七十年（nián）代以後，隨著數控機床(CNC)技術的不斷發展（zhǎn），數控係統的（de）存貯容量和計算（suàn）速度都大為提高，DNC的含義由簡單的直接數字控製發（fā）展到分布式數字控製。它不但具（jù）有直接數字控製的所有功能（néng），而且具（jù）有係統信（xìn）息收集、係統狀態監視以及係統控製等功能。八十年（nián）代以後，隨著計算機技術、通訊技術和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相比已有很大區別，它開（kāi）始著眼於車間的信息集成，針對（duì）車間的生產計劃，技術準備，加工操作等基本作業進行（háng）集中監控與分散控製，把生產任務通過（guò）局域網分配給各個加（jiā）工單元，並使之信息相互交換。而對物（wù）流等係統可以在條件成熟時再擴充，既適用於現有的生（shēng）產環境，提高了生產（chǎn）率，又節省了成本。

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（wài）圍存儲設備、通信接（jiē）口、機床（chuáng）及機床控製器。由計算機進行數據管理（lǐ），從大容量的存儲器中（zhōng）取回零件程序並把它傳遞給機床。然後在這兩個方向上控製信息（xī）的流動，在多（duō）台計算機間分配信息，使各機床控製器能完成（chéng）各自的操（cāo）作。最後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之間（jiān）的信息交換和互聯，是DNC的核心問題（tí）。它與FMS(柔（róu）性（xìng）製造係統)的主（zhǔ）要差別是沒有自動（dòng）化物流輸送係（xì）統（tǒng），因而成本低，容易實現。由於（yú）它（tā）可以通（tōng）過計算機網（wǎng）絡實現NC(數控)程序的直（zhí）接裝載和靈（líng）活存儲，因（yīn）此能:

● 消除程序讀入裝置維護所需的費用（yòng）;

● 減（jiǎn）少程序輸入的錯（cuò）誤;

● 簡化NC程序的管理（lǐ）;

● 便於進行生產（chǎn）調（diào）度和監控（kòng）。

目前，DNC係統的研究（jiū）尚存在以下（xià）有待解決的技術問（wèn）題:①DNC係統（tǒng）體係結構的開放性不強。國內（nèi）大部分DNC係統局限於單（dān）一供應商的製造設備，平台之間可移植性差（chà），不同應用程序互操作能力（lì）有待提高，不利於係統集（jí）成;②DNC係統通信結（jié）構多為（wéi）點對點（diǎn）式，或采用局域（yù）網加點對點（diǎn）式，不能很好地解決（jué）通信競爭問題; ③DND係統（tǒng）與NCP和CAD的接口功能還很弱（ruò）;④DNC係統控製（zhì）軟件可重用性不強，需要進行麵向對象設（shè）計和實現。本文提出了基於CORBA(通用對象請求（qiú）代理結構)的車間（jiān）層（céng）控製（zhì）係統中（zhōng）DNC係統，給上述問題以很好的解答，並實現了（le）軟件的編製（zhì）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（zài）的企業麵對的是一個（gè）多變的需求（qiú）環境，因而車間層控製係統麵對的加工（gōng）任務也是多變的。這（zhè）種變（biàn）化（huà）包（bāo）括生產零件的品種、類型、規格、產量和交貨期等多（duō）個因素的變化以及加工工藝路線隨生產任務的不同而變化等。這就需要一個在時間和空間上都開放的（de）車間層控（kòng）製係統體係結構，以運行於不同硬件環境的異構計算機係統中，同時又能適應新技術的發展，容（róng）納新設備的增加。

在基於（yú）CORBA的車間層控製係統中，構造車間信息（xī）集成（chéng）和（hé）共享的公共平台是核（hé）心問（wèn）題之一，我們采用基於客戶/服務器結構的分布式控製平台(如 Orbix)，既可以將傳統的遞（dì）階控製（zhì）結（jié）構變換成更適合（hé）信息集成的分布或控製結構，又可適應不同產品製造過程(離散製造（zào）或連續製造)中統一的生產管（guǎn）理和組織要（yào）求。

車間層控製係統總體結構分為三（sān）層:底層為係統支持層，由分布式計算環（huán）境和異構網絡集（jí）成係（xì）統兩個子層構（gòu）成，提供底層的計算（suàn）機係統（tǒng）、網絡（luò）係統和數據係統等係統級功能（néng）;中間層為開（kāi）放式分布處理（lǐ）層，提供統一（yī）的集成通信服務，由開放式分布處理平台（tái）和應用程序接口組成，最上層為信息（xī）集成層，支持多客戶/服務器（qì）的分（fèn）布式多數據庫集成係統，將現（xiàn）有的應用和數據信息集成到係統中。為實現控製結構的（de）分布、數據庫的分布以（yǐ）及係統功能的分布，提出的車（chē）間層控製（zhì）係統軟件采（cǎi）用基於 CORBA規（guī）範的（de）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（de）功能（néng），就（jiù）是起到類似於計算機係統硬件總線的作用（yòng），隻要將應用模塊按總（zǒng）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（xīn）係統（tǒng）稱為ORB(對象（xiàng）請求（qiú）代理器)，它不僅支持標準的OMG對（duì）象模型，還具有分布進程管理和（hé）通信管理功能。此（cǐ）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（tǒng）的封裝和成員（yuán）係統之間隔離，任何成員係統作為一個對象，通（tōng）過IDL對其（qí）接口參（cān）數進行定義（yì）和說明，就可接（jiē）到ORB上，為其它係統提供服務或向其它係統提出請求，達到即插即用（yòng）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（néng）單元對應於（yú）一個包含功能接口定義和實體的抽象對象，每（měi）類對象的（de）接口由（yóu）屬性和操（cāo）作組成，由IDL定義的其它功能單元可（kě）以透明訪問的（de）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。我們將每類對（duì）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軟件總線（xiàn）上（shàng）的對象插件。這些對象插件按照（zhào）各層客戶/服務器結構組成整個平台（tái）係統。這種結構（gòu）可（kě）以（yǐ）帶來長遠的利益，既能（néng）迅速增加對新的DBMS 的應用、增加新的用戶界麵，又能升級支持各種新功能（néng）。

由前節所述，從DNC概念的出現（xiàn）到今天的DNC技術，不論從功能上還是（shì）內（nèi）涵上都發生了很大的（de）變化（huà）。也正因為不斷的變化，人們對DNC的概念有（yǒu）著（zhe）各種各樣的理解，從而導致（zhì）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。

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

具（jù）體（tǐ）劃（huá）分見表1-1。

表1-1DNC功能分類Category of DNC Function

	功能（néng）	複雜程度	價格
初始DNC	下傳NC程序	簡單	低廉（lián）
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（chuán）輸係統，狀態采集、反饋	中等	一般
廣義DNC	CNC程序的管理和（hé）雙向傳輸，係統狀態采集、反饋，遠（yuǎn）程（chéng）控製與車間生產管理體係	複雜	昂貴

按（àn）DNC係統的內涵的不同，可（kě）將其分為直接DNC、分布式DNC、柔性（xìng）DNC，網絡DNC、集成（chéng）DNC和智能DNC等。

a) 直接（jiē）DNC係統，也就是直接數字控製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（de）直接連接，隻是實現NC程序（xù）的下（xià）傳到數控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。不但能夠實現（xiàn）NC程序的雙（shuāng）向傳（chuán）輸，而且具有係統（tǒng）信息采集、狀（zhuàng）態（tài）監視和係統控製等功能（néng）。

c)柔性DNC係統是隨著DNC的發展，DNC和FMS的（de）界限越來（lái）越模糊，此（cǐ）時的DNC己成為FMS中必不（bú）可少的一（yī）部分。

d)網絡DNC係（xì）統，是為了適（shì）應敏（mǐn）捷製造、全（quán）球製造、分布式製造和遠程製造（zào）而（ér）發展起來的一種DNC係統。這種DNC係統的特點是（shì）更強調網絡與分布式數據（jù）庫方麵的功能與（yǔ）虛擬（nǐ）集成。

e)集成DNC係統，是（shì）以數控技術、計（jì）算（suàn）機技術（shù）、控（kòng）製技術、通（tōng）信技術和網絡技術等先進技術（shù）為（wéi）基礎，把與製造過程有關的設備與上層控（kòng）製計算機集成（chéng）起來，從而實現（xiàn）製造車間製造設備的集成控製管理以及製造設備（bèi）之間（jiān）、製造（zào）設備與上層計（jì）算機之間的信息交換。

f)智能DNC係統是隨著人工智能技（jì）術的發展及（jí）其在製造領域的應用而出現的，目的是為了克服基於知（zhī）識的人工智能的缺點，人工智能最新研究己經向計（jì）算智（zhì）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（zhè）些智（zhì）能技術的運用，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（tǒng）設備層（céng）的不（bú）同，可以實現的DNC的（de）功能也是不同的，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1-2按通信（xìn）接口分類的DNC係統Category of DNC System Based on Communication Interface

分類	通信接口（kǒu）	可實現的DNC形式	典型產品
經濟型數控係統	紙帶閱讀機接口、磁帶錄音機接口	基本DNC(外接DNC接口板)	早期（qī）單板機改裝的數控係統
無RS-232串行接口的數控係統	並（bìng）行紙帶閱讀機接口、穿孔接（jiē）口、PLC接口	DNC接口基本DNC、狹義DNC、廣義DNC(均要外接DNC接口板)	FANUC 7M
有RS-232串（chuàn）行接口的數控（kòng）係統	RS-232接口、PLC接口	基本DNC、狹義DNC、廣義DNC(外加（jiā）DNC接口（kǒu）板)	FANUC 6M CINCINNATIA2100E
有DNC通信接口的數控係統		基本DNC、狹義 DNC、廣義DNC	FANUC 0 FANUC15

20世紀80年代後，隨著信息技術和先進製造技（jì）術的發展，DNC的功能和內涵也在不斷（duàn）擴大，主要體（tǐ）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（tè）定生產（chǎn）任務所需的製造（zào）數據（jù），如刀（dāo）具數據、作業（yè）計劃、機床配（pèi）置（zhì）信息等。部分DNC係統還（hái）具（jù）有機床狀態采集和遠程控製等功能。

利（lì）用DNC的通信網絡（luò）可以把車間內（nèi）的數控機床通過調度和運轉控（kòng）製聯係在一（yī）起從而掌握整個車間（jiān）的加工情況（kuàng），便於實現加（jiā）工物件的傳送和自動化（huà）檢測設（shè）備的連接，DNC係統連接數控（kòng）設備和上層計算（suàn）機，是實現（xiàn）CADC/AM和計算機輔助生產（chǎn）管理係統(CAPMS)集成的紐帶，是實現（xiàn）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，從而避免FMS在物流上的高投資，是機械加工車間實現製造自動化的較好方式。按照CIMS的遞階控製理論，DNC係統可以方便的組織為數控單元，接收來（lái）自車間的作（zuò）業計劃，實現單元（yuán）內的作業調度和資（zī）源調度、決定零件的加工路線、監控和統計數（shù）控設備（bèi）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（cì），既（jì）可以單獨使用，也可以繼續發展（zhǎn）為FMS和CIMS。

DNC係統作為車間層（céng）控製係統的一個功能單元（yuán）。

DNC係統（tǒng）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（shí）現通（tōng）信功能;②機床狀態采集和上報;③根據工序計劃（huá），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（gōng）能模（mó）型，其中NC數據管理的主要功能是對數控數據進行管理，主要有數控（kòng）數據的顯示、插入、修改、刪除、更新（xīn）、鎖定(不允許更改)和（hé）打印等操作;NC數（shù）據執行的主要（yào）功能有:數控數據在計算機和機床之間（jiān）的（de）傳（chuán）送、刪除機床（chuáng）上的（de）數控數（shù）據、啟動機床上的數控程序（xù）、隨時（shí）從機床設備獲得（dé）工作狀態信息（xī）並存入數據庫，作為運行數據采集模塊評價加（jiā）工過程的根據（jù）;DNC通訊接口通過DNC協議和數據鏈路協議建立單元控製（zhì）係（xì）統和CNC的連接（jiē）。

基於CORBA的DNC係統軟件的實（shí）現平台建立在車間層控（kòng）製係統平台的基礎上。我們將DNC係統體係（xì）結構劃分為三（sān）層的客戶/服務器結構，以將表示邏輯、業務邏輯和數據（jù）處理（lǐ）邏（luó）輯明確劃分（fèn）開來（lái）。為此，表示層用（yòng）來表示信（xìn）息（xī）和收集數據，此（cǐ）處為由VB實現的可移植的DNC人機接口;業（yè）務層響（xiǎng）應用戶（hù）(或其它的業務服務)發來的請（qǐng）求，執行某種業務任務，此處為由VC++來（lái）實現DNC應有程序及NC數據管理應用程序（xù）;數據層包括數據（jù）的定義、維修、訪問和更新以及管理，並響應業務服務的數據請（qǐng）求，此處為經IDL功能接口定（dìng）義封裝的NC局部數據庫(Access)服務器。這些層並不一定與網絡（luò）上的具體物（wù）理位置相對應，它們隻（zhī）是概念上的層，借助（zhù）這（zhè）些概念可以開發出（chū）健壯的、基於組件的應用程序。

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

DNC係統軟件中涉及到數據（jù）實體包含四類:①與（yǔ）製造設備硬件（jiàn）相關的數據實（shí）體(如機床等);②與人機通訊相關的（de）數據實體(如通訊協議實（shí）體和串口（kǒu）通（tōng）訊實（shí）體（tǐ）); ③數控數據實體(如NC程序號、刀具號、工序號);④輸入操（cāo）作指令或派工單實體。采用麵向（xiàng）對象方法將上述（shù）實體抽象成為（wéi）類，可分為能力（lì）單元類、NC機床類、 NC控製器類、通訊協（xié）議類、終端服務器類、串口（kǒu）通訊類、NC程序類等。

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

(1)DNC控製計算機，包（bāo）括大（dà）容量存儲器和1/0接口（kǒu）;

(2)通訊介質(雙絞線，同軸電纜等);

(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（jiàn）、DNC管理和監控軟件、NC程序（xù）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係統可以小到隻有一台DNC主機控製多台（tái）數（shù）控（kòng）機床也可以大到包括單元層、車間層和工廠層。所以具體的DNC係統組成（chéng）要根據其（qí）要求達到的目標（biāo）和具體條件來（lái）決定。影（yǐng）響（xiǎng）DNC係統配置的因素很多（duō）

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

但首先應（yīng）考慮工廠具體（tǐ）的需求，如需要的自動化程度、信息（xī）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（de）對象（xiàng）從這些類中繼承下來，每（měi）個對象的方（fāng）法即該對象的成員（yuán）函數（shù）根據相應的（de）功能需求來定義。下麵（miàn）以NC機床類（lèi）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（kòng）製係統需要（yào）兩種層次的（de）互連。第一層是利用計算機局域網（wǎng）技術和協議（yì）軟件把由異構計算（suàn）機組成的車間層控製（zhì）器（qì）、設備控製器等互連起來，第二層是在這一（yī）互連的基礎上，實現各節點、各被控的異構製造設備(如加工（gōng）中心、機器人、PLC等)之（zhī）間（jiān）的信息交互，這種交互通過製造信息規範(MMS)實現。作為車間（jiān）層控製係統的一個重要組成部分，本文DNC係統的物理配置（zhì）基（jī）本結構如下圖所示，主計算機通過網絡（luò）介質(具有獨立（lì）IP地址的終端服（fú）務器)分（fèn）別連接多台CNC係統實現NC程序的裝卸、刀具數據的傳遞、操作命令的下達和狀（zhuàng）態信息的反饋。這是一種通（tōng）過局域網連接起來的通信結構，它具有包括物理層、數據鏈路層、傳輸層（céng）及（jí）應用層等的四層結構，其中數據鏈路層（céng）采用LSV2通訊協議，傳輸層（céng）采用DNC協議(如SINUMERIK或PHILIPS協議)。

DNC係（xì）統的優（yōu）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（shù）據傳送所具有的更高的安全性能，且可實現NC機床完全自動的（de）、柔性的操作。引入DNC的目的在不同的企業是不同的，但（dàn）通常有如下（xià）的原因:

(1)消除程序讀入裝（zhuāng）置維護所需的費用;(2)減少數據輸入（rù）的錯（cuò）誤;(3)簡化NC程序的管（guǎn）理（lǐ）;(4)便於生（shēng）產的管理（lǐ）;(5)增加加工係統（tǒng）的柔性。在工（gōng）廠使用了一（yī）定數量的數控機床之（zhī）後，由於以上原因，通常會產生引入DNC的需求，但從經濟和技術上綜合考慮，引入DNC的原則一般有:

(1)係統內的數控機床數量連接在係統內的數控（kòng）機床數（shù）量對於係統的效率和成本的（de）回收都是十分重要的，一般的，在係統中有4-6台NC機床或更多時，即應考慮DNC;(2)控製係統要處理的數據量在數據（jù）量（liàng）很大且程序的處理速度要求很快時，應考慮DNC;(3)NC程序的管理NC程序管理的（de）問題越大（dà），就越應（yīng）當考慮采用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（lǜ）DNC;(5)在加工中需要頻繁更換程序加工的批（pī）量越小（xiǎo），程序越小，在正（zhèng）確的（de）機床上，正確的時間內，使用正確的程（chéng）序加工就越（yuè）困難，但（dàn）如果（guǒ）采用DNC就（jiù）能比較容易的解（jiě）決這個問題。