七十年代以後，隨著數控機床(CNC)技術的不斷發展，數控係統的存（cún）貯容量和（hé）計算速度都大為提高，DNC的含義由（yóu）簡單（dān）的直接數（shù）字控製發展到分布式數字控製。它（tā）不但（dàn）具有（yǒu）直接數字控製的所有功能，而且具有係統（tǒng）信息收集、係統狀態監視以及係統控製等（děng）功能（néng）。八（bā）十年代以後，隨著計算（suàn）機技（jì）術、通（tōng）訊技術和CIMS技（jì）術的發展，DNC的內涵和功能不斷擴大，與六、七十年代的（de）DNC相比（bǐ）已有很大區別，它開始著眼於車間的信息（xī）集成，針對車間的生產計劃（huá），技（jì）術準備，加（jiā）工操（cāo）作等基本（běn）作業進行（háng）集中監控與分散控製，把生產任（rèn）務通過局域網分配給各（gè）個加工單元，並使之信息相互交換。而（ér）對（duì）物流等係統可以在條件成熟時再擴（kuò）充，既適用於現有的生產環境，提高了生產率，又節省（shěng）了成本。

如上圖所（suǒ）示構成DNC係統的主要組（zǔ）成部分有:中央計算機（jī）及外圍存儲設備、通信接口、機床及機床控製器。由計算（suàn）機進行數據管理，從（cóng）大容量的存儲器（qì）中取回零件程序並把它傳遞給（gěi）機床。然後在（zài）這兩個方（fāng）向上控製信息的流動，在多台計算機間分配信息，使各機床控製（zhì）器能完（wán）成（chéng）各自的操作（zuò）。最後由計（jì）算機監視並處理機床反饋。其中解決計算機與（yǔ）數控機床之間的信息交換和互聯，是（shì）DNC的核心（xīn）問題。它與FMS(柔（róu）性製造係（xì）統)的主要差別是沒有自動化物流輸送係統，因而成本（běn）低，容易實（shí）現。由於它可以通過計算機網絡（luò）實現NC(數控)程序的直接裝載（zǎi）和靈活存儲，因此能:

● 消除程序讀入裝置（zhì）維護所（suǒ）需的費用;

● 減少程序輸入的錯誤（wù）;

● 簡化NC程序的管理;

● 便於進行生產調（diào）度和監控。

目（mù）前，DNC係統的（de）研究尚存在以下（xià）有待解決的（de）技術（shù）問（wèn）題:①DNC係統體係結構的開放性不強。國內（nèi）大部分DNC係統局（jú）限（xiàn）於（yú）單一供應商的製造（zào）設備，平（píng）台之（zhī）間可移植性差，不同應用程序（xù）互操作能力有待提高，不利於係統集成;②DNC係統通信結構多為點對點式，或采用局域網加點對點式，不能很好地（dì）解（jiě）決通信（xìn）競爭（zhēng）問題; ③DND係統與NCP和CAD的接（jiē）口（kǒu）功能還很弱;④DNC係統控製（zhì）軟件可重用（yòng）性不強，需要進行麵（miàn）向對象設（shè）計和實現。本文提出了基於CORBA(通用對象請求代理結構)的車間層控製係統中DNC係統，給上述（shù）問題以很好（hǎo）的解答，並實現了軟件的編製及聯機（jī）調式。

DNC係統（tǒng）是基於CORBA車間層控製係統的（de）一個功能單元，現在的企業麵對的是（shì）一個多變的需求環境，因而車間層控製係統麵對的加工任務也是多變的。這種（zhǒng）變化包（bāo）括生產零件的品種、類型、規格、產量和交貨期（qī）等多個因素的變化以及加工工藝路線隨生產任務的不（bú）同而變化等。這就需要一個在時間和空間上都開放的車間層控製係統體係結構，以運行於不同硬件環（huán）境的異（yì）構計算（suàn）機係統中（zhōng），同時又能適應新技術的發展，容納新設備（bèi）的增加（jiā）。

在基於（yú）CORBA的（de）車間層（céng）控製係統（tǒng）中，構造車間信息集成和（hé）共享的公共平台是核心問題（tí）之一，我們采（cǎi）用基於客戶（hù）/服務（wù）器結構的（de）分布式控製平台(如 Orbix)，既可以將傳統的遞階控製結構變換成更（gèng）適合信（xìn）息集成的分布或控製結構（gòu），又可適應不同產品（pǐn）製造過程(離散製造或連續製造（zào）)中統一的生產管理和組織要求。

車間層（céng）控製係（xì）統總體結構（gòu）分為三層:底（dǐ）層為係統支持層，由分布式計算環境和（hé）異構網絡集成係（xì）統兩個子層構成，提供底層的計算機係統、網絡係統和數據係統等係統級功能（néng）;中間層為開放式分布處理層，提供統一的集成通信服務，由開放式分布處理平（píng）台和應用程序接（jiē）口組成，最（zuì）上層為信（xìn）息集成層，支持多客戶/服務器的分布式多數據庫集成係統，將現（xiàn）有的應用和（hé）數據信息集成到係統中。為（wéi）實現控製結構的分布、數據庫的分布以及係統（tǒng）功（gōng）能的（de）分布（bù），提出的車間層控製係統軟件采用基於 CORBA規範的分布（bù）式對象體係結構。

CORBA規範主要特（tè）點是實現軟件總線結構。所謂（wèi）軟件總線的功能，就是起到類似於（yú）計算機係統硬件總線的作用（yòng），隻要將（jiāng）應用（yòng）模塊按總線規範作成軟插件，插（chā）入總線即可實現集成運行。實現軟件總線的核心係統稱為ORB(對象請求（qiú）代理（lǐ）器)，它不僅（jǐn）支持標準的OMG對象模型（xíng），還具有（yǒu）分布進程管理和（hé）通信管理功能。此外， CORBA定義了IDL(Interface Definition Language)語言，以（yǐ）描述軟（ruǎn）件總線上（shàng）的插銷。IDL提供了對成員係統的封裝和成員（yuán）係統之間隔離，任何成員係（xì）統作為一（yī）個對象，通過IDL對其接口參數進行定義（yì）和（hé）說明（míng），就可接到ORB上，為其它係統提供服務或向其它係統提出請（qǐng）求，達到即插即用效（xiào）果（guǒ）。

車間層控製係統劃分為許多獨立的功能單元（yuán），每個功能單元對（duì）應於一個包含功能接口定義和實（shí）體的抽象對象，每類對象的接（jiē）口（kǒu）由屬性和操作組成，由IDL定義的其它功能單元可以透明訪問的服務以調用該對象的私（sī）有數據，具體功能的實現被封裝在實體裏。我們將每類對象按照功能劃分成若幹個（gè）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。這些對象插件按照各層客戶/服務器結構組成整個平台係統。這種結構可以帶來長遠的利益，既能迅速增加對新的DBMS 的應用、增加新的用戶界麵，又能（néng）升級支持各種新功能。

由前節所述（shù），從DNC概念的出現到今天的DNC技術，不論從功能上還是內涵上都發生了很大的（de）變化。也正因為不斷的變化，人們（men）對DNC的概念（niàn）有著各種各樣的理解（jiě），從（cóng）而導致對DNC的分類標準也（yě）各不相同，不同角度有著不同的分類方法。

按照DNC的（de）功能的強弱，可將（jiāng）其分為初始DNC、基本DNC、狹義DNC和廣義DNC。

具體劃分見（jiàn）表1-1。

表1-1DNC功能分類Category of DNC Function

按DNC係統的內涵的不同，可將其分為直接DNC、分布式DNC、柔（róu）性DNC，網絡DNC、集成DNC和智（zhì）能DNC等。

a) 直接DNC係統，也就是直接數字（zì）控製DNC(Direct Numerical control)，是早期的DNC概念，其（qí）主要功能是將（jiāng）計算機與數控機床的直接連接，隻是實現NC程序的下傳到數控機床以完成（chéng）零件的加工而已。

b)分布式數控係統(Distributed Numerical Control)是隨著網（wǎng）絡和（hé）計算機（jī）技術（shù）的發展而賦予了DNC新的內涵（hán）。不但能夠（gòu）實現NC程序的雙向傳輸，而（ér）且具（jù）有係統信（xìn）息采集、狀態監視和（hé）係統控製（zhì）等功能。

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

d)網絡（luò）DNC係統（tǒng），是為了適應敏（mǐn）捷製造、全球製造、分布式製造（zào）和遠程製造而發展起（qǐ）來的一種DNC係（xì）統。這種DNC係統的（de）特點是更強調網絡（luò）與分布式數據庫方（fāng）麵的功能與虛擬集成。

e)集成DNC係統，是以數（shù）控技術、計算機技術、控製技術、通信技術和網絡技術等先進技術為基礎，把與製（zhì）造過程有關的設備與上層控製計算機集成起來，從（cóng）而實現製造車間製造設備的集成控製管理以（yǐ）及製造設備之間、製造設備與上層計（jì）算機之間的信息交換。

f)智能DNC係（xì）統是隨著人工智能（néng）技術的（de）發展及其在製（zhì）造（zào）領域的應用而出現的（de），目的是為了（le）克服（fú）基於知識的人工智能的缺點，人工智能最新研究己經向計算智能方（fāng）向發（fā）展。計算智能主要包（bāo）括:模糊技術、人工神經網絡、遺傳算法等（děng）。這些智能（néng）技術的運用，必將促進智能製造技術的發展以（yǐ）及新的智能DNC的出現。

DNC係統設（shè）備層的不同，可以實現的DNC的功能也是不同的，所以分（fèn）類（lèi）工作（zuò）也可以按設備層來劃分（fèn）。根據具（jù）體（tǐ）的（de）設備層不同，可將其分成四種，如表1-2所示。

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

20世紀80年代後，隨（suí）著信息技術和先（xiān）進製造技術的發展（zhǎn），DNC的功能和內涵也在不斷擴大，主要（yào）體現為以下兩個方麵:

目前DNC係統傳輸的不僅包括NC程序，而且包括執行特定生產任務所需的製造數據，如刀具數據、作業（yè）計劃、機床配置（zhì）信息等。部（bù）分DNC係統（tǒng）還具（jù）有機床狀態采集和遠程控製等功（gōng）能。

利用DNC的通信網絡可以把車間內的數（shù）控機床通過調度和（hé）運轉（zhuǎn）控製聯係（xì）在一起從而掌握整個車（chē）間的加工（gōng）情況，便於實（shí）現加工物件的傳送和自動化檢測設（shè）備的連接，DNC係統連接（jiē）數控設（shè）備（bèi）和上層計算機，是實現CADC/AM和計（jì）算（suàn）機輔（fǔ）助生產管理係統(CAPMS)集成的紐帶，是實現設（shè）計製造一體（tǐ）化的橋梁。相比與（yǔ）FMS，DNC更注重於信息流（liú）的集成（chéng），從而避免FMS在物流上的高投資，是機械加工（gōng）車間實現製（zhì）造自動化的較好方式。按照CIMS的遞階控製理論，DNC係統可以方便的組織為數控單元，接（jiē）收（shōu）來自車間的作業計劃（huá），實（shí）現單元（yuán）內的作業調度和資源調度、決定零件的加（jiā）工（gōng）路（lù）線、監控和統計數控設備的任務執行情況等。因此DNC是實現信息集成製造的一個層次，既可以單獨使用，也可以（yǐ）繼續發展為FMS和CIMS。

DNC係統作為車間（jiān）層控製係統的一個功能單元（yuán）。

DNC係統功能包括①NC程序及（jí）數據（jù）的傳遞（dì），以某種通信協議(如Philip532等)實現通信功能;②機床狀態采集和上報;③根據工序計劃，自動分配NC程序及數據到相（xiàng）應機（jī）床;④刀具數據的分配與傳遞（dì）。

DNC係統軟件的功能模型，其中NC數據管理的主要功能是（shì）對數控數（shù）據進行管理，主要有數控數據的顯示、插入、修改、刪除、更新、鎖定(不允（yǔn）許更改)和打印等操作（zuò）;NC數據執（zhí）行（háng）的主要功能有:數控數據在（zài）計算（suàn）機和機床之（zhī）間的傳送、刪除（chú）機床上（shàng）的數控數據、啟動機床上的（de）數控程序、隨時從機床設備獲得工作（zuò）狀態信息並存入數據庫，作為運行數據采集模塊評價加工過程的根據;DNC通訊接口通過DNC協議和數據（jù）鏈（liàn）路協議建立（lì）單元（yuán）控製係統和CNC的連接。

基於CORBA的DNC係統（tǒng）軟件（jiàn）的實現平台建立在車間層控製係（xì）統平台的基礎上。我們將DNC係統體係結（jié）構劃分為三層（céng）的客戶/服務器結構，以（yǐ）將（jiāng）表示（shì）邏輯、業務（wù）邏輯和數據處理邏輯明確劃分開來。為此，表示層用來表示（shì）信息和收集數據（jù），此處為由VB實（shí）現的可（kě）移植的DNC人機接口;業務層響應用（yòng）戶(或其它的業務服務)發來的請求，執（zhí）行（háng）某種業務（wù）任務，此處為由VC++來實現DNC應有程序及NC數據（jù）管理應用（yòng）程（chéng）序;數據層包括數據的定義、維修、訪問和更新以（yǐ）及管理，並響應業務服（fú）務的數據請求，此處為經（jīng）IDL功能接口定義（yì）封裝的NC局部數據庫(Access)服務器。這些層並不一定（dìng）與網絡上的具體物理位置相對應，它們隻是概念上的層，借助（zhù）這（zhè）些（xiē）概念可（kě）以（yǐ）開發（fā）出健壯的、基於組件（jiàn）的應用程序。

使用模型，可以把應（yīng）用程序（xù）的需求分解成明確（què）定義（yì）的服務。在定義了服務之後，需要進一（yī）步創建具體的物理組件來實現它們（men）。根據性能和維護的需求、工作量、網絡帶寬以（yǐ）及其它因（yīn）素（sù），可以在網絡上靈活地部署這些（xiē）組件。

DNC係統軟件中涉及到數據（jù）實體包含四類:①與製（zhì）造設備硬件相關的（de）數據實體(如機床等);②與人機通訊相關的數據實體(如通訊協議實體和串口通訊實體); ③數控數據實體(如（rú）NC程序號、刀具號、工序（xù）號);④輸入操作指令或派工單實體。采用麵向對象（xiàng）方（fāng）法將上述實體抽象成為類，可分為能力單元類、NC機床類、 NC控製器類、通訊協議類、終端（duān）服（fú）務器類、串口通訊類、NC程序類等。

盡管DNC有（yǒu）多種（zhǒng）多樣的分類方式，但各（gè）種分類方式都有（yǒu）構成DNC係統必不可少的基本（běn）組成部分（fèn）。其中主要有:

(1)DNC控製計算機（jī），包括大容量存儲器和1/0接口;

(2)通訊介質(雙絞線（xiàn），同軸電纜等);

(3)通訊（xùn）接口;

(4)NC或CNC數控設備;

(5)軟件係統(包括（kuò）實時多任務（wù）操作係統、DNC通信軟件、DNC管理和監控軟件（jiàn）、NC程序編輯（jí）軟件、還可能有（yǒu）數控係統軟件（jiàn）)。

由於DNC係統的多種構（gòu）成形式，係（xì）統（tǒng）的大小和複雜程度也各不相同。DNC係統可以小到隻有（yǒu）一台DNC主機控製多台數控機（jī）床也可以大到包括（kuò）單元層、車間層和工廠層。所以具體的DNC係統組成要根據其（qí）要求達到的目標和具體條件（jiàn）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（chéng）本車間層管理計算機係統被處理信息的層次CNC的數量車間CNC的負載所需要的柔性

但首先應考慮工廠具體的需求（qiú），如（rú）需要的自動化程度、信息流以及工廠的計算機結構層次等重要因素。

DNC應用程序中的對（duì）象從這些類中繼承下來，每個對象的（de）方法即該對象的成員函數（shù）根（gēn）據相應（yīng）的功能需求來定義。下麵以NC機床類的定義為例:

‖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（de）車間層控製係統需要（yào）兩種層次的互連。第（dì）一層是利用計算機局域（yù）網技術和協（xié）議軟件把由異構計算機（jī）組成的車間層控製器、設備控製器等互連起來，第二層是在（zài）這一互連的基礎上，實現各節點、各被控（kòng）的異構製造設備(如加工中心、機器人、PLC等)之（zhī）間（jiān）的信息交互（hù），這種交（jiāo）互通過製造信息規範(MMS)實現。作為車間層控製係統的一個重要組（zǔ）成部分，本文DNC係統的物理配置基本結構如下圖所示，主計算機通（tōng）過網絡介質(具有獨（dú）立IP地址的終端服務器)分（fèn）別連接多（duō）台CNC係統實現NC程序的裝卸（xiè）、刀具數據的傳遞、操作命令的下達和狀態信息的反饋。這是一種通過局域網連接起來的通（tōng）信結構（gòu），它具有包（bāo）括物理層、數據鏈路層、傳輸層及應用層等的四層結構，其中數據鏈路層采用LSV2通訊（xùn）協議，傳輸層采用DNC協議(如SINUMERIK或PHILIPS協議)。

DNC係統的優越性在於其簡單的程序數（shù）據管理，快速的（de）NC數（shù）據傳送（sòng），以及數（shù）據傳送所具有的更高的安全性能，且可實現NC機床（chuáng）完全自動的、柔性（xìng）的操作。引入（rù）DNC的目的（de）在不同的企業是不同的，但通常有如下的原因:

(1)消除程（chéng）序讀入裝置維護所需的費用（yòng）;(2)減（jiǎn）少數據輸入的錯誤;(3)簡化NC程序的（de）管理;(4)便於生產的管理（lǐ）;(5)增加加（jiā）工係統（tǒng）的柔（róu）性。在工廠（chǎng）使用了（le）一定數量的數控機（jī）床之後，由於以上原（yuán）因，通常會產生引入DNC的需求，但從經濟和（hé）技術上綜合考慮（lǜ），引入DNC的原則一（yī）般有:

(1)係統內的數控機床數量連接在係統內的數控機床數量對於係統的效率和成本的回收都是十分重（chóng）要的，一般的，在（zài）係統中有4-6台NC機床或更多時，即應考慮DNC;(2)控（kòng）製係統要處理的數據量在數據量很大且（qiě）程序的處理速（sù）度要求很快時，應考慮DNC;(3)NC程序的管理NC程序管理的問（wèn）題越大（dà），就越應（yīng）當考慮采用DNC;(4) NC程序的（de）長度在CNC的程序存儲器不（bú）能滿足程（chéng）序的要求時（shí），應考慮（lǜ）DNC;(5)在加工中需要頻繁更換程序加工的批量越小，程序越小，在正確的機床上，正確的時間內，使用正確的程序加工就越困難，但如果采（cǎi）用DNC就能比較容易的（de）解決（jué）這個問題。