七十年（nián）代以後，隨著數（shù）控機床(CNC)技（jì）術的不斷發展，數控係統的存貯（zhù）容量和計算速度都大（dà）為提高（gāo），DNC的（de）含（hán）義（yì）由簡單的直（zhí）接數字控製（zhì）發展到分布式數字控製。它不但具有直接數字控製的所有功能，而且具有係統信息收集、係統狀態監視以及係統控製等功能。八十年代以後，隨著計算機技術（shù）、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，它開始著眼於車間的（de）信息集成，針對車（chē）間的生（shēng）產計劃，技術準備，加工操作（zuò）等（děng）基本（běn）作業進行（háng）集中（zhōng）監控與分散控製，把生產任務通過局域網分（fèn）配給各個加工單元，並使之信息相互交換。而對物流等係統可（kě）以在（zài）條件成熟時再擴充，既適用於（yú）現有（yǒu）的（de）生（shēng）產環（huán）境，提高了生產率（lǜ），又節省了（le）成本（běn）。

如上圖（tú）所示（shì）構成DNC係統的主要組成部分有:中央（yāng）計算機（jī）及（jí）外圍存儲設備、通信接口、機床及機床控製器。由計算機進行數據（jù）管理，從大容量的存儲器中取回零件程（chéng）序並把它傳（chuán）遞給（gěi）機床。然後在這兩（liǎng）個方向（xiàng）上控製信息的流動，在（zài）多台計算機間分配信息，使各機床控製器能完成（chéng）各自的操作。最（zuì）後由計算機監視並處理機床反饋。其中解決計（jì）算機與數控機床之間（jiān）的信息交換和互（hù）聯，是DNC的核心問題。它與FMS(柔（róu）性製造係統)的主要差別是（shì）沒有自動化（huà）物流輸送係統，因而成本低（dī），容易實（shí）現。由於（yú）它可以通過計算機網絡實現（xiàn）NC(數控)程序的直接裝載和靈活存儲，因此能:

● 消除程序讀（dú）入裝置維護所需（xū）的費（fèi）用;

● 減（jiǎn）少程序輸入的錯誤;

● 簡化NC程序的管理;

● 便於進行生產調度和（hé）監控。

目前，DNC係統的研究尚存在以下有待解決的技術問題:①DNC係統體係結（jié）構的開放性不強。國內大（dà）部分DNC係統局限於單一供應商的製造設備，平台之間可移植性差，不同應用程序互操作能力（lì）有待（dài）提高，不利於係統集成;②DNC係統通信結構多為點對點式（shì），或采用局域（yù）網加點對點式，不能很好地解決通信競爭問題; ③DND係統與NCP和CAD的接口功能還很弱;④DNC係統控製軟（ruǎn）件可重用性不強，需要進行麵向對（duì）象設計和實現（xiàn）。本文提出了基於CORBA(通（tōng）用對象請求（qiú）代理結構)的車間層控製係統中DNC係（xì）統，給上述問題以很好的解答，並（bìng）實現（xiàn）了軟件的編製及（jí）聯（lián）機調式。

DNC係統是基於CORBA車間層控製（zhì）係（xì）統的一個功能單元，現在的企業麵對的是（shì）一個多變的需（xū）求環境，因而車（chē）間（jiān）層控製係統麵對的加工任務也是多變的（de）。這種變化包括生產（chǎn）零件的（de）品種、類型、規格、產量和交貨期等多個因素的變化以及加工工藝路（lù）線隨（suí）生產任務的（de）不同而變化等。這就需（xū）要一個在（zài）時（shí）間和空間上都開放的車間層控製係統體係結構（gòu），以運行於不同硬件環（huán）境的異構計算機係統中，同時又能適應新技術的發展，容納新設備的增加。

在基於CORBA的車間層控製係統中，構造車間信息（xī）集成和共享的公（gōng）共平台是核心問題之一，我們（men）采用基於客戶/服務器結構的分布式控製平（píng）台(如 Orbix)，既可以將傳統的遞階控製結構變換成更適合信息（xī）集成的分布或控（kòng）製結構，又可（kě）適應不同（tóng）產品製造過程(離散製造（zào）或連續製造（zào）)中統一的生產管理和組織要求（qiú）。

車間層（céng）控製係統總體結構分為三層:底層為係統支持層，由（yóu）分布（bù）式計算環境和異構（gòu）網絡集成係統兩個子層構成，提供底層的計算機係統、網絡係統和數據係（xì）統等（děng）係統級功能;中間（jiān）層為開放式分布處理層，提供統一的集（jí）成通（tōng）信服務，由開放式分布處理平台和應用程序接口組（zǔ）成，最（zuì）上層為信息集成（chéng）層，支持多客戶/服務器的分布式多數據庫集成係統，將現有的應（yīng）用和數據信息（xī）集成到係統中。為實（shí）現控製結構的分（fèn）布、數據庫的分布以及係統功能的（de）分布（bù），提出的車間層控製係統軟件采用基於 CORBA規範（fàn）的（de）分布式對象體係結構。

CORBA規範主要特點是實現軟件總（zǒng）線結構。所謂軟件總線的（de）功能，就是起到類似於計算機係（xì）統硬件總線的作用，隻要將應用模塊按總線規範作成軟插件，插入總線即可實現集成（chéng）運行。實現軟件總線的核心係統稱為ORB(對象請求代理器)，它不僅支持標準的OMG對象模型，還（hái）具有分（fèn）布進程管理（lǐ）和通信管理功能。此外（wài）， CORBA定義了IDL(Interface Definition Language)語言，以描述軟（ruǎn）件總線上（shàng）的（de）插銷。IDL提供了對成員係統的封裝（zhuāng）和成員係統之間隔離，任何成員係統作為一個對象（xiàng），通過IDL對其接口參數進（jìn）行定義和說明，就（jiù）可接（jiē）到ORB上，為其（qí）它係統提供（gòng）服務（wù）或向其它係（xì）統提出請求，達到即插即用效果。

車間層控（kòng）製係統劃分為許多獨立的功能單（dān）元，每個功能單元對應於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（kě）以透明訪問的服務以調用該對象的（de）私有數（shù）據，具體功能的實現被封裝在實體裏。我（wǒ）們將每類對象按照功能劃分成若幹個子對象，將其設計成為可以直接插在CORBA軟（ruǎn）件總線上的對象插件（jiàn）。這些對象插件按照各層客戶/服務器結構組成整（zhěng）個平台係統（tǒng）。這（zhè）種結構可（kě）以帶來長遠的利益，既能迅速（sù）增加對新的DBMS 的應用、增加新的用戶界麵，又能升級支持（chí）各種（zhǒng）新功能。

由前節所（suǒ）述，從DNC概念的出現到今天的DNC技術，不論從（cóng）功能上還是（shì）內涵上（shàng）都發生了很大的變化。也正（zhèng）因為不斷的變（biàn）化，人們對DNC的概念有著各種各樣的理解，從而導致對DNC的分類標準也各不相同，不同角度有著（zhe）不同的分類方法。

按照DNC的功能的強弱，可將其分為初（chū）始DNC、基本DNC、狹義DNC和廣義DNC。

具體劃分見表1-1。

表1-1DNC功能分類Category of DNC Function

	功能	複雜（zá）程度	價格
初始（shǐ）DNC	下傳NC程序	簡單	低廉
基本DNC	CNC程序的（de）管理和雙向傳輸	一般	低廉
狹（xiá）義DNC	CNC程序的管理和雙向傳輸係統，狀態采（cǎi）集、反饋	中等	一般（bān）
廣義DNC	CNC程序的管理和雙向傳輸，係統狀態采集、反饋，遠程控製與車（chē）間生產管理體係	複雜	昂（áng）貴（guì）

按DNC係統的內涵的不同（tóng），可將其分為（wéi）直接DNC、分布式DNC、柔性DNC，網絡（luò）DNC、集成DNC和智能DNC等。

a) 直接（jiē）DNC係統，也就是（shì）直接數字控製DNC(Direct Numerical control)，是早（zǎo）期的DNC概念，其主要功能是將計算機與數控機床的直接（jiē）連（lián）接，隻是實現NC程序的下傳（chuán）到數控（kòng）機床以完成零件的加工而已。

b)分布式數控係統(Distributed Numerical Control)是隨著網絡和計算機技術的發展而賦予了DNC新的內涵（hán）。不但能夠實現NC程序的雙向（xiàng）傳輸（shū），而（ér）且具有係統信息采集、狀態監視和係統控（kòng）製（zhì）等功能。

c)柔性DNC係統是隨著（zhe）DNC的發展，DNC和FMS的界限越來越模糊（hú），此時的DNC己成為（wéi）FMS中必不可少的一部分。

d)網絡DNC係統，是為了適應敏捷製（zhì）造、全球製造、分布式製造和遠程製造而發展起來的一種DNC係統（tǒng）。這種DNC係統的特點是更強調網絡與分布式數據庫方麵的功能與虛擬集成。

e)集成（chéng）DNC係統，是以數控技術、計算機技（jì）術、控製技術、通信（xìn）技術和網（wǎng）絡技術（shù）等先進（jìn）技術為基礎，把與製造（zào）過程有關的設備與上（shàng）層控製計算機集成起來，從而（ér）實現製造車間（jiān）製造設備的集成控製管（guǎn）理以及（jí）製（zhì）造設備之間、製造設（shè）備與上層計（jì）算機之間的信（xìn）息交換。

f)智能（néng）DNC係統是隨著人工智能技術的發展及其在製造領（lǐng）域的應（yīng）用而出現的，目（mù）的是為了克服基於知識的人（rén）工智能的缺點，人工智能最（zuì）新研（yán）究己經向計算智能方向發展。計算智能主要包括:模糊技術、人工神經網絡、遺傳算法等。這些智能技術（shù）的運用，必（bì）將促進智能製造技（jì）術的發展以及新的（de）智能DNC的出現。

DNC係統設備層的不同，可以實現的DNC的功能也是（shì）不同的，所以分類工作也可以按設備層來劃分。根據具體的設備層不同，可將其分成四種，如表1-2所示。

表（biǎo）1-2按通信接口分類的DNC係統Category of DNC System Based on Communication Interface

分類	通信接口	可實現的DNC形式	典型產品
經濟（jì）型數控係統	紙帶閱讀機接口、磁帶錄音機（jī）接口	基本DNC(外（wài）接DNC接口板)	早期單板機（jī）改裝（zhuāng）的數控係統
無RS-232串行接口的數控係（xì）統	並行紙帶閱讀機接口、穿孔接口、PLC接口	DNC接口基本DNC、狹義DNC、廣義DNC(均要外接（jiē）DNC接（jiē）口板)	FANUC 7M
有RS-232串行接口的數控（kòng）係統	RS-232接口、PLC接口	基本DNC、狹（xiá）義DNC、廣義DNC(外加DNC接口板)	FANUC 6M CINCINNATIA2100E
有DNC通（tōng）信接口的（de）數控係統		基本DNC、狹（xiá）義（yì） DNC、廣義DNC	FANUC 0 FANUC15

20世紀80年代後，隨著信息技術和先（xiān）進（jìn）製造（zào）技（jì）術的發展（zhǎn），DNC的功能和內涵也在不斷擴大，主要體現為以下兩個方（fāng）麵:

目前DNC係統傳輸的不僅包括NC程序，而且包括執行特定（dìng）生產任務（wù）所需的製（zhì）造數據，如刀具（jù）數（shù）據、作業（yè）計劃、機（jī）床配（pèi）置信息等。部分DNC係統還具有（yǒu）機床狀態采集和遠程控製等功能。

利用DNC的通（tōng）信網絡可以把車間內的數控機床通過調度和運轉控（kòng）製聯係在一起從而掌握整個車間的加工（gōng）情（qíng）況，便於實現加工物件的傳送和自（zì）動化檢測（cè）設備的連接，DNC係統連接數控設備和上層計算機，是實現CADC/AM和計算機輔助生產管理係統(CAPMS)集成的（de）紐（niǔ）帶，是實現設計製造一體化的橋梁。相比與FMS，DNC更注重於信息流的集成，從而（ér）避免FMS在物流（liú）上的高投資，是機械加工車間實現製造自動化的較好方式。按照（zhào）CIMS的遞階控製（zhì）理論（lùn），DNC係（xì）統（tǒng）可以方便（biàn）的組織為數控單元，接收（shōu）來自車間（jiān）的作業計劃，實現單元內的（de）作業調度和資源調度、決定零件的加工路線、監控和（hé）統計數控設備的任務（wù）執行情況等。因（yīn）此DNC是實現信息集成（chéng）製造（zào）的一個層次，既可以單獨使用，也可以繼續發展為FMS和CIMS。

DNC係統作為車間層控製係統（tǒng）的（de）一個功能單（dān）元。

DNC係統功能包括①NC程序及（jí）數（shù）據的傳遞，以某種通信協（xié）議（yì）(如Philip532等)實現通信功（gōng）能;②機床狀態采集和上報;③根（gēn）據工序（xù）計劃，自動分配（pèi）NC程序及（jí）數據到相應機床;④刀具數據的分配與傳遞。

DNC係統軟（ruǎn）件的功能模型，其中NC數據（jù）管理的主要功能是對數控數據進行管（guǎn）理，主要有（yǒu）數控數（shù）據的（de）顯示、插入、修改、刪除、更新、鎖定(不允（yǔn）許更改)和打印等操作;NC數據執行的主要功能有:數控數據（jù）在計算機和機床之間的傳送（sòng）、刪除機床上的數控數據、啟動機床上（shàng）的數控程序、隨時從機床（chuáng）設備獲得工（gōng）作狀（zhuàng）態信息並存入數據庫，作為運行數據采集（jí）模塊（kuài）評價加工過程的根據;DNC通訊接口通過DNC協議和數據鏈（liàn）路協議建立單元控製係（xì）統和CNC的連接。

基於CORBA的DNC係統軟件的實（shí）現平台建立在車間（jiān）層控製係統平台的基礎上。我們將DNC係統體（tǐ）係結構劃分（fèn）為三層的（de）客戶/服務器結（jié）構，以將表示邏輯（jí）、業務邏輯和數據處理邏輯明確劃分開來。為此，表示層用來表示信息和收（shōu）集數據，此處為由VB實現的可移植的DNC人機接口;業務層響應（yīng）用戶(或其它的業務服（fú）務)發來的請（qǐng）求，執行（háng）某種業（yè）務任務（wù），此（cǐ）處（chù）為由VC++來實（shí）現DNC應有程序及NC數據管理應用程序（xù）;數（shù）據層包括數據的（de）定（dìng）義、維修、訪問和更新以（yǐ）及管理，並響應（yīng）業務服務的數據請求，此處為經IDL功能接口定義封（fēng）裝的NC局部數（shù）據庫(Access)服務器。這（zhè）些層並不一定與網絡上的（de）具體物理位（wèi）置相對應，它們隻是概念上的層（céng），借助這些概念可以開發出健（jiàn）壯（zhuàng）的、基於組件的應用程序。

使用模型，可以（yǐ）把應用程序的需求分解成明確（què）定義的服務。在定（dìng）義了服務之後，需要進一步創建具體的（de）物理組（zǔ）件來實現它們。根據性（xìng）能和維護的需求、工作量、網絡帶寬以及其它因素（sù），可以（yǐ）在網絡上靈活地部署這些組件。

DNC係統軟件中（zhōng）涉及到數據實體包含四類:①與製造（zào）設備（bèi）硬件相關的數據實體(如機床等（děng）);②與人機通訊相關的數據實體(如通訊協議（yì）實體和串口通訊實體); ③數控數據實體(如（rú）NC程序（xù）號、刀具號、工序號);④輸入（rù）操（cāo）作（zuò）指令或派工單實體。采用麵向（xiàng）對象方法將上述（shù）實體抽象成為類，可分為能力單元類、NC機床類（lèi）、 NC控製器類、通訊（xùn）協議類、終端服務器類、串口通訊類、NC程序類等。

盡管DNC有多種（zhǒng）多樣的分（fèn）類方式，但各種分類方式都有構（gòu）成DNC係統必不可少的基本組成部分。其中主要（yào）有:

(1)DNC控製計算機，包括大容量存儲器和1/0接（jiē）口;

(2)通訊介質(雙（shuāng）絞線，同（tóng）軸電纜等);

(3)通訊接口;

(4)NC或CNC數控設備;

(5)軟件係統(包括實時多任務操作係統、DNC通信軟件、DNC管理和監控軟件（jiàn）、NC程序編輯軟件、還可（kě）能有數控係統軟件)。

由於DNC係統的多種構成形（xíng）式，係統的（de）大小和複雜程度也各不相同。DNC係（xì）統（tǒng）可以小到隻有一台DNC主機控製多台數控（kòng）機床也可（kě）以大到包括單元層、車（chē）間層和工廠層。所以具體的（de）DNC係統組（zǔ）成要根據其要求達到的目標和（hé）具體（tǐ）條件來決定。影響DNC係統配置的因素很多

DNC計算機的任務勞動力成本車間層管理計算機係統被處理信息的層次CNC的（de）數量車間CNC的負載所需要的柔性

但首先應考慮工廠具體的需（xū）求，如需要的（de）自動化程度、信息流以及工廠的計算機結（jié）構層次等（děng）重要（yào）因素。

DNC應用程（chéng）序中的對象從這些類（lèi）中（zhōng）繼承下來，每個對象（xiàng）的方法即該對象的成員函數（shù）根據相應的功能需求來定義。下麵以NC機床（chuáng）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

intFixtureStatus; ‖fixture status

public:

MACHINE-TOOL();

char* getCurrentNCFile();

void setCurrentNCFile(char?F);

Int getFixtureStatus();

void setFixtureStatus(int S);

virtual int processPart(char? PartName);

virtual int downloadNCFile(char?File);

virtual int stopMachine();

virtual in graspPart();

virtual int releasePart();

};

基於CORBA的車（chē）間層控（kòng）製係統需要兩種層次的互連。第一層是（shì）利用計（jì）算機局（jú）域網技術和協議軟件把由異構（gòu）計（jì）算機組（zǔ）成的車間層控製器、設備控製器等互（hù）連起來，第二層是在這一（yī）互連的基礎上，實現各節（jiē）點、各被控的異構（gòu）製造設備(如加工中心、機器人、PLC等)之間的信息交互，這種交互通過製造信息規（guī）範(MMS)實現。作為車（chē）間層控製係統的一個重要組成部分，本文DNC係統的物理配置基本結構如（rú）下圖所（suǒ）示，主計算機通過網絡介質(具有獨立IP地址的終端服務器)分別連接多台CNC係統實現NC程序的裝卸、刀具數據的傳遞（dì）、操作命令的下達（dá）和狀態信息的（de）反饋。這是一種通過局域網（wǎng）連接起來的通（tōng）信結構，它具有包括物（wù）理層、數據鏈路層、傳輸層及應用層等（děng）的四層結構，其中數據（jù）鏈路層采用LSV2通訊協議（yì），傳輸層采（cǎi）用DNC協議(如SINUMERIK或PHILIPS協議)。

DNC係統（tǒng）的優越性在於其簡單（dān）的程序數據管理，快速的NC數據傳送（sòng），以及數據傳送所（suǒ）具（jù）有的更高的（de）安全性能，且可實現NC機床完全自動的、柔性的操作。引入DNC的目（mù）的在不同的企業是不同的，但通常有如下的原因:

(1)消除程序讀入裝置維護所需的費用;(2)減少數據輸入的錯誤;(3)簡化NC程（chéng）序的管理;(4)便於生產的管（guǎn）理;(5)增加加工係統的柔性。在工廠使用了一定數量的數控機床之後，由於以上原因，通常會（huì）產生引入DNC的需求，但從經濟（jì）和技術上綜合考慮，引入（rù）DNC的原則一般（bān）有:

(1)係統內（nèi）的數控機床數量（liàng）連（lián）接在係統（tǒng）內的數控機床（chuáng）數量對於係統的效率和成本的回收都是十分重要的（de），一般的，在係統中（zhōng）有4-6台NC機床或更多（duō）時，即應考慮DNC;(2)控製（zhì）係統要（yào）處理的數據量在數據量很大且程序的處理速度要求很（hěn）快時，應考慮DNC;(3)NC程序的管理NC程（chéng）序管理的問題越大，就越應當考慮采用DNC;(4) NC程序的長度在CNC的（de）程序存（cún）儲器不能滿足程序（xù）的要求時，應考慮DNC;(5)在加工中需要頻繁更換（huàn）程序加工的批量越小，程序越小，在正確的機床上，正確（què）的時間內，使用正（zhèng）確的程序加工就越困難，但如果采（cǎi）用DNC就能比較容易的解（jiě）決這個問題。