但由于历史原因，一直没有取得实质性成果。20世纪70年代初期，曾掀起研制数控机床的热潮，但当时是采用分立元件，性能不稳定，可靠性差。1980年北京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海机床研究所引进美国GE公司的MTC1数控系统，辽宁精密仪器厂引进美国Bendix公司的Dyna
10、pthLTDl0数控系统。在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，北京机床研究所又开发出BS03经济型数控和BS04全功能数控系统，航天部706所研制出MNC864数控系统。 第2章 常用CAD/CAM软件简介2.1 Master CAMMaster CAM是一种应用广泛的中低档CAD/CAM软件，由美国CNC Software公司开发，V5.0以上运行于Windows或Windows NT。该软件三维造型功能稍差，但操作简便实用，容易学习。新的加工任选项使用户具有更大的灵活性，如多曲面径向切削和将刀具轨迹投影到数量不限的曲面上等功能。这个软件还包括新的C轴编程功能，可顺利将铣削和车削结合。其
11、它功能，如直径和端面切削、自动C轴横向钻孔、自动切削与刀具平面设定等，有助于高效的零件生产。其后处理程序支持铣削、车削、线切割、激光加工以及多轴加工。另外，Master CAM提供多种图形文件接口，如SAT、IGES、VDA、DXF、CADL以及STL等。2.2 Cimatron ECimatron是Cimatron Technologies公司开发的，可运行于DOS、Windows或NT，是早期的微机CAD/CAM软件。其CAD部分支持复杂曲线和复杂曲面造型设计，在中小型模具制造业有较大的市场。在确定工序所用的刀具后，其NC模块能够检查出应在何处保留材料不加工，对零件上符合一定几何或技术规则
12、的区域进行加工。通过保存技术样板，可以指示系统如何进行切削，可以重新应用于其它加工件，即所谓基于知识的加工。该软件能够对含有实体和曲面的混合模型 进行加工。它还具有IGES、DXF、STA、CADL等多种图形文件接口。2.3 Pro/ENGINEERPro/ENGINEER是美国参数技术公司(PTC)开发的CAD/CAM软件，在我国也有较多用户。它采用面向对象的统一数据库和全参数化造型技术，为三维实体造型提供了一个优良的平台。其工业设计方案可以直接读取内部的零件和装配文件，当原始造型被修改后，具有自动更新的功能。其MOLDESIGN模块用于建立几何外形，产生模具的模芯和腔体，产生精加工零件和完
13、善的模具装配文件。新近发布的20.0版本，提供最佳加工路径控制和智能化加工路径创建，允许NC编程人员控制整体的加工路径直到最细节的部分。该软件还支持高速加工和多轴加工，带有多种图形文件接口。2.4 UGUnigraphics(UG)是美国EDS公司发布的CAD/CAE/CAM一体化软件。广泛应用于航空航天、汽车、通用机械及模具等领域。国内外已有许多科研院所和厂家选择了UG作为企业的CAD/CAM系统。UG可运行于Windows NT平台，无论装配图还是零件图设计，都从三维实体造型开始，可视化程度很高。三维实体生成后，可自动生成二维视图，如三视图、轴侧图、剖视图等。其三维CAD是参数化的，一个零
14、件尺寸修改，可致使相关零件的变化。该软件还具有人机交互方式下的有限元解算程序，可以进行应变、应力及位移分析。UG的CAM模块提供了一种产生精确刀具路径的方法，该模块允许用户通过观察刀具运动来图形化地编辑刀轨，如延伸、修剪等，其所带的后处理程序支持多种数控机床。UG具有多种图形文件接口，可用于复杂形体的造型设计，特别适合大型企业和研究所使用。第3章 概 述数控机床网络DNC技术在我国经过二十多年的发展，也经历了从纸带到单机，再到简单网络，最后发展成为高级网络的艰苦历程。纸带方式已经基本完全抛弃；在机床数量较少时，有些用户还在使用单机通讯模式；当机床数量发展到一定数量时，机床用户一般都采用了网络D
15、NC的方式，但是，通过大量的调查，我们发现，我国数控机床的网络DNC目前主要存在着两种结构，一种是采用单台计算机对应单台机床的方式，这些计算机再通过局域网联结，其结构如图1-1所示；另一种是采用单台计算机对应多台机床的方式，其结构如图1-2所示。（这里主要讨论RS232模式的网络通讯，不考虑机床以太网络和总线方式的通讯）。虽然这两种模式在技术层面上相差悬殊，但据我们所知，采用单对单模式的用户还是相当多的，“存在就是合理的”，为此，我们还是在下面就这两种结构的DNC作一详细的比较分析说明，以供广大机床用户参考。 图1-1 单机对单机模式图1-2 单机对多机模式目前，广大数控机床用户对实行数控机床
16、网络DNC的管理已经达成了共识，但在真正实施过程中应该做到什么程度，取得何种效果还是不明确，在目前国内数控机床网络DNC领域还存在着一些鱼目混珠的现象，而且DNC又处在一个高速发展的阶段，各种新的网络结构、高新技术不断涌现，更容易让广大数控机床用户眼花缭乱，本文试图在此作一个简明的介绍。第4章 什么是DNC用一台通用计算机直接控制和管理一群数控机床进行零件加工或装配的系统。DNC功能是什么意义？1980年国际标准ISO2806对于DNC定义为“direct numerical control(直接数控)”。其概念为：“此系统使一群数控机床与公用零件程序或加工程序存储器发生联系。一旦提出请求，它
17、立即把数据分配给有关机床”。有时也称为“群控”。这种技术在70年代到80年代的研制及应用表明，由于系统复杂，可靠性差，因此得不到发展。在1994年颁布的 ISO2806定义 DNC为“distributed numerical control(分布式数控)”。因此DNC(Distributed Numerical Control)是实现CAD/CAM和计算机辅助生产管理系统集成的纽带，是机械加工自动化的又一种形式。目前，DNC系统的研究尚存在以下有待解决的技术问题有：DNC系统体系结构的开放性不强。国内大部分DNC系统局限于单一供应商的制造设备，平台之间可移植性差，不同应用程序互操作能力有待提
18、高，不利于系统集成；DNC系统通信结构多为点对点式，或采用局域网加点对点式，不能很好地解决通信竞争问题；DND系统与NCP和CAD的接口功能还很弱；DNC系统控制软件可重用性不强，需要进行面向对象设计和实现。本文提出了基于CORBA(通用对象请求代理结构)的车间层控制系统中DNC系统，给上述问题以很好的解答，并实现了软件的编制及联机调式。第5章 DNC系统简介5.1 控制系统体系的结构DNC系统是基于CORBA车间层控制系统的一个功能单元，现在的企业面对的是一个多变的需求环境，因而车间层控制系统面对的加工任务也是多变的。这种变化包括生产零件的品种、类型、规格、产量和交货期等多个因素的变化以及加
19、工工艺路线随生产任务的不同而变化等。这就需要一个在时间和空间上都开放的车间层控制系统体系结构，以运行于不同硬件环境的异构计算机系统中，同时又能适应新技术的发展，容纳新设备的增加。在基于CORBA的车间层控制系统中，构造车间信息集成和共享的公共平台是核心问题之一，我们采用基于客户/服务器结构的分布式控制平台(如Orbix)，既可以将传统的递阶控制结构变换成更适合信息集成的分布或控制结构，又可适应不同产品制造过程(离散制造或连续制造)中统一的生产管理和组织要求。车间层控制系统总体结构分为三层：底层为系统支持层，由分布式计算环境和异构网络集成系统两个子层构成，提供底层的计算机系统、网络系统和数据系统
20、等系统级功能；中间层为开放式分布处理层，提供统一的集成通信服务，由开放式分布处理平台和应用程序接口组成，最上层为信息集成层，支持多客户/服务器的分布式多数据库集成系统，将现有的应用和数据信息集成到系统中。为实现控制结构的分布、数据库的分布以及系统功能的分布，提出的车间层控制系统软件采用基于CORBA规范的分布式对象体系结构。CORBA规范主要特点是实现软件总线结构。所谓软件总线的功能，就是起到类似于计算机系统硬件总线的作用，只要将应用模块按总线规范作成软插件，插入总线即可实现集成运行。实现软件总线的核心系统称为ORB(对象请求代理器)，它不仅支持标准的OMG对象模型，还具有分布进程管理和通信管
21、理功能。此外，CORBA定义了IDL(Interface Definition Language)语言，以描述软件总线上的插销。IDL提供了对成员系统的封装和成员系统之间隔离，任何成员系统作为一个对象，通过IDL对其接口参数进行定义和说明，就可接到ORB上，为其它系统提供服务或向其它系统提出请求，达到即插即用效果。车间层控制系统划分为许多独立的功能单元，每个功能单元对应于一个包含功能接口定义和实体的抽象对象，每类对象的接口由属性和操作组成，由IDL定义的其它功能单元可以透明访问的服务以调用该对象的私有数据，具体功能的实现被封装在实体里。我们将每类对象按照功能划分成若干个子对象，将其设计成为可以
22、直接插在CORBA软件总线上的对象插件。这些对象插件按照各层客户/服务器结构组成整个平台系统。这种结构可以带来长远的利益，既能迅速增加对新的DBMS的应用、增加新的用户界面，又能升级支持各种新功能。5.2 DNC系统的地位及功能DNC系统作为车间层控制系统的一个功能单元。DNC系统功能包括NC程序及数据的传递，以某种通信协议(如Philip532等)实现通信功能；机床状态采集和上报；根据工序计划，自动分配NC程序及数据到相应机床；刀具数据的分配与传递。DNC系统软件的功能模型，其中NC数据管理的主要功能是对数控数据进行管理，主要有数控数据的显示、插入、修改、删除、更新、锁定(不允许更改)和打印
23、等操作；NC数据执行的主要功能有：数控数据在计算机和机床之间的传送、删除机床上的数控数据、启动机床上的数控程序、随时从机床设备获得工作状态信息并存入数据库，作为运行数据采集模块评价加工过程的根据；DNC通讯接口通过DNC协议和数据链路协议建立单元控制系统和CNC的连接。5.3 DNC系统软件体系结构基于CORBA的DNC系统软件的实现平台建立在车间层控制系统平台的基础上。我们将DNC系统体系结构划分为三层的客户/服务器结构，以将表示逻辑、业务逻辑和数据处理逻辑明确划分开来。为此，表示层用来表示信息和收集数据，此处为由VB实现的可移植的DNC人机接口；业务层响应用户(或其它的业务服务)发来的请求
24、，执行某种业务任务，此处为由VC来实现DNC应有程序及NC数据管理应用程序；数据层包括数据的定义、维修、访问和更新以及管理，并响应业务服务的数据请求，此处为经IDL功能接口定义封装的NC局部数据库(Access)服务器。这些层并不一定与网络上的具体物理位置相对应，它们只是概念上的层，借助这些概念可以开发出健壮的、基于组件的应用程序。使用图3所示模型，可以把应用程序的需求分解成明确定义的服务。在定义了服务之后，需要进一步创建具体的物理组件来实现它们。根据性能和维护的需求、工作量、网络带宽以及其它因素，可以在网络上灵活地部署这些组件。5.4 DNC系统软件的数据模型DNC系统软件中涉及到数据实体包
25、含四类：与制造设备硬件相关的数据实体(如机床等)；与人机通讯相关的数据实体(如通讯协议实体和串口通讯实体)；数控数据实体(如NC程序号、刀具号、工序号)；输入操作指令或派工单实体。采用面向对象方法将上述实体抽象成为类，可分为能力单元类、NC机床类、NC控制器类、通讯协议类、终端服务器类、串口通讯类、NC程序类等。DNC应用程序中的对象从这些类中继承下来，每个对象的方法即该对象的成员函数根据相应的功能需求来定义。下面以NC机床类的定义为例：ncmach.h -NC Machine Class definationsNC Machines are part processors.For this
26、class,a part is loaded,a NC file is downloaded to the device,and the machine is started. class MACHINETOOLchar*CurrentNCFile; currently loaded NC fileintFixtureStatus; fixture statuspublic:MACHINETOOL();char* getCurrentNCFile();void setCurrentNCFile(charF);Int getFixtureStatus();void setFixtureStatu
27、s(int S);virtual int processPart(char PartName);virtual int downloadNCFile(charFile);virtual int stopMachine();virtual in graspPart();virtual int releasePart();；5.5 DNC系统的物理配置基本结构基于CORBA的车间层控制系统需要两种层次的互连。第一层是利用计算机局域网技术和协议软件把由异构计算机组成的车间层控制器、设备控制器等互连起来，第二层是在这一互连的基础上，实现各节点、各被控的异构制造设备(如加工中心、机器人、PLC等)之间的
28、信息交互，这种交互通过制造信息规范(MMS)实现。作为车间层控制系统的一个重要组成部分，本文DNC系统的物理配置基本结构如下图所示，主计算机通过网络介质(具有独立IP地址的终端服务器)分别连接多台CNC系统实现NC程序的装卸、刀具数据的传递、操作命令的下达和状态信息的反馈。这是一种通过局域网连接起来的通信结构，它具有包括物理层、数据链路层、传输层及应用层等的四层结构，其中数据链路层采用LSV2通讯协议，传输层采用DNC协议(如SINUMERIK或PHILIPS协议)。第6章 数控机床网络DNC的几种模式目前，数控机床网络DNC一般采用三种网络接口，即：基于串行通讯RS-232C模式，以太网络模
29、式和现场总线模式，以下分别做一简要说明。6.1 串行通讯RS-232C模式 目前，在DNC市场上通过RS-232C口通讯产品存在着两种类型(包括三种结构)的产品，即带机床操作盒和不带机床操作盒两种，其结构分别说明如下： (1) 带机床操作盒模式，如图2-1所示：图5-1 DNC网络结构图形式一 这种连接方式是九十年代中期出现的模式，在当时大家还普遍使用单机传输的年代此方式是一种创新，可以说它代表了当时我国DNC产品的最高水平。MOXA C320Turbo 卡（或其它多路串行通讯卡）是通过ISA（或PCI）插卡的方式与计算机连接，再通过一根带屏蔽的10芯电缆线接通讯模块，每个通讯模块带8个通讯口
30、，可以多个通讯模块级联，最多可以8个，每个计算机又可以扩展4个ISA（或PCI）插卡，这样一台计算机最多可以扩展256个RS-232口。通讯模块与计算机之间距离不能太长，一般在十几米左右。程序的上传和下载是通过操作机床操作盒来实现的（当然，数控端也还要进行相关的上传下载操作）。 (2)新型带机床操作盒模式，如图2-2所示：图5-2 DNC网络结构图形式二 注意,此图与上一图的一个最大的区别是：MOXA的多路串口服务器变为CN2516（或其它多路串口服务器），它是一个局域网络上的一个节点，通过HUB或交换机来与NC程序管理计算机相连的，这样，它可以放在车间的任一固定位置上，大大减少了车间到计算机
31、室之间的布线，只需一根网线即可，另外，CN2516还可以多台计算机上安装其驱动程序，多台计算机同时监视控制，给用户的维护工作也带来方便。 (3) 现代模式（不带机床操作盒），如图2-3所示：图5-3 DNC网络结构图形式三 此类型是在上一类型的基础上变化而来,它去掉了机床操作盒,连接更简单,其它通讯功能完全一样，甚至可以做得更强，更方便。目前市场上大部分DNC厂商提供的产品均是基于此模式下的。 由于去掉了机床操作盒，程序发送和接受程序的文件名称等通讯信息就需要由CNC来发送，一般的做法是：在CNC上编制一个特殊的程序（此程序并不真正执行，所以并不需要关注它是否符合语法规则），其中包含一些特征字
32、符串来表达发送程序或接收程序，比如： （A）程序请求 % O1000（/GETXXXX） （其中XXXX代表需要请求下传的文件名称） M30 % 编制好此文件后，先将此文件发送给计算机，计算机接收到此文件后就进行分析，如果是请求文件下载指令，就生成一个程序下载队列，等待机床发送开始下传指令后就将请求程序下传。 （B）程序发送 程序发送时，只需在原程序中加入特征字符行即可，此代表你希望在计算机上保存的文件名称。例如： % O1000 （/NAME XXXX） （XXXX代表希望在计算机上保存的文件名称） M30 % 当前文件上传到计算机上后，计算机如果分析到特征字符/NAME（特征字符的型式应根
33、据系统的特殊要求而定，在此仅作示意），就将当前文件保存到其后的字符串所代表的文件中，如果未找到特征字符则保存到“O1000.NC”中（即程序号前加字母O）。6.2 现场总线模式 虽然目前在数控车间DNC系统中应用最为广泛的就是RS-232串行通讯接口，但是当DNC主机连接的CNC设备比较多时，就存在着连线多、通讯复杂的问题，而且串行接口可靠性差、速度低，基于这些问题，迫使人们去寻求更好的解决方案。 现场总线（Field Bus）是应用在工业现场、在微机化控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，是国际上20世纪90年代蓬勃发展起来的新技术。它的应用形成了新型的网络集成式分布控制系统。它能同
34、时满足过程控制自动化和制造自动化的需要。由于现场总线是基于数字通信的，因此在现场与控制室之间能进行多变量双向通讯。为解决数据大量高速传输、实时性、通讯距离等问题，发展高速化数据通讯技术及大量使用现场总线（Field Bus）就成为必须。未来十年集成系统将是Field Bus时代。现场总线采用了三层网络结构物理层、数据链路层和应用层，其体系结构如图2-4所示。目前现场总线已有好多种类，应用较多的有CAN(Controller Area Network)、LON（Local Operating Network）、Profibus等。下面仅以CAN总线方式说明现场总线在DNC中的应用。图2-4 现场
35、总线的体系结构 作为工业现场控制的网络系统，可靠性和实时性是最主要的要求，CAN总线在这方面有很多独到的特点：首先为满足可靠性要求，CAN总线采用了循环冗余码校验、框架检测、确认信号出错检测、总线监控、位填充等几种错误检测和纠错措施，从而达到了很高的可靠性，平均误码率小于10-13；其次，CAN采用了独特的位仲裁技术，比CSMA/CD网（IEEE802.3）和令牌网(IEEEE802.4)具有更高的实时性；此外CAN总线传输速率可达1Mbps，远距离传输可达10km，接口简单，安装方便，系统成本低。传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。CAN总线的拓扑结构如图2-5所示。6.3 局域网模式
36、 随着计算机应用技术和网络技术的迅速发展，数控系统的功能也得到了极大的提高，由此，在近几年中，在DNC领域又出现了一种新型的数控机床网络DNC型式-基于以太网络的DNC。 由于技术的不断发展，网络和开放概念的不断深入，技术的开放性被大家一致认同，世界上各著名数控系统制造商纷纷投资研制DNC通讯接口，提供符合MAP标准的DNC网络接口选件和通讯软件，如FANUC的0I（MB）以上的数控系统均具有DNC网络接口选件，并提供了开发接口库，第三方开发商可以在此基础上进行二次开发，由此可以形成功能强大的真正的DNC，可以对数控机床进行全面的控制。采用局域网通讯方式大大提高了NC程序管理的效率，同时，通过
37、TCP/IP通讯协议进行网络通讯的局域网模式即将成为一种普及的方式，其系统连接如下图所示：图2-6 局域网式DNC系统结构图 现场总线方式和局域网方式能够长距离连接多种现场设备，但是现场总线必须有自己的专用协议，必须采用相应的开发工具和开发平台，价格比较昂贵，且不同的厂商不同的设备间难以做到互操作。第7章 数控机床网络DNC基本功能其实，数控机床网络DNC采用什么网络结构并不是最重要的，关键是DNC系统能给用户提供什么样的服务，用户从中能获得多大的效益。由DNC本身的定义来看，其在生产现场所扮演的角色也是不断发展变化的，由对设备“直接数字控制”演变成“分布式数字控制”，DNC的基本功能主要归纳
38、如下：7.1 通讯功能 NC程序的双向传输：所有数控设备实施联网集中管理，利用网络进行NC程序（包括机床参数，刀补文件，宏程序等）的双向传输，从而实现NC程序的海量存储、集成化管理。 客户/服务器结构：将每台数控机床定义为客户端设备，利用数控系统自身的通讯端口（如RS232，以太网络，现场总线等）、通讯功能，操作工可在数控机床端进行数据的双向传输以及访问管理服务器端数据的全部操作，服务器端对数控端的操作请求自动进行相关处理而无需人为干预。 群控与距离：单台计算机管理数控机床群；通讯距离可达到几公里。 DNC网络的并发操作：保证所有入网数控设备可在同一时刻进行并发式的通讯传输。 DNC在线加工：
39、全客户端方式的DNC在线加工，可保证诸如断点续传、子程序调用等功能均可由操作工在数控端实现。 交互式事件响应机制：数控端的每一项操作都应有消息反馈，即无论操作是否正确，操作工在数控设备端都能够得到提示信息文件。 数据共享：让操作工可在本地数控设备访问其它数控设备或虚拟机床信息，方便零件的转移加工。 支持长文件名称：NC程序名称在WINDOWS平台上实现长文件名管理，并在程序传输时与程序号自动转换。通讯日志：记录工作者所有通讯过程，并对记录的信息进行分类查询。信息采集：通过机床的宏程序变量输出功能，实现机床加工信息的实时采集，并可以实时汇总机床使用效率、零件加工工时、刀具使用寿命等信息。网络通讯
40、平台：利用DNC通讯网络发送加工任务、刀具信息、工艺信息和加工成绩汇报等，以实现生产信息的初步集成。7.2 控制功能在普通的RS-232C串行通讯口的网络模式下，DNC无法做到对数控机床的实时控制，一般来说只有采用以太网式DNC或采用现场总线式DNC才可以达到此目的，其主要控制功能如下： CNC网络设置：设置联网CNC的IP地址、端口地址 CNC状态监视：加工状态：加工中、空闲、报警、故障信息联网状态：联机、脱机位置信息：绝对位置、相对位置、机械位置、剩余移动量、进给速度历史记录：报警历史记录、操作履历 CNC远程控制显示各种机床参数设置各种机床参数显示NC程序各种信息：如内存大小，程序数等选
41、择NC程序：选择当前加工程序、查找任意NC程序编辑NC程序：编辑CNC系统中的NC程序删除NC程序：直接删除CNC系统中的NC程序清除报警历史记录清除操作履历系统复位：通过远程CNC复位远程启动：通过远程启动加工远程暂停：通过远程暂停加工第8章 数控机床网络DNC发展方向 数控机床DNC网络技术将在单项技术的基础上，应用计算机网络通信技术，实现信息的高度集成，并向CIMS方向发展。DNC网络今后发展的要点如下：8.1 新型网络通讯技术正如上面讨论的那样，新型网络通讯技术有两种，即以太网络和现场总线方式，对数控系统制造商来说，向开放式系统发展，即将PC微机技术融合到数控系统中，应用界面MS-WI
42、NDOWS化，充分利用PC微机主流操作系统MS-WINDOWS庞大的软件资源，使数控系统联网通信更加便捷。目前越来越多的CNC制造商为其CNC提供了以太网络接口和现场总线接口。开放式数控系统有两种方式： PC-CNC：在PC微机的基础上融合CNC功能。 CNC-PC：在CNC系统融合PC微机的功能。8.2 无线通信技术采用无线通信技术，实现计算机与数控机床间通讯无线化，以减少现场施工，缩短工期。无线Modem技术指标如下所示： 带RS-232C接口 2.4GHZ，无需办理频率申请。 高速（119Kbps）、高可靠性。 有效通信距离100200m。8.3信息的高度集成采集更完备的机床信息，为车间
43、生产管理提供第一手信。智能分析采集的信息。对设备进行实时控制。与ERP，PDM，MES等系统真正无缝联结。第9章 总结及创新探讨 上面所介绍的几种DNC模式，近十年来笔者都曾进行了大量的实验、开发，有些模式已形成了成熟的产品。以上所述内容如有不当之处敬请批评指正。 总之，在我国，数控机床网络DNC经过十多年来的发展，经历了艰难曲折的发展道路，如今在高新技术不断发展的年代取得了长足的进步，但是，目前除了基于RS-232C串口通讯的模式下出现了有限的几款优秀DNC产品外，在局域网络和现场总线方式下只是作了一些有限的探讨，还未出现成熟的产品，还需要广大同仁再接再励，为我国制造业作出更大的贡献！衷心祝
44、愿数控机床网络DNC之花在广袤的制造业市场上灿烂地开放！要想在激烈竞争的国际工程机械行业占有一席之地，必须加强产品创新，加速实现主导产品的机电液一体化，增加产品的技术含量，开发出具有国际领先水平的高附加值产品。产品创新设计必须紧紧围绕产品上市时间、产品质量、产品成本及服务来开展。本文在产品创新方法方面进行了一些探讨。9.1 研究市场开拓创新在计划经济年代，企业只是单纯的生产部门。所生产的产品汕国家包销，企业没有或很少有市场意识，创新动力不足，造成产品几十年不变。在市场经济下，竞争日趋激烈，企业只有推出被市场接受的产品，才能生存下去。因此，企业必须下大力气研究分析市场、开拓市场，从市场和客户处取
45、得新产品开发和老产品改造的需求信息，通过技术创新不适应市场竞争和客户需求的产品，要求做好产品规划，开展产品创新开发和技术创新研究，以增加企业的实力、发展后劲和竞争能力。 9.2 资源创新 人力资源（人及其组织）是影响产品创新设计的关键。必须采取有效措施发挥技术人员的创造能力，建立吸引高层技术人才并让其在技术研究及产品开发中发挥核心作用的用人机制，站在企业长远发展的战略高度合理使用和培养高层次技术人才。为实现企业的近、远期目标，建立相应的技术开发体系（组织），实施多层次的技术开发，并有相应机构对技术开发经费的使用及项目进行管理和评估。 9.3 开发手段创新 传统的产品设计方法大多是模仿或经验设计
46、，设计手段落后。初级CAD的应用主要在计算机绘图、改图、编制明细表等方面，而三维CAD设计、有限元分析、优化设计、可靠性设计、信息与电子技术等现代设计理论方法在工程机械产品设计开发中的应用仍然很少，造成品种单一、结构陈旧，由此带来产品市场竞争力不强，企业经济效益低下。 提高和增强企业的产品开发手段，是增强技术创新能力的有效方法。信息及其它高新技术的发燕尾服和成熟应用，为企业产品开发手段创新开辟了有效的途径。随时着以CAD技术为代表的信息技术在产品开发中的深入应用，将开创崭新的产品开发模式数字化产品设计，由此带来设计观念、设计方法、组织形式的全面创新，将迎来工程机械产品设计的现代化。 9.4 开发组织形式的创新 在信息技术的支持下，产品开发的组织形式正向并行设计模式发展。所谓并行设计是对产品开发中的每一个过程都尽早考虑相关的各种因素。并行设计改变了传统的串行工作方法，使得在设计阶段就可能有制造和行销服务人员的介入和彼此信息交互，可以避免失误，避免反复，拉强综合协同，以提高产品开发全过程（设计/工艺/制造/市场/服务）的质量，缩短产品开发周期和降低产品整个生命周期的成本。并行设计是对传统产品开发组织方式的创新，是激烈的市场信息竞争的必然产物。 9.5 保护和利用知识产权 企业产品创新开发就是要应用和体现自身的专有技术，并以专利的形式来保护创新成果。企业在新产品开发与技术研究的各个
