七十年代以後，隨著數控（kòng）機床(CNC)技術的不斷發展，數控係統的存貯容量和計算速度都大為提高，DNC的含義由簡單（dān）的（de）直接數字控製發展到分布（bù）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（yǐ）及係統控製等功能。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（de）內涵和功能不斷擴大，與六、七十年（nián）代的DNC相比已有很大區別，它開始著眼於（yú）車間的信息集成（chéng），針對車間的生產計劃，技術準（zhǔn）備，加工操作等基本作業進行（háng）集中監控與分散控（kòng）製，把生產任務通過局（jú）域網（wǎng）分配給各個（gè）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時再擴充，既適（shì）用於（yú）現有（yǒu）的生產環境，提高了生產率，又節（jiē）省了成本。

如上圖所示構成DNC係統的主要組成部分有:中央計算（suàn）機及外圍存儲設備、通信接口、機床及機床（chuáng）控製器。由計算機進行數據管理，從大（dà）容量的存儲器中取回（huí）零件程序並把它傳遞給（gěi）機床。然後在（zài）這兩個方向上控製信息的流動，在（zài）多台計算機間分配信息，使各機床控製器能完成各（gè）自的操作。最（zuì）後（hòu）由計算機監視並處理機床反饋。其中解決計算機與數控機床（chuáng）之間的信息交換和互聯，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送係統，因（yīn）而成本低，容易（yì）實現。由於它可以通過計算機（jī）網絡實現NC(數控)程序的直接裝載和靈活存儲，因此能（néng）:

● 消除程序讀入裝置維護所需的費用;

● 減少程序輸入的錯誤;

● 簡化NC程序的管理;

● 便於進（jìn）行生產調度和監控。

目前，DNC係統的研究尚存（cún）在以下有待解決的技術問題（tí）:①DNC係統體係（xì）結構（gòu）的開放性不強。國內大部分DNC係統局限於單一供應商（shāng）的製造設備，平台之間可移植（zhí）性差，不同應用程（chéng）序（xù）互操作能力有待提高（gāo），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（jiā）點對點式，不（bú）能很好地解決（jué）通信競爭問題; ③DND係統（tǒng）與NCP和CAD的接口功能還很（hěn）弱;④DNC係統（tǒng）控製軟件可重用性不強，需要進（jìn）行麵向對象設（shè）計和實現。本文提出了（le）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，給上述問題以（yǐ）很好的解答（dá），並實現了軟件的編（biān）製及聯機調式（shì）。

DNC係（xì）統是基於CORBA車間層控製係統（tǒng）的一個功能單（dān）元，現在的企業麵對的是一個多變的需求環境，因而車間層控製係統麵對（duì）的加工任務（wù）也是多變（biàn）的。這種變化（huà）包括生產（chǎn）零件的品種、類型、規格、產量和交貨期等（děng）多個因素的變化（huà）以（yǐ）及（jí）加工工藝（yì）路線隨生產（chǎn）任務的不同而變化（huà）等。這（zhè）就需要一個在（zài）時間和空間上都開（kāi）放的車間層控製係統體係結構（gòu），以運行（háng）於不同（tóng）硬件環境（jìng）的異構計算機係統中，同時（shí）又能適應新技（jì）術的發展，容納新設（shè）備的增加。

在基於CORBA的車間層控製係統中，構造車間信息集成和共享的公共平台是（shì）核心問題之一（yī），我們采用基於客戶/服務器結構的（de）分布式控製平台(如 Orbix)，既可（kě）以（yǐ）將傳統的遞階控製結構變換成更適合信息集成的分布或控製結構，又可適應不同（tóng）產品製造過程(離散製造或連續製造)中統一的生產（chǎn）管理（lǐ）和組織要求。

車間層控製係統總體結構分為三層:底層為係（xì）統支持層（céng），由分布式計算環境和異構網絡集成係（xì）統兩個（gè）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;中間層為開放式分布處理層，提供統一的集成通信服（fú）務，由開放式分布處理平台和應用程序接口組成（chéng），最上層為信息集成層，支持多客戶（hù）/服務器（qì）的分布式多數據庫集成係統，將現有的應用和數據信息集成到係統中。為實（shí）現控製結構的分布、數據庫的分布以及係統功能的分布，提出的車間層（céng）控製係統軟件采用基於 CORBA規範的分布式對象體係結構（gòu）。

CORBA規範主要特點是實現軟件總線結構。所謂軟件總線的功能，就（jiù）是起到類似於計算機係統硬（yìng）件總線的作用，隻要（yào）將應用模塊按總線規範作成軟插件，插入總線即可實（shí）現集成運行。實現軟件（jiàn）總線的核心（xīn）係統稱為ORB(對象請求代理器)，它不僅（jǐn）支（zhī）持標準的OMG對象模型，還（hái）具有分布進程管理（lǐ）和通信管理功能。此外， CORBA定義了IDL(Interface Definition Language)語言，以描述軟（ruǎn）件（jiàn）總線上的（de）插銷（xiāo）。IDL提供了對成員係統的封裝和成員係統之間（jiān）隔離，任何成員係統作為一（yī）個（gè）對象，通過IDL對其接（jiē）口參數進行定義（yì）和說明，就可接到ORB上，為其它係統提供服務或向其它係（xì）統（tǒng）提出請求，達到即插即用效果。

車間層（céng）控製（zhì）係統劃分為許多獨立的功能單元，每個功（gōng）能單（dān）元對應於一個（gè）包含（hán）功能接（jiē）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以透明訪問的服務以調用（yòng）該對象的私有數據，具體功能的實現被封裝在實體裏。我們將每類對象按照功能劃分（fèn）成若幹個子對象，將其設計成（chéng）為可以直接插（chā）在CORBA軟件總線上的對象插件。這些（xiē）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（de）利益（yì），既能迅速（sù）增（zēng）加對新的DBMS 的應用、增加新的用戶界麵，又能升級支持各種新功（gōng）能。

由前節所述，從DNC概（gài）念（niàn）的出現到（dào）今（jīn）天的DNC技術，不論從功能上還（hái）是內涵上都發生了很（hěn）大的變化。也正因為不斷的變化，人們對（duì）DNC的概念有著各種各（gè）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（yǒu）著不同的分類方法。

按照DNC的功能的強弱，可將其分為初始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

按DNC係統的內涵的（de）不同，可將其分為直接（jiē）DNC、分布式DNC、柔性DNC，網絡DNC、集成DNC和智能DNC等。

a) 直接DNC係統，也就是直接數字控製DNC(Direct Numerical control)，是早期（qī）的DNC概（gài）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程序的下傳到數（shù）控機床以完成零（líng）件的加工而已。

b)分布式數控（kòng）係統(Distributed Numerical Control)是隨著網絡和計算機技術的發展（zhǎn）而賦予了DNC新的內涵。不但能夠實現（xiàn）NC程序的雙向傳輸，而且具有（yǒu）係統信息采集（jí）、狀態監視和係統控製等功能。

c)柔性DNC係統是隨著DNC的發展，DNC和FMS的（de）界限越來越模糊，此時（shí）的DNC己成（chéng）為FMS中必不可（kě）少的一部分。

d)網絡DNC係統，是為了適應敏捷製造、全球製造、分布式製造和遠程製造而發（fā）展起（qǐ）來的一種DNC係統。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DNC係統，是以數控技術、計算機技術、控製技術、通信（xìn）技術和網絡技術等先進技術為基礎，把與製造過程有關的設備與上層控製計算機集成起來，從而實現製造車間製（zhì）造設備的集（jí）成控製管理以及製造設備之間、製造設備與上層計算機之間的信息交換。

f)智（zhì）能DNC係統（tǒng）是隨著（zhe）人工智能技術的發展及（jí）其在製造領域的應用而出現（xiàn）的，目的是為了克服基於知識的人工智（zhì）能的缺點，人工智能最新研究己（jǐ）經向計算智能方向發展。計算智能主要包括:模糊技（jì）術、人工神經網絡、遺（yí）傳算法等。這些智能技術的運用（yòng），必將促（cù）進智能製造技術的發展以及新的智能DNC的出現。

DNC係統設備層的不同，可以實現的（de）DNC的功（gōng）能也是不同的（de），所（suǒ）以分類工作也可以按設備（bèi）層來劃分。根據具體的設備層不同，可將其分成四（sì）種，如表1-2所示。

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

20世（shì）紀80年代後，隨著信息技術和先進製造（zào）技術的發展，DNC的功能（néng）和內涵也在不斷擴大，主要體（tǐ）現為以下兩個方麵:

目前DNC係（xì）統傳輸的不僅包括（kuò）NC程（chéng）序，而且包括執行（háng）特（tè）定生產任（rèn）務（wù）所需（xū）的製造數據，如刀具數據、作業計劃、機床配置信息（xī）等。部分DNC係統還具（jù）有機床狀態采集和遠（yuǎn）程控製（zhì）等功能。

利用DNC的（de）通信網絡（luò）可以把車（chē）間內的數控機床通過（guò）調度和運（yùn）轉控製聯係在一起從而掌握整個車間的（de）加工情況，便於實現加工物件的傳送和自動化檢測（cè）設備的連接，DNC係統連接數控（kòng）設備和上層計算機，是實現CADC/AM和計（jì）算機輔助生產管理係（xì）統(CAPMS)集成的紐帶，是實現設計製造一體（tǐ）化的（de）橋梁。相比與FMS，DNC更注重（chóng）於信息流的（de）集成，從而避（bì）免FMS在物流上的高投資，是機械加工（gōng）車間實現製造自動化（huà）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（kòng）單元，接收來自（zì）車間的作業計劃，實現單（dān）元內的作業調度和資（zī）源調度（dù）、決定零件的加工路線、監（jiān）控和（hé）統計數控設備的任務執行情（qíng）況等。因此DNC是實現信息集（jí）成製造的一（yī）個層次，既可以單獨使用，也可以繼續發展為FMS和CIMS。

DNC係統（tǒng）作為車間層控製（zhì）係統（tǒng）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（rú）Philip532等)實現通信功能（néng）;②機床狀態（tài）采集和上（shàng）報;③根據工序計劃，自動分配（pèi）NC程序及（jí）數據到相（xiàng）應機床;④刀具（jù）數據的分配與傳遞。

DNC係統軟件（jiàn）的功（gōng）能模型，其中NC數據管理的主要功能是對數控數據進行管理，主要有數（shù）控數據（jù）的顯（xiǎn）示、插入、修改、刪除、更新、鎖定（dìng）(不允許更改)和打印等操作;NC數據執行（háng）的主要功能（néng）有:數控數據在計算機和機床之間的傳送、刪（shān）除機床上的數控數據、啟動機床上的數控程序、隨時（shí）從機床設備獲得工作狀態信息並（bìng）存入數據庫，作為運行數據采集模塊評價（jià）加工過程的根（gēn）據;DNC通訊接口通過DNC協（xié）議和數據鏈路協議建立單元控製係統（tǒng）和CNC的連接。

基於CORBA的DNC係統（tǒng）軟件的實現平（píng）台建立（lì）在車間層控製係統平台的（de）基礎（chǔ）上。我們（men）將DNC係統體係結構劃分為（wéi）三層的（de）客戶/服務器結構，以將表（biǎo）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（xìn）息和（hé）收集數據，此（cǐ）處為由VB實現的可移植的DNC人機接口;業務層響應用戶(或其它的業務服務)發來的請求（qiú），執行某種業務（wù）任務（wù），此處（chù）為由VC++來（lái）實現DNC應有程（chéng）序及NC數據管理應用程序;數（shù）據（jù）層包括數據的定義、維修、訪問和更新以及管理，並響應業務（wù）服務的數據（jù）請求，此處為經（jīng）IDL功（gōng）能接口定義封裝的NC局部數據庫(Access)服務器。這些層並不一定與網絡上的具體（tǐ）物理位置相對應，它們（men）隻是概念（niàn）上的層，借助這些概念（niàn）可（kě）以開發（fā）出（chū）健壯的、基（jī）於（yú）組件（jiàn）的應用程序。

使用模型，可以把（bǎ）應用程序的需求分解成明確定義的服務。在（zài）定義了服務（wù）之後，需（xū）要進一步創建具（jù）體的物理組件來實現它們。根據性能和維護的需求、工作量、網絡帶（dài）寬以（yǐ）及其它因素，可以在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四類:①與製造設備硬件相關的數據實體(如（rú）機床等);②與人機通（tōng）訊相關的數據實體(如通訊（xùn）協議實體和串口通訊實體); ③數（shù）控數據實體(如NC程序號（hào）、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（xiàng）方法將（jiāng）上述實體抽象成（chéng）為類，可（kě）分為能力單元類（lèi）、NC機床類、 NC控製器類、通訊協議類、終端服務器類、串口通訊類、NC程序類（lèi）等。

盡管DNC有多種多樣的分類方式，但各種分類方式都有構成DNC係統必不可少的基（jī）本組成部分。其中主要有:

(1)DNC控（kòng）製計（jì）算機，包括大容量存儲器和1/0接口;

(2)通訊（xùn）介質(雙絞線，同（tóng）軸電（diàn）纜等（děng）);

(3)通訊接口;

(4)NC或CNC數控設（shè）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、NC程序編輯軟件（jiàn）、還可能有數控係統軟件)。

由於DNC係統的多種構成形式，係統的大小（xiǎo）和複雜程度也各不相同。DNC係（xì）統可以小到隻有一台DNC主機控製多（duō）台（tái）數控機床也可以大到包（bāo）括單元層、車間層和（hé）工廠層。所以具體的DNC係統組成要根（gēn）據其要求（qiú）達（dá）到的目標（biāo）和具體條件（jiàn）來決定。影響DNC係統配（pèi）置的因素很多

DNC計（jì）算機的任務勞動力成本車間（jiān）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，如需要的自（zì）動化程度、信息流以及工廠（chǎng）的計算機結構層次等重要因素。

DNC應用程序中的對象從這些類中繼承下來，每個對象的方法即該對象的成（chéng）員函數根據相應的功能需求來（lái）定義。下麵以NC機床類的定義為例（lì）:

‖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的車間層控製（zhì）係統需要兩種層次的互連。第一層是利用計（jì）算機局（jú）域網技術和協議軟件把由（yóu）異構（gòu）計算機組成的車間層控製器、設備控製器等互連起來，第（dì）二層是在這（zhè）一互連的基礎上（shàng），實現各節點（diǎn）、各被控的異構製造設備(如加工中心、機器人、PLC等)之間的（de）信息交（jiāo）互，這種（zhǒng）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DNC係統的物理（lǐ）配（pèi）置基本結構如下圖所示，主計算機通過網絡介質(具有（yǒu）獨（dú）立IP地址的終（zhōng）端服務（wù）器)分別連接（jiē）多台CNC係統（tǒng）實現NC程序的裝卸、刀具數據的傳遞、操作命令的下（xià）達和狀態信息的反饋。這是一種通過局域網連接起來的（de）通（tōng）信（xìn）結構，它具有（yǒu）包括物（wù）理（lǐ）層、數據鏈路層、傳輸層（céng）及應（yīng）用層等的四層結構，其中數（shù）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（yú）其簡單的程序（xù）數據管理，快速的NC數據傳（chuán）送，以及數（shù）據傳送所具有的（de）更高的安全性能（néng），且可實現NC機床完全自動的、柔性（xìng）的（de）操作。引入DNC的目的在不同的企業是不同的，但通常有如下的原因:

(1)消除（chú）程序讀入（rù）裝置維護所需的費用;(2)減少數據輸入的錯誤（wù）;(3)簡化（huà）NC程（chéng）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（dìng）數量的數控機床之後，由於以上原因，通常會產生引入DNC的需求，但從經濟和技術上（shàng）綜合考慮，引入DNC的原則一般有:

(1)係統內的數控機床數（shù）量連接在係（xì）統內的數控機床數（shù）量對於係統的效率和成本（běn）的回（huí）收（shōu）都是十分重要的，一般的，在係統中有4-6台NC機床或更多時，即應（yīng）考慮DNC;(2)控（kòng）製係統要處理的（de）數（shù）據量在（zài）數據量很（hěn）大且（qiě）程序的處理速度要求很快時，應考慮DNC;(3)NC程（chéng）序（xù）的（de）管（guǎn）理NC程序管理的問題越大，就越應當考慮采用DNC;(4) NC程序的長度在CNC的程序存（cún）儲器不能滿足程序（xù）的要（yào）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，在正確的機床上，正確的時間（jiān）內，使（shǐ）用（yòng）正確的程序加工就越困難，但如果采用DNC就能比較容易的解決這個問題。