七十年（nián）代以後（hòu），隨著數控（kòng）機床(CNC)技術的不斷發展（zhǎn），數控係統的存貯容量（liàng）和（hé）計算速度都大為提高，DNC的含義由簡單的直接數字（zì）控製發（fā）展到分布式數字控製。它不但具有直接數字控製（zhì）的所有（yǒu）功能，而（ér）且具有係統信息收集（jí）、係統狀態監視以（yǐ）及係統控製（zhì）等功能。八十年代以後，隨著計算機技術、通訊技術和CIMS技術的（de）發展，DNC的內（nèi）涵（hán）和功能不斷（duàn）擴大，與六、七十年代的DNC相比已有很（hěn）大區別，它開始（shǐ）著眼於（yú）車間的信息集（jí）成（chéng），針（zhēn）對車間的生產計（jì）劃，技術準備，加工（gōng）操（cāo）作等基（jī）本作業進行集中監控與分散控製，把生產任務通過局域網分配給各個加工單元，並（bìng）使（shǐ）之信息相互交換。而對物流等係統可以在條件成熟時再擴充，既適用於現有的生產環境，提高了生（shēng）產率，又節省了成本。

如上圖所（suǒ）示構成DNC係統的主要組成部（bù）分（fèn）有:中央計算機及外圍（wéi）存儲（chǔ）設備、通（tōng）信接口、機（jī）床及（jí）機床控製器。由計算機進行（háng）數據管理，從大容量的存（cún）儲器中取回零件（jiàn）程序並把它傳（chuán）遞給機床。然後在這兩個方向上控製（zhì）信息（xī）的流動，在多台計算機間（jiān）分配信（xìn）息（xī），使各機床控製器能完成各自的操作。最後由（yóu）計算機監視並（bìng）處理機床（chuáng）反饋。其中（zhōng）解決計算機與數控機床（chuáng）之間的信息交換和互（hù）聯，是DNC的核心問題（tí）。它與FMS(柔性製造係統)的主要差別是沒有自動化物流輸（shū）送係統，因而成本低，容易實現（xiàn）。由於它可以通過計算機網絡實現NC(數控)程序的直接裝載和靈活存儲，因此能:

● 消除程序讀入裝置維護所需（xū）的費（fèi）用;

● 減少程序輸入的（de）錯誤;

● 簡化（huà）NC程序的管理;

● 便於進行（háng）生產調度和監控。

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（tǐ）係結構的開放性不強。國內大部分（fèn）DNC係統局限於單一供應商的製造設備，平台之（zhī）間可移植性差，不同應用程序互操作（zuò）能力（lì）有待提高，不利於（yú）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係統控製軟件可（kě）重用性不強，需（xū）要進行麵向對象設計和實（shí）現。本文提出了基於CORBA(通用對象（xiàng）請求代理結構)的車間層（céng）控製係統中DNC係統（tǒng），給上述問題以很好的解答，並實現了軟件的（de）編製及聯機調式。

DNC係（xì）統是基於CORBA車間層控製係統的一個功能單元（yuán），現在的企業麵對的是一個多變（biàn）的（de）需求環境（jìng），因而車間層控製係統麵對的（de）加工任務也是多變（biàn）的。這種變化（huà）包括生產（chǎn）零（líng）件的品種、類型、規格、產量和交貨期等多個因素的變化以及加工（gōng）工藝路線隨生產任務的不同而變化等（děng）。這就需要一個在時（shí）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（bú）同硬件環境的異構計（jì）算機係（xì）統中，同時又能適應新技術的發展，容納新（xīn）設備的增加。

在基於CORBA的車間層控製係統中（zhōng），構造車（chē）間信息集成和共享的公共平台是核心問題之一，我們采用（yòng）基於客戶/服務器結構的分布式（shì）控製平台(如 Orbix)，既可以將傳（chuán）統的遞階控製結構變換（huàn）成更（gèng）適合信息集成的分布或控製結構，又可適應不同產品製（zhì）造過（guò）程(離散製造或連續製造（zào）)中統一的生產管理和組織（zhī）要（yào）求。

車間層控製係統總體結構分為三層:底層為係統支持層，由分布式計算環境和異構網絡集成係統（tǒng）兩個子層構成，提供底層（céng）的計算（suàn）機係統、網（wǎng）絡係統和數據係（xì）統等係統級功能;中間層為開放式分布處理層，提供統一的集成（chéng）通信服務，由開放式分布處理平台和應用程序接口組成（chéng），最（zuì）上（shàng）層為（wéi）信（xìn）息集成層，支持多客戶/服務器的（de）分（fèn）布式多數據庫集成係統，將現有的（de）應用和數據信息（xī）集成到係（xì）統中。為實現控製結構的分布（bù）、數（shù）據庫的分（fèn）布以及係統功（gōng）能的分布，提出的車間層控製係統軟件采用基於 CORBA規範的分布式對象體係結構。

CORBA規範主要特點是實現軟件總線結構。所謂軟件總線的功（gōng）能，就是起到類似於計算機係（xì）統硬件（jiàn）總線的作用，隻要將應用模塊按總線規範作成軟插（chā）件，插入總線即可實現集成運行。實現（xiàn）軟件總線的核心係統稱為ORB(對象請求代（dài）理器)，它不僅支持標（biāo）準的OMG對象模型，還具有分布（bù）進程管理和通信管理功（gōng）能。此外（wài）， CORBA定義了IDL(Interface Definition Language)語言，以描述軟件總線上的（de）插銷。IDL提供了（le）對（duì）成（chéng）員係統的封裝和成員係統之間隔離，任何成員係統作為一個對象，通過IDL對其接口參數進行定義和說明，就可接（jiē）到ORB上，為其它係統提供（gòng）服務或向其它係統提出請求，達到即插即用效果。

車間層控製係（xì）統劃分為許多獨立的功能單元，每個功能單元對（duì）應於一個包含功能接口定義和實體（tǐ）的抽象對（duì）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私有數據，具體功能的實現被封裝在實體裏。我們將每（měi）類對象按照功能（néng）劃分成若（ruò）幹（gàn）個子對象，將其設計成為可（kě）以直接插在CORBA軟件總線（xiàn）上的（de）對象插（chā）件。這些對象插件按照各層客戶/服（fú）務器結（jié）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（yòng）、增（zēng）加（jiā）新的用戶界麵（miàn），又能升級支持各種新功能。

由前節所述，從DNC概念的出現到今天的（de）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（yě）正因為不斷的變化，人們對DNC的概念（niàn）有著各（gè）種各樣的理解，從而導致對DNC的分類標準也各不相同，不同角度有著不同的分類（lèi）方法（fǎ）。

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

具體劃分見表（biǎo）1-1。

表1-1DNC功（gōng）能分類Category of DNC Function

按DNC係統的（de）內涵的不（bú）同，可將其分為（wéi）直接DNC、分布式（shì）DNC、柔性（xìng）DNC，網絡DNC、集成DNC和智能DNC等。

a) 直接DNC係統，也就是直接數字（zì）控製（zhì）DNC(Direct Numerical control)，是早期的DNC概念，其主要功能（néng）是將計算機與數控機床的直接連接，隻是實現NC程序（xù）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)是隨著網絡和計算機技（jì）術的發展而賦予（yǔ）了DNC新的（de）內（nèi）涵。不但能夠實現NC程序的雙（shuāng）向傳輸（shū），而且具有係統信息采集、狀態監視和係統控製等功（gōng）能。

c)柔（róu）性DNC係統是隨著DNC的發展，DNC和FMS的界限越來越（yuè）模糊，此時（shí）的DNC己成為FMS中必不可少的一部分。

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

e)集成DNC係統，是以數控技術、計算機技術、控製技術、通信技術和網絡（luò）技術等先進技術為基礎，把與製造過程有關（guān）的設備與上（shàng）層控製計算機集成起來（lái），從而實現製造車間製造（zào）設（shè）備的集成控製管理以及製造設備之（zhī）間、製造設備與上層計算機之間的信息交換。

f)智（zhì）能DNC係統是隨（suí）著人工智能技術的發展（zhǎn）及其在製造領域（yù）的應用而出現的，目的是為了（le）克服基於知識的人工智（zhì）能的（de）缺點，人工智能最新研究己經向計算智能方向發展。計算智（zhì）能主要包括（kuò）:模糊技（jì）術、人工神經網絡、遺（yí）傳（chuán）算法等。這些（xiē）智能技術的運用，必將促進智能（néng）製造技術的發展以及新的智能DNC的出現。

DNC係統設備層的不（bú）同（tóng），可以實現的DNC的功能也是不同的，所以分類工作（zuò）也（yě）可以按設備層來劃（huá）分。根據具體的設（shè）備層不同，可將（jiāng）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

20世紀80年代後，隨著信息技術和先進製造技術的（de）發展，DNC的功能和內涵也在不斷擴大，主要體現為以下兩（liǎng）個方麵:

目前DNC係統傳輸的不（bú）僅包括NC程序，而且（qiě）包（bāo）括執行特定生產任務所需的製造數據，如刀具數據、作業計（jì）劃、機（jī）床（chuáng）配置信息等（děng）。部分（fèn）DNC係統還具有（yǒu）機床狀態采（cǎi）集和遠程控製等功能（néng）。

利用DNC的通信網絡可以把車間內的數（shù）控機床通過調度和運轉控製聯係在一（yī）起從而掌握整個車間的加工情況，便於實現加工物（wù）件的（de）傳送和自動化檢測設備的連接（jiē），DNC係（xì）統（tǒng）連接數（shù）控設備和上層計算機，是實現CADC/AM和計（jì）算機輔（fǔ）助（zhù）生產（chǎn）管理係統（tǒng）(CAPMS)集成的紐（niǔ）帶，是實現設（shè）計製造一體化的橋梁。相比與FMS，DNC更注重（chóng）於信息流的集成，從而避免FMS在物流上（shàng）的（de）高投資，是機械加工車間實現製造自動化的較好方式。按照CIMS的遞階控製（zhì）理論，DNC係統可以（yǐ）方便的組織為數控單元，接收來自（zì）車間的作業計劃，實現單元內的作業調度和資源調度、決定零件（jiàn）的加工路線、監控和統計數控設備的任務執行情況（kuàng）等。因此DNC是實現信息集成製造的一個層次（cì），既可以單（dān）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的一個功能單元。

DNC係統功能包括①NC程序及數據的傳遞，以某種通信協議(如Philip532等)實現（xiàn）通信功能;②機床狀態（tài）采集和上報;③根據工序（xù）計劃，自動分配（pèi）NC程序及數據到（dào）相應機床;④刀具數據的（de）分配（pèi）與傳遞。

DNC係統軟件的功能模型，其中NC數據管理的（de）主（zhǔ）要功（gōng）能是對數控數據進（jìn）行管理，主要有數控數據的顯示（shì）、插入、修改、刪（shān）除（chú）、更新、鎖定(不允許更改)和打印等（děng）操作;NC數（shù）據執（zhí）行的主要功能有:數控數據在計算機和機床（chuáng）之間的傳送、刪除機床上的數控數據、啟動機床上的數控程序（xù）、隨時從機床設備獲得工（gōng）作（zuò）狀態（tài）信（xìn）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（gēn）據;DNC通訊接口通過DNC協議和數據鏈路協（xié）議建（jiàn）立單元控製係統和CNC的連接。

基於CORBA的DNC係統軟件的實現平台建立在車間層控製係統平台（tái）的基礎上。我們將DNC係統體係結構劃分為（wéi）三層的（de）客戶/服務（wù）器結構，以將表示邏輯、業務邏輯和數據處理邏輯明確（què）劃分開來。為此，表示層用來表示信息和收集數據，此處為由VB實現的可移植的DNC人機（jī）接口;業務層響應用戶(或其它的業務（wù）服務)發來的請求，執（zhí）行（háng）某種業（yè）務任務，此處為由VC++來實現（xiàn）DNC應（yīng）有程序（xù）及NC數據管理應用程序;數（shù）據層包括數（shù）據的定義、維修、訪（fǎng）問和（hé）更新以及管理，並響應業務服（fú）務的數據請求，此處（chù）為經IDL功能接（jiē）口定義封裝（zhuāng）的NC局部數據庫(Access)服務器。這些層並不一定與網絡上的具體物理位置相對應，它（tā）們隻是概念上的層，借助這些概念可以（yǐ）開發出健壯的、基於組（zǔ）件的應用程序。

使用模（mó）型，可以把應用程序（xù）的需求分（fèn）解成明確定義的服務。在定義了服務之後，需要（yào）進一步創建具體的物理組件來實現它們。根（gēn）據性能和維護的需求、工作（zuò）量、網絡帶寬以及其它因素，可以在網（wǎng）絡上靈活地部署這（zhè）些組件。

DNC係統軟件中涉及到數據實（shí）體（tǐ）包含四（sì）類:①與製造設備（bèi）硬件相（xiàng）關的數據實體(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（tōng）訊（xùn）實體); ③數控數據實（shí）體(如NC程序號、刀具號、工序號);④輸入操作指令或派工單實體。采用麵（miàn）向對象方法將上述實體抽（chōu）象成（chéng）為類，可分為能力單元類（lèi）、NC機床類、 NC控（kòng）製器類、通訊協議類、終端服務器類、串口通訊類、NC程序類等。

盡管DNC有多種多（duō）樣的分類方式（shì），但各種分類方式都（dōu）有（yǒu）構成DNC係統必（bì）不可少的基本組成部分。其中主要有:

(1)DNC控（kòng）製（zhì）計算機，包括大容量存儲器和1/0接口;

(2)通訊（xùn）介（jiè）質(雙絞線，同軸電纜等);

(3)通訊接口;

(4)NC或CNC數控設備;

(5)軟（ruǎn）件（jiàn）係統（tǒng）(包括實時多任務操（cāo）作係統、DNC通信軟件（jiàn）、DNC管理和監（jiān）控軟件、NC程序（xù）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（chéng）形式，係統的大小（xiǎo）和複雜程度也各（gè）不相（xiàng）同。DNC係統可以小到隻有（yǒu）一台DNC主機控製多台數控機（jī）床也可以大到包括單元層、車間層和工廠層。所以具體的DNC係統（tǒng）組（zǔ）成要根據其要求達到的目標和具體條件來決定。影響DNC係統配置（zhì）的因素很多

DNC計算機（jī）的任（rèn）務勞動力成本車間層管理計算機係統被處理信（xìn）息的層次CNC的數量車間CNC的負載（zǎi）所需要的（de）柔性

但首先應考慮（lǜ）工廠具體的（de）需求，如需要的自動化（huà）程度、信息流以及工廠的計（jì）算機結構層次等重要因素。

DNC應用（yòng）程序中的對象從這些類中繼（jì）承下來，每個對象的方法即該對象的成員函數根據相應的（de）功能需（xū）求來（lái）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的車間層（céng）控製係統（tǒng）需要兩種層次的互連（lián）。第一層是利用計算機局（jú）域網技術和協議軟件把由異構計算機組成的車間層控製器、設備控製器等互連起來，第二層是在這一互連的（de）基礎（chǔ）上，實現各節點、各被控的異構製造設備（bèi）(如加工中心（xīn）、機器人、PLC等)之間的信息交互，這種交互通過製造信（xìn）息規範(MMS)實現。作為車間層控製（zhì）係統的（de）一個重要組成部分，本文DNC係統的物理配置基本結構如下圖所示，主計算機通過網絡介（jiè）質(具有獨立IP地址的終端服（fú）務器)分別連接多台CNC係（xì）統實現NC程序的裝（zhuāng）卸、刀具數據的（de）傳遞、操作命令的下達和狀態信息的反饋。這是一（yī）種通（tōng）過局域網連接起來的通信結構，它具（jù）有包括物理層、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（céng）采用（yòng）LSV2通（tōng）訊協議，傳輸層采用DNC協議(如SINUMERIK或（huò）PHILIPS協議)。

DNC係統的優越性在於其簡單的程序數據管理，快速（sù）的NC數據傳送（sòng），以及數據傳送所具有的（de）更高的安全性能，且可實現NC機床（chuáng）完（wán）全自動的、柔性的操作。引入DNC的目的在不同（tóng）的企（qǐ）業是不同的，但通常有（yǒu）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（shù）據輸入的錯誤;(3)簡化NC程序的管理;(4)便於生產的管理（lǐ）;(5)增（zēng）加加工係統的（de）柔性。在工廠使用了一定數量的數控機床之後（hòu），由於以上原（yuán）因，通（tōng）常會產生引入（rù）DNC的需求，但從經（jīng）濟和（hé）技術上綜合考（kǎo）慮，引入DNC的原則一般有:

(1)係統內的數（shù）控機床數（shù）量連接在係統內的數控機床數量對於（yú）係統的效率和成本（běn）的回收都（dōu）是十分重（chóng）要的，一般的，在係統中有4-6台NC機床或更多時，即應考慮DNC;(2)控製係統要處理的數據量在數據量很大且程序的處（chù）理速度（dù）要求很快時，應考慮DNC;(3)NC程序的管（guǎn）理（lǐ）NC程序管理的問題越大，就越應當考（kǎo）慮采用DNC;(4) NC程序的（de）長（zhǎng）度在CNC的程序存儲（chǔ）器（qì）不能（néng）滿（mǎn）足程序的要求時，應考慮DNC;(5)在加工中需要頻繁（fán）更換程序加工的批量越小，程序越小（xiǎo），在正（zhèng）確（què）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（rú）果采（cǎi）用DNC就能比較容易的解決（jué）這（zhè）個問題。