七十年代以後，隨著數控機床(CNC)技術的不斷發展，數控係（xì）統的存貯容量和計算速度都大為提高（gāo），DNC的含義由簡單的直接數字控製發展到（dào）分布式數字控製。它（tā）不但具有直接數（shù）字控製的所（suǒ）有功能，而且具有係統信息收集、係統狀態監視以及係統（tǒng）控製等功（gōng）能。八十年代以後，隨著計算機技術、通（tōng）訊技術和CIMS技術的發展，DNC的內涵和功能不（bú）斷擴大，與六、七十（shí）年代的DNC相比已有很大區別，它開始著（zhe）眼於車間的信息集成，針對車間的生產計劃（huá），技術準（zhǔn）備，加工操作等基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，並使之信息相互交換。而對物流等係統可以在條件成熟（shú）時再擴充，既適用於（yú）現有的生產環境，提高了生產率（lǜ），又節省了成本。

如上圖所示（shì）構成DNC係統的主要組成部分有:中央（yāng）計算（suàn）機及外圍存儲設備、通信接口、機床及機床控製器。由計算機進行（háng）數據管理，從大容量（liàng）的存儲器（qì）中取回零件程序並把它傳遞給（gěi）機床。然後在這（zhè）兩個方向上控製信息的流動，在多（duō）台計算機間分配信息（xī），使各機床控製器能完成各自的操作。最（zuì）後由計（jì）算機監視並處理機床反饋。其中解決計算（suàn）機與數控機（jī）床之間的信息交換和互聯，是DNC的核心問題。它與FMS(柔（róu）性製造係統)的主要差別是沒（méi）有自動化物流輸送係統，因而成本低，容易實現。由於它可以通過計算機網絡實現NC(數控)程序的直（zhí）接裝（zhuāng）載和靈活存儲，因此能（néng）:

● 消除程序讀（dú）入裝置維護所需的費用（yòng）;

● 減少程序輸入的錯誤;

● 簡化NC程序的管理（lǐ）;

● 便於進行生（shēng）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係統體係結構的開放性（xìng）不強。國（guó）內（nèi）大部分DNC係統局限於單一（yī）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（cāo）作能力（lì）有待提高，不利（lì）於係統集成;②DNC係統通信結構多為點對點（diǎn）式，或采用局（jú）域（yù）網加點對點式，不能很好地解決通信（xìn）競爭問題; ③DND係（xì）統與NCP和CAD的接口（kǒu）功能還很弱;④DNC係統控製軟件可重用性不（bú）強，需（xū）要進行麵向對象設計和（hé）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（zhōng）DNC係統，給上述問題以很好的（de）解答（dá），並（bìng）實現了軟件的編製及聯機調式。

DNC係統是基於CORBA車（chē）間層控製係統的一個功能單元，現在的企業（yè）麵對的是一個多變的需求環境，因而車間（jiān）層（céng）控製係統麵對的（de）加工任務也是多（duō）變的。這（zhè）種變化（huà）包括生產零件的品種、類型、規格、產量（liàng）和交貨期等多個因素的變化以（yǐ）及加工工藝路線隨生（shēng）產（chǎn）任務的不同而變化等。這就（jiù）需（xū）要一個（gè）在時間和空間上（shàng）都開放的車間層控製係統體（tǐ）係結構，以運行於不同硬（yìng）件環境的異構計算機係統中，同時又能適應新（xīn）技（jì）術的發展，容納新設備的增加。

在基於CORBA的（de）車間層控製係統（tǒng）中（zhōng），構造（zào）車間信息集成和共享的公共平台是核心問題之（zhī）一，我們（men）采用（yòng）基於客（kè）戶/服務器結構的分布式控（kòng）製平台(如 Orbix)，既可以將傳統的遞階控（kòng）製（zhì）結構變換成更（gèng）適合（hé）信息集成的分布或控製結構，又可適應不同（tóng）產（chǎn）品製造過程(離散製造或連續（xù）製造)中統一的生產管理和組織要求。

車間層控製係（xì）統總體結構分（fèn）為三層:底層為係統支（zhī）持層，由分布式計算環境（jìng）和異構網絡集成（chéng）係統（tǒng）兩個子層構成，提供（gòng）底層的計算機係統、網絡係統和數據（jù）係統等係統級功能;中間層為開放式分布處理層，提供統一的集成通信（xìn）服務（wù），由開放式分布處理平台和應用程序接口組成，最上層為（wéi）信息集成層，支持多客戶/服務器的分布式多數據庫（kù）集成係統，將現有的應用和數據信息集成到係統中。為實現控製結構的分布、數據庫的（de）分布以及係統（tǒng）功能的分（fèn）布，提出的車間層控製係統軟件采用基（jī）於 CORBA規範的分布式（shì）對象體係結（jié）構（gòu）。

CORBA規（guī）範主（zhǔ）要特點是實現軟件總（zǒng）線結構。所謂軟件總線的功能，就是起到類似於計算機係統硬件總線的作用，隻要將應用模塊按總線規（guī）範作成軟插件，插入總（zǒng）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（bú）僅支持標準的OMG對象模型，還具有（yǒu）分布進程（chéng）管理和通信管理功能。此外， CORBA定義了IDL(Interface Definition Language)語言，以描述軟件總線上的插銷。IDL提供了對成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（guò）IDL對其接口參數進行定義和說明，就可接到ORB上（shàng），為其它係統提（tí）供服務或向其它係統（tǒng）提出請求，達到即插即用（yòng）效果。

車（chē）間層控製係統劃分為許多獨立的功能單元，每個（gè）功能單元對應於（yú）一（yī）個包含功能（néng）接（jiē）口定義和實體的抽象對象，每類（lèi）對象的接口由屬性和操作（zuò）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有（yǒu）數據，具體功（gōng）能的實現被封裝在實體裏。我們將每類對象按（àn）照功能劃分成若幹個子對象，將其設計成為可（kě）以直接插在CORBA軟件總線上（shàng）的對象插（chā）件。這些對象插件按照各層客戶/服務器結構組成（chéng）整個（gè）平台係統。這種結構可以帶來長遠的（de）利益，既能迅速增加對新的DBMS 的應用、增（zēng）加新的用戶界麵，又（yòu）能升級支持各種新功（gōng）能。

由前節所述（shù），從DNC概念的出現（xiàn）到今天的DNC技術，不論從功能上還是內涵（hán）上都（dōu）發生了很大的變化。也正因為不斷的變化，人們對DNC的概念有著各種各樣的理解，從而導（dǎo）致對（duì）DNC的分類標準也各不（bú）相同，不同角度有著（zhe）不同的分類方法。

按照DNC的功能的（de）強弱，可（kě）將其分為初始（shǐ）DNC、基本DNC、狹義DNC和廣義DNC。

具體劃分見表1-1。

表1-1DNC功能（néng）分類Category of DNC Function

	功能	複雜程度	價格
初始（shǐ）DNC	下傳NC程序	簡單	低廉
基本DNC	CNC程序的管理和雙向傳輸	一般	低廉
狹義DNC	CNC程序的管理和雙向傳輸係統，狀（zhuàng）態采集、反饋	中等	一般
廣義DNC	CNC程序的管理和雙向傳輸（shū），係（xì）統狀態采集、反饋，遠程控製與車間生產管理體係	複（fù）雜	昂貴

按DNC係統的內涵（hán）的不同，可將其（qí）分為直接DNC、分布式DNC、柔性DNC，網絡DNC、集成DNC和（hé）智能DNC等。

a) 直接DNC係統（tǒng），也就是直接數字控製DNC(Direct Numerical control)，是早期的DNC概念，其主要功（gōng）能是將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（yǐ）完成零件的加工而已。

b)分布式數（shù）控係統（tǒng）(Distributed Numerical Control)是隨著網絡和計算機技術的發展（zhǎn）而（ér）賦予了DNC新（xīn）的內涵。不但能夠實現NC程序的雙向傳輸（shū），而且具有係統信（xìn）息（xī）采集、狀態監視和（hé）係統控製等功能。

c)柔性DNC係（xì）統（tǒng）是隨（suí）著DNC的發展，DNC和FMS的界限越來越模糊（hú），此時的DNC己成為FMS中必不可少的一部分。

d)網絡DNC係統，是為了適應敏捷製造、全球製造（zào）、分布式製造和遠程製造而發展起（qǐ）來的一種DNC係（xì）統。這種DNC係統的特點是更強調網（wǎng）絡與（yǔ）分布（bù）式數據庫方麵的（de）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（xìn）技術和網絡技術等先（xiān）進（jìn）技術為基礎，把（bǎ）與製造過（guò）程有關的設備與上層控（kòng）製計算機集成起來，從而實現製造車間製造設備的集成控製管理以及製造設備之間、製（zhì）造設備與上層計（jì）算機之（zhī）間的信息交（jiāo）換。

f)智能DNC係統是隨（suí）著人（rén）工智能技術的發展及其在製造領（lǐng）域的應用而出現的，目的是為了克服基於知（zhī）識的人工智能的缺點，人工智能（néng）最新研究己經向計算智（zhì）能方向發展。計算智能主要（yào）包括:模糊技（jì）術、人工神經網絡、遺傳算法等。這些（xiē）智能技（jì）術的運用（yòng），必將促進智能製造技術的發展以及新的智能DNC的出現。

DNC係統設（shè）備層的不同（tóng），可以（yǐ）實（shí）現的DNC的功能也是不同的，所以分（fèn）類工作也可以按設備層來（lái）劃分。根據具體的設備層不同，可將其分成四種，如表（biǎo）1-2所（suǒ）示。

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

分（fèn）類	通信接口（kǒu）	可實現的DNC形式（shì）	典型產品
經濟型數（shù）控係統	紙帶（dài）閱讀機（jī）接口（kǒu）、磁帶錄音（yīn）機接口	基本DNC(外接DNC接口板)	早期單（dān）板機改裝的數控係（xì）統
無RS-232串行接口的數控係統（tǒng）	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（jun1）要外接DNC接口板)	FANUC 7M
有RS-232串行接口的（de）數控（kòng）係（xì）統	RS-232接口、PLC接口	基本DNC、狹義DNC、廣義DNC(外加DNC接口板)	FANUC 6M CINCINNATIA2100E
有DNC通信（xìn）接口的數（shù）控係統（tǒng）		基本DNC、狹義 DNC、廣義DNC	FANUC 0 FANUC15

20世紀80年代後，隨著（zhe）信息技術和先進（jìn）製造技術的（de）發展，DNC的功（gōng）能和內涵也在不斷擴大，主要體現（xiàn）為以下兩個方麵:

目前DNC係統傳輸的不僅包括NC程序，而且（qiě）包括執行（háng）特定（dìng）生產任務所需（xū）的製造數據，如刀具（jù）數據、作（zuò）業計劃、機床配置信息等。部分DNC係統還具有機床狀態采集和（hé）遠程控製等功（gōng）能。

利（lì）用DNC的通信網絡可以把車間內的數控機（jī）床通過（guò）調度和運轉控製聯係在一（yī）起從而掌握（wò）整個車間的加工（gōng）情況（kuàng），便於實現（xiàn）加工物件的傳送和自動化（huà）檢測（cè）設備的連接，DNC係統連接數控設備（bèi）和上層計算機，是實現CADC/AM和計算機輔助生產管理係統(CAPMS)集成的紐帶，是實現設計製造一體化的橋（qiáo）梁。相比與FMS，DNC更注重於信息流的集成，從而避（bì）免FMS在物流上的（de）高投資，是機械加工車間實現製造自動化的較好方（fāng）式。按照CIMS的遞階（jiē）控製理論，DNC係統可以（yǐ）方便的組織為數控單元，接收來自車間的（de）作業計劃，實現（xiàn）單元內的（de）作業調度（dù）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等。因此DNC是（shì）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（zhǎn）為（wéi）FMS和CIMS。

DNC係統作為車間層控製係統的（de）一個（gè）功能（néng）單元。

DNC係統功能包括①NC程序及數（shù）據的傳遞，以某種通信協議(如Philip532等)實現通信功能;②機（jī）床狀態采集和上（shàng）報;③根據工（gōng）序計（jì）劃，自動分配NC程序及數據到相應機床;④刀具數據的分配與傳遞。

DNC係統軟件的功能（néng）模型，其（qí）中NC數據管理的主要功能是對數控數（shù）據進行管理，主（zhǔ）要有數控數（shù）據的顯示、插入、修（xiū）改、刪除、更新、鎖定(不允許更改)和打印等操作（zuò）;NC數據執行的主要功能有:數控數據在計算機和機（jī）床之間的傳送、刪除機床上的數控數據、啟動機床上的數控程（chéng）序、隨時從機床設備獲得工作狀態信息並存入數（shù）據庫，作為（wéi）運行數據采（cǎi）集模塊評價加（jiā）工過程的根據;DNC通訊接口通（tōng）過DNC協議和數據鏈路協議建立單元控製係統和CNC的連接。

基於CORBA的（de）DNC係（xì）統軟件的實（shí）現平台建立在車間層控製（zhì）係統平台的基礎上。我們將DNC係統體係結構劃分為三層的客戶/服務器結構，以將表示邏輯、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（xiàn）的（de）可移植的DNC人（rén）機接口;業（yè）務（wù）層（céng）響應用（yòng）戶(或其它的業務服務)發來的請求，執行某種業（yè）務（wù）任務，此處為由VC++來實現DNC應有程序及NC數據管理應用程序（xù）;數據（jù）層包括（kuò）數據（jù）的定義（yì）、維修、訪問和（hé）更新以及管理，並響應業務服務的數據請求，此處為經IDL功能接口定義封裝的NC局部（bù）數據庫(Access)服務器。這些層並不一定與網絡上的具體物理（lǐ）位置相對應，它們隻是概念上的層（céng），借助這些概念可以開發出健壯的、基於組件的（de）應用程序。

使（shǐ）用模型，可以把應用程序的需求分解成明確定義的（de）服務。在定義了服務之後，需（xū）要進一步創建具體的（de）物理（lǐ）組件來實現它們。根據（jù）性能（néng）和維護的需求、工作量、網絡帶（dài）寬以及其它（tā）因素，可以在（zài）網絡上靈活地部署這些組件。

DNC係統軟件中涉及到數據實體包含（hán）四類:①與製造設備硬件相關的（de）數（shù）據實體(如機床等);②與人機通訊相關（guān）的數據實體(如通訊協議實（shí）體和串口通訊實體); ③數控數據實體(如NC程（chéng）序號、刀具號、工序號);④輸入操作指令或派工單實體（tǐ）。采用麵向對（duì）象（xiàng）方法將上述實體抽象成為類，可分為能力單元類、NC機（jī）床類、 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（yàng）的分類方式，但各種分類方式都（dōu）有構成DNC係統必不可少的基本組成部分。其中主要有:

(1)DNC控製計算機，包括大容量存儲器和1/0接口;

(2)通訊介質(雙絞線，同軸電纜（lǎn）等);

(3)通訊接口;

(4)NC或CNC數控設備;

(5)軟件係統(包（bāo）括實時多（duō）任務操作係（xì）統、DNC通信軟件、DNC管（guǎn）理和監控軟件、NC程序（xù）編輯軟件、還可能有數控係統軟件)。

由（yóu）於（yú）DNC係統的多種構成形式，係統的大（dà）小和複雜程度也各（gè）不相同。DNC係統可以小到隻有一台DNC主機控製多台數控機床也可以大到（dào）包括單元層、車間層和工廠層。所以具體的DNC係統組成要根據其要求達到（dào）的目標和具體條件來決定。影響DNC係統配置的因素很多

DNC計算機的任務（wù）勞動力成本車間層管（guǎn）理計算機（jī）係統被處理信（xìn）息的層次CNC的數量車間CNC的負載所需要的柔性

但首先（xiān）應考慮工廠具體（tǐ）的（de）需求，如需要（yào）的自動化程度、信息流以及工廠的計算（suàn）機結構層次等重要（yào）因素。

DNC應（yīng）用（yòng）程序中的對象從這些類中繼承下來（lái），每（měi）個對象的（de）方法即該對象的成員函數根據相應的（de）功能需求來定義（yì）。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（jī）於CORBA的車間層（céng）控製係統需要兩種層次的互連。第一層是利用計算（suàn）機（jī）局域網技術和協議軟（ruǎn）件把由異（yì）構計算機組成的車間層控（kòng）製器、設備控製器等互連起來，第二層（céng）是（shì）在這（zhè）一互連的基礎上，實現各節點、各被控的異構製造設備(如加工中心、機器（qì）人、PLC等)之間的信息（xī）交互（hù），這（zhè）種交互通過製造信息規範(MMS)實現（xiàn）。作為車間層控製係統的一個重要組成部分，本文（wén）DNC係統的物理配置基本結構如下（xià）圖所示，主（zhǔ）計算機通過網絡介質(具有獨立（lì）IP地址的（de）終端服務器)分別連（lián）接多（duō）台CNC係統（tǒng）實（shí）現NC程序的裝卸、刀具數據的傳遞、操作命令（lìng）的下達和（hé）狀態信息的反饋。這是一種通過局域網連接起來的通信結構，它具有包（bāo）括物理層、數據鏈路層、傳輸層（céng）及應用層等的（de）四層結構，其中（zhōng）數據鏈路層采用LSV2通訊協議，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據管理，快速的NC數據傳送，以及數據傳送（sòng）所具有的更高的安全性能，且可實現（xiàn）NC機床完全自動（dòng）的、柔性的操作。引入DNC的目的在（zài）不同的企業是不同的，但通常有如下（xià）的原（yuán）因:

(1)消除程序讀入裝置（zhì）維護所需的費用;(2)減少數據輸入（rù）的錯誤;(3)簡化NC程序的管理;(4)便於生產的管理;(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（zhī）後，由於以（yǐ）上原因（yīn），通常會產生（shēng）引入DNC的需求，但從經濟和技術上綜合考慮，引（yǐn）入DNC的原則一般有:

(1)係統內的數控機床數量連接在係統（tǒng）內的數控機床數（shù）量對於係統的效率和成本的回收都（dōu）是（shì）十分重要的，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（shù）據量在數據量很大且程序的處理速度要求很快時，應考慮DNC;(3)NC程序的（de）管理NC程序管理的問題越大，就（jiù）越應當考慮采（cǎi）用DNC;(4) NC程序的長度在CNC的程序存儲器（qì）不能滿足程序的要求時，應考慮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（què）的機床上，正確的時間內，使用正確的程序加工（gōng）就越困難，但如果采用DNC就能比較容易的解決這個問題。