1、1 DNC系統 發展概況DNC 是 Direct Numerical Control 或 Distributed Numerical Control 的 簡 稱 ， 意 為 直 接 數字 控制或 分布 數字 控 制 。DNC 最 早的 含義 是直接 數字 控制 ，其 研究開 始于 本 世紀六十年代。它指的是將若干臺數控設備直接連接在一臺中央計算機上，由中央 計 算 機 負 責 NC 程 序 的 管 理 和 傳 送 。 當 時 的 研 究 目 的 主 要 是 為 了 解 決 早 期 數 控 設 備 (NC) 因 使 用 紙 帶 輸 入 數 控 加 工 程 序 而 引 起 的 一 系 列 問 題

2、和 早 期 數 控 設 備 的 高 計 算 成本等問題。七十年代 以后，隨著 CNC 技術的不斷 發展，數控系統的存貯 容量和計算速度都 大為提高，DNC 的含義由簡單的直接數字控制發展到分布式數字控制。它 不但具有 直接數字控制的所有功能，而且具有系統信息收集、系統狀態監視以及系統控制等 功能。八十年代以后，隨著計算機技術、通訊 技術和 CIMS 技術的發展，DNC 的內涵 和 功 能 不 斷 擴 大 ， 與 六 、 七 十 年 代 的 DNC 相 比 已 有 很 大 區 別 ， 它 開 始 著 眼 于 車 間 的信息集成，針對車間的生產計劃，技術準備，加工操作等基本作業進行集中監控 與分散

3、控制，把生產任務通過局域網分配給各個加工單元，并使之信息相互交換。 而 對 物 流 等 系 統 可 以 在 條 件 成 熟 時 再 擴 充 ，既 適 用 于 現 有 的 生 產 環 境 ，提 高 生 產 率 ， 又節省了成本。DNC 網 絡 的 應 用 層 次 見 下 圖 ：2 總 體 目 標21 對數控機床實施網絡集中管理模式，提高數控機床的運行 效率。22 實現數控加工程序用計算 機集中管理。利用網絡高速傳送程序，減少程序準 備時間。2 3 用 網絡 監控 設備 運行狀 態， 故 障提 示 及有 關檔 案記錄 。24 建立刀具管理系統，提高刀具利 用率，監測刀具壽命及位置，降低刀具庫存 數

4、量。25 建立刀具予調制度，通過網絡傳送刀具補償數據， 壓縮機床對刀輔助時間。 2 6 利 用網 絡監 控管 理功能 ，提 高 生產 管 理水 平。27 同工廠局域網聯接，實現信息共享，為 MRP 及時提供車 間現場的生產數據。3 總體 設計 方案3 1 DNC 系統 網絡構 造3 2 DNC 網 絡 管 理 系 統 總 體 結 構33 數 控 程序 管理 分系 統3 4 刀 具管 理分 系統3 5 機 床參 數管 理分 系統 現在，我廠的各機床的機床系統參數、系統宏程序都存在檔案部門，機床出現 故障時，由維修人員到檔案處借用，由于維修人員對機床的文件并不十分了解，造 成機床維修周期非常長。將

5、 各 機 床 的 系 統 參 數 、系 統 宏 程 序 等 相 關 資 料 通 過 RS232 接 口 傳 入 DNC 管 理 系 統 并 自 動 分 機 床 目 錄 進 行 保 存 、管 理 ，建 立 機 床 系 統 資 料 庫 ，在 機 床 CNC 系 統 崩 潰 或出現故障時，可以直接從機床系統資料庫下載機床系統參數或系統宏程序。 3 6 生 產任 務管 理分 系統3 6 1 加 工 信 息 采 集加工信息采集分為機床 I/O 變量輸出 方式和文件輸出方式。a) 機 床 I/O 變 量輸出 方式 需 要 數控 系統 具有 I/O 變 量輸 出功 能支 持 ，此 功能 可 在 數 控 程

6、序 開 始 和 結 束 段 編 入 I/O 變 量 輸 出 語 句 ， 這 樣 就 可 以 自 動 輸 出 NC 程 序 加 工 開 始 和 加 工 結 束 的 時 間 , 由 此 可 進 行 諸 如 零 件 加 工 數 量 、機 床 運 行 效 率 、零 件 加 工 工時等數據的匯總統計。b) 文 件 輸 出 方 式 需 要 在 數 控 機 床 端 按 規 定 的 格 式 書 寫 加 工 報 表 ， 并 將 此 報 表 上傳，從而由計算機進行匯總分析。兩種方式特點比較如下：I/O 變量輸出方式文件輸出方式數據自動輸出，不存在人為因素。數據需要手工填寫，存在人為因素。必須與 DNC 網絡進行集

7、成。用戶可自行開發服務器端的程序。輸出數據內容由數控系統提供 , 內容單一。輸出數據用戶可自行定義，內容豐富。需要系統功能支持，舊系統無法使用。所有系統都可以使用，具有普及的屬性。數控端無需人工操作，可減少數據誤差。存在錯誤的數據輸入問題。3 6 2 生 產 任 務 管 理4 發 展 現 狀4 1 概 述我 廠 自 2001 年 就 開 始 著 手 調 研 、論 證 DNC 管 理 系 統 的 建 設 ，孝 感 新 線 建 設 時 ， 我 廠 就 編 寫 了 加 工 自 動 化 分 系 統 方 案 報 告 ， 設 想 在 我 廠 新 線 建 設 中 融 入 加 工 自 動化的思想。并根據數控機

8、床網絡管理系統布線方案進行了布線工程的實施， 現在，除個別機床因預埋管路漏布以外，布線工程已全部到位。我 廠 現 階 段 使 用 的 DNC 管 理 系 統 軟 件 為 基 地 統 一 選 用 華 洋 宏 公 司 的 數 控 機 床 網 絡 管 理 系 統 NET-DNC ， 經 過 我 們 多 次 向 基 地 表 達 自 己 的 DNC 建 設 構 想 ， 基 地 有 關 部 門 將 我 廠 聯 入 DNC 網 絡 的 CNC 機 床 由 14 臺 增 加 到 我 28 臺 ， 現 在 軟 硬 件 的 基 本 框 架 已 經 構 成 ， 并 且 已 將 其 數 控 程序 管 理 分 系 統

9、應 用 起 來 ， 解 決 了 我 廠 數 控 程 序 現場管理的技術難題，現我廠在新制訂的數控程序管理實施細則中，規范了該 系統的應用，保證了基地兩個數控加工管理標準在我廠的貫徹、實施。4 2 構 建 DNC 網 絡 管 理 系 統 前 后 狀 況 對 比構 建 前構建后程序存儲空間有限，不利于程序保存海量存儲空間，所有程序均可保存在計算機硬盤上程序管理須專人負責，且程序管理工作復雜計算機自動管理，提高工作效率，無人力資源占用程序傳輸需由兩人同時操作工人只在數控端操作，節省人力資源多種系統需多種傳輸軟件，英文界面使得操作復雜無需其它傳輸軟件，操作簡單，會使用數控即可不能與 CAD/CAM 系

10、統聯接可與企業局域網進行聯接只能進行 NC 程序傳輸，且傳輸距離在 15 米以內亦可傳輸刀具參數等信息，傳輸距離在210 千米程序管理為開放式，不利于技術保密可進行封閉式程序管理RS-232 經常插拔，硬件容易損壞，維修費用高RS-232 接口永久性連接，硬件不容易損壞多臺設備的 DNC 加工需要多臺計算機多臺設備的 DNC 加工可在網絡上實現DNC 方式下不能調用外部子程序DNC 方式下可以調用外部子程序5 實 施 步 驟我 廠 現 階 段 聯 入 DNC 網 絡 的 CNC 機 床 只 有 28 臺 ，而 我 廠 加 上 普 改 數 機 床 總 共 有 44 臺 ， 要 想 按 基 地 標

11、 準 全 面 實 現 數 控 程 序 管 理 ， 必 須 將 剩 余 的 數 控 機 床 全 部 聯 入 DNC 網 絡 管 理 系 統 。由于刀具管理系統需要硬件支持，并且投入工作量較大，可在現有基礎上解決 刀具參數的上傳和下載廣 泛 的 兼 容 性 ： DNC 網 絡 應 兼 容 各 種 各 樣 的 數 控 系 統 ， NET-DNC 不 僅 有 豐 富的數控系統類型庫，而且可為特殊類型的數控系統進行擴展開發。操作的簡單性：數控機床端進行簡單的操作即可完成，無需特殊培訓明確的交互性：DNC 系統應采用先進 C/S 體系，服務器端為無人值守的自動化運行 （服務器端）， DNC 網絡系統對數控

12、機床端（客戶端）的各種任務 的操作結果都應有明確的反饋信息。超強的穩定性：由于 DNC 網絡是服務與整個生產車間數控機床程序管理的核心，網 絡內的任何一臺設備可能隨時需要進行 NC 程序的傳輸或進行在線加 工，因此 DNC 網絡除了實現基本的程序雙向傳輸功能外，更重要的 是應支持所有設備的并發操作、 數據的鏡像操作、 文件的共享管理以 及廣泛容錯機制。完善的功能性：由于 DNC 網絡可在未來作為車間生產信息的通訊平臺，因此具有完 善的、前瞻性的性能將為上層的應用打下良好的基礎。1. 功能擴展層應用：刀具參數與機床參數的數據都是文本格式， 因此我們可根據不同數控系統的數據排列 格式及特征標識進行

13、定義，即可使這兩個參數通過 DNC 網絡進行管理。由于刀具參 數是經常使用的工藝文件內容， 而且刀具的準備又占用大量的非生產工時， 因此將刀 具參數進行網絡化管理是十分必要的。 機床參數在一般情況下僅作為數據備份， 在機 床維修時可快速地進行數據恢復。NET-DNC 系統和刀具管理系統實3. 綜合管理層應用： 分項均可通過采用北京華洋宏軟件開發有限責任公司的 現，具體實現方式見以下詳細說明。一、 DNC 系統要求前提：所有需要 CAPP 的數據值，暫時由人工輸入，但預留系統間的數據接口，在采用原有DNC 網絡系統模塊全部基本功能基礎上，滿足以下要求： 解決方案：CAPP 的數據值可由 NET-

14、DNC 根據企業要求的數據格式自動生成接口文件。1. 系統應具有靈活的權限管理功能。 解決方案：NET-DNC 對通訊參數、通訊日志等模塊實現分級授權管理，其中權限的范圍及內容可 由用戶自定義，2. 主控機對組網內的機床隨時登錄，監控機床的運行情況， （正在加工的零件名稱，機床的 狀態是閑忙或故障 ）解決方案：進入 NET-DNC 系統的數控設備監控界面可監控機床的運行情況，界面如圖 1 所示圖13. 對組網內的機床的運行狀態 24 小時實時監控，并匯總保存統計資料：1）某臺機床的程序運行狀態， （顯示相應機床的 CRT 加工監控頁面。 ） 解決方案：（顯示相應機床的 CRT 加工監控頁面。

15、）的要求無法實現程序運行狀態可通過以下方式實現。可在 NC 程序中使用系統變量或 I/O 變量輸出的功能，在 NC 程序的開始和結尾分別使 用打印輸出語句向服務器輸出規定的字符或字符串，從而通過 NET-DNC 系統的處理記錄為 程序加工開始和程序加工結束，并計算程序的運行時間、加工數量等信息。2）機床閑忙時間和開關機時間，對停機原因可以 （人工 ）注釋。根據注釋分類匯總停機時間并 可打印輸出。解決方案： 通過要求工人在開啟機床后和關閉機床前分別向服務器上傳規定的文件來表示機床的開 啟和關閉操作，對于停機原因可將機床的報警號通過文件的方式上傳到服務器的數據庫中進 行記錄和管理，此要求可使用 N

16、ET-DNC 中的設備加工監控模塊功能即可實現。3）程序運行時間的比率。解決方案：通過記錄某個零件第一個開始加工時間和最后一個零件的完工時間之間的差值C、此零件的單個程序運行時間與本批次累計加工數量乘積 D，并通過公式得出程序運行時間的比率 M，即 M=D/C ，并在設備加工監控模塊功能的定義字段中顯示。4）機床純加工時間的比率。 解決方案：通過記錄機床開啟時間和關閉時間的差值 K 、此零件的單個程序運行時間與本批次累計 加工數量乘積 D，并通過公式得出機床純加工時間的比率 N，即 N=D/K ，并在設備加工監控 模塊功能的定義字段中顯示。5）追溯某一時間段內，機床已執行的加工程序的名稱，順序

17、及時間，已加工零件的名稱和數 量。解決方案： 每當服務器程序檢測到由機床上傳的加工零件有變化時，系統自動將上述信息匯總到數 據庫中的備注字段中，并在設備加工監控模塊的窗口中予以顯示，此數據亦可進行輸出打印 或導出到一個指定格式的文件，從而為企業的 MIS 系統或 ERP 系統提供基礎數據。6）機床的報警記錄 （時間和內容 ）解決方案：當某臺設備出現設備報警而工人無法解決時， 工人可在任意一臺設備上將機床號和報警 號通過一個規定的文件發送到服務器上，這是時 NET-DNC 可在設備維修部門的客戶端計算 機上彈出報警界面和聲音報警，從而提醒維修人員盡快到現場進行維修，當維修人員趕到現 場和維修完畢

18、后應分別上傳一個文件存檔，這時 NET-DNC 會記錄這些信息并進行管理，管 理內容見以下界面如圖 2、圖 3、圖 4。圖 2（設備報警）圖 3（報警信息）圖 4（維修管理）以上這些用于統計機床利用率的數據，可分機床匯總、保存，并可打印輸出4. 利用刀具管理系統的數據，直接設定機床的刀具壽命管理功能的參數，根據監控機床刀 具使用的壽命值，預先 (1-2 班次)反饋需要更換的刀具的機床和刀號，以及刀具類型數值。解決方案：通過與刀具管理系統的集成使 NET-DNC 在一個新零件開始加工時調出刀具管理系統數 據庫中的刀具壽命參數，根據與 NET-DNC 系統所監測到的零件加工數量值進行比較后提前 將

19、需要更換刀具的信息傳遞到刀具管理部門進行刀具的準備工作。5.6. 實現主控機對各種數控系統的 NC 程序的編輯，拷貝，刪除和語法校驗， CAM 軟件模擬 運行，分類管理存檔和固定格式的打印輸出。解決方案：此項中的 語法校驗， CAM 軟件模擬運行 是由專用的 CAM 軟件完成，而其它需求可由 NET-DNC 中的程序管理部分的功能和 WINDOWS 中的文件管理來實現。7. 實現主控機和數控設備的 NC 程序，刀具補償文件的雙向傳遞，實現長程序的邊傳送邊 加工。解決方案：NET-DNC 對此項功能已有完善的解決方案，并得到實踐的驗證。8.9. 實現主控機和數控設備的 NC 參數，伺服參數和 P

20、LC 參數及程序的雙向傳遞，達到備份 的目的。解決方案：NET-DNC 對此項功能已有完善的解決方案，并得到實踐的驗證。三、刀具管理系統 前提：刀具庫有專人管理維護，負責刀具庫系統的所有相關操作。刀具編碼系統的容量應保 證六位編碼，并且刀具零件及裝配好的刀具應有各自的編碼。1. 刀具管理系統至少包括以下四個表，表 (1)，表(2)，表 (3)，表(4)。(1)(2) 表 (1)為刀具基本零件表。該表記錄刀具基本零件庫的信息，并在表內根據刀具品牌，建 立相應的裝配邏輯關系，以便能夠完成刀具的自動配置和組合。依據給定的刀具類型(刀柄號、拉釘型號 )和尺寸 (直徑和有效長度范圍或連接尺寸 )，可以輸

21、出多種刀具組合方案以供 選擇。一旦做出選擇，可以自動輸出刀具組合清單、裝配示意圖和匯總清單。并可實現刀 具零件出入庫數據管理。(3) 表 (2)為中間表。記錄中間庫 (指存放由機床刀庫退出，已沒有特定用途的組裝刀具的庫)的相關信息，提供中間庫中各刀具的位置、種類和相關參數信息 (直徑和有效長、刀柄號 )， 自動選刀時優先選擇。(4) 表(3)為機床在線刀具表， 記錄在機床上已經使用的刀具的相關信息， 包括所在機床編號、 刀號、刀具類型和組合清單以及用于加工的零件號。能實現按機床號的檢索和匯總，匯總 結果可打輸出。(5)(6) 表 (4)為刀具配置表，記錄刀具配置庫 (指存放已經組裝完畢有特定用

22、途的刀具的庫 )的信 息。提供配置庫中各刀具的位置、種類和相關參數信息 (直徑和有效長、刀柄號 ) ，該配置 庫中的刀具用于直接轉入機床刀庫加工特定零件。表(2)(3)(4)是以表(1)為基礎生成的表。刀具零件庫、中間庫、配置庫為實際存在的庫。2. 刀具管理系統達到目的：(1) 為工藝人員選刀提供依據，協助配置刀具。(2) 根據當期任務數量 (由生產管理模塊取得數據 )和工藝刀具壽命參數、刀具零件最低庫存 量，自動計算刀具庫存量的臨界值，提供刀具補充信息，可打印輸出。(3) 根據當期的生產任務情況 (由生產管理模塊取得數據 )，將各機床暫時無用的刀具匯總并提 示出庫，在人工將刀具撤出到中間庫，

23、建立集團關系后，用人機對話方式自動變更在線刀 具表信息和中間表信息。(4) 根據本月生產計劃和刀具清單，根據各刀具庫數據，查詢刀具零件沖突情況。給出沖突 刀具和沖突時間。人為合理高速生產進度計劃。否則訂貨。(5) 刀具零件匯總查詢，查詢某一刀具零件的具體數量和庫存位置。(6) 根據零件生產計劃，機床刀庫一定周期內不撤出但當期不使用的刀具，跟蹤臨時調用一 歸位時撤銷跟蹤，一定時間無法歸位時給出訂貨通知。我公司刀具工作循環見附件。解決方案：刀具管理系統方案祥見刀具管理系統使用維護說明書 ，其中已解決貴企業在刀具管 理方面的大部分需求，而未涉及到的部分有刀具壽命管理、采購管理，但這兩部分的實現已 無技術難度，只需根據企業管理模式在軟件中增加這兩項模塊便可實現總體需求。建議先試用由北京華洋宏軟件開發有限責任公司免費提供的刀具管理系統，通過試用，待摸索出比較完善的管理模式后對刀具管理軟件的需求進行整體規劃設計及實施開發。四、生產計劃調度模塊 在采用原有的生產計劃調度模塊全部基本功能基礎上，滿足以下要求：該模塊應預留 CAPP 數據接口，前期數據人工輸入 （零件目錄，相應工藝流程，設備，工藝節拍，生產計劃零件品