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1、第二章 DNC系统 2 . 1 概述2 . 1 . 1 DNC定义DNC是用一台或多台计算机，对多台数控设备实施综合控 制的一种方法，是机械制造系统的一个重要发展。DNC系统属 于自动化制造系统的一种模式。 2 . 1 . 2 DNC发展过程 群控（Direct Numerical Control） 直接数字控制（Direct Numerical Control），也有人称它 为“群控” （60s） 分布式数控（Distributed Numerical Control ）DNC系统实施分级控制，CNC计算机直接控制生产机床 并与DNC系统主机进行信息交互，DNC主机也可与其它计算 机进行信息
2、的交互。DNC系统配置的这种发展，使DNC的含 义由直接数控变为分布式数控（Distributed Numerical Control ）。（70s） 柔性DNC（Flexible Distributed Numerical Control ）DNC系统不仅用计算机来管理、调度和控制多台NC机 床，而且还与CAD/CAPP/CAM、物料输送和存贮、生产计 划与控制相结合，形成了柔性分布式数字控制（Flexible Distributed Numerical Control：FDNC）系统。 （80s）2 . 2 DNC系统的组成、功能221 DNC系统的组成 DNC控制计算机 数据通讯系统 D
3、NC接口 NC或CNC装置 软件系统软件系统包括实时多任务操作系统、DNC通信软件、DNC 管理和监控软件、NC程序编辑软件等。有时需要数据库管理 系统、图形输入与编辑软件、刀具轨迹模拟和DNC接口管理软 件等。 解决计算机与数控机床之间的信息交换和互联，是 DNC的核心问题 通 信 系 统DNC应用软件设备层DNC接口NC . . . . . .DNC接口NC DNC接口NC DNC接口NC DNC控制计算机NC程序库DNC的组成 222 DNC系统中的数据流 DNC接口CDGBAFA - 零件NC程序及机床号； B - 对用户的认可信号; C - 零件程序; D - NC程序与控制命令;
4、E - 对设备的控制信号; F - 设备状态反馈信号; G - DNC接口反馈信息。NC设备NC程序库E通信系统DNC控制计算机操作员或应用程序223 DNC系统的主要功能 目前多数DNC系统仅包括前三项功能，同时包括第四项 功能的DNC还不多见。由于DNC系统的上述功能都是在 DNC管理与控制软件（包括DNC接口软件）支持下完成的 ，因此DNC系统的功能实际上也是DNC管理与控制软件应 具有的功能。 NC程序的上载与下载； NC程序存储与管理； 系统的简单控制与调度； 系统状态信息的采集、处理和报告； 根据生产作业计划进行生产调度与控制； 计划、工装（刀具、量具、夹具）信息、物料数据的集成
5、化生产管理。23 DNC系统的控制结构 DNC系统的一般结构 NC/CNC机床NC/CNC机床数 据 通 信 系 统DNC控制计算机 多级DNC结构 第三级第二级第一级三级DNC系统结构1212mn多级DNC结构，通常为树型结构。一般来说，底部的能 力主要面向应用，具有专用的能力，用于完成规定的特殊任 务。而顶部则具有通用的能力，控制与协调整个系统。DNC 系统的结构与系统的规模有关，可能有二、三、四级的结构 ，常用的是二、三级结构，以三级为居多。 最高级：自动编程、系统管理、生产计划和物料需求计划 等项功能。 中间级：接收来自上一级系统的指令信息，也可根据下一 级的设备状态，进行任务分解和调
6、度，实时地向各个设备 分配加工任务及一些统计信息和系统状态信息的反馈。 设备级：一般都是机床控制单元，它接受来自上一级的加 工指令和控制信息，实现机床各坐标轴的运动及有关辅助 功能的协调工作。也可向上一级反馈工况信息。 24 DNC通信系统的物理连接 采用RS232C或RS422 采用RS-232C或RS422连接方式实现起来比较方便，成本也比较低， 但也带来以下一些问题：（1）传输距离短。如RS-232C的传输距离不超过50m，20mA电流环和RS-422/RS-423为1000m左右；（2）传输不够可靠。这些接口和连接电缆的抗干扰能力较差，而且其传输过程的检错功能较弱；（3）传输速率低，实
7、时性差，响应速度慢；（4）系统规模有限。由于一台计算机不可能提供很多串行接口，所连设备很有限，因此整个系统的规模就不可能很大；（5）电缆费用高，系统复杂性增加。每台设备都需一条来自DNC主机的通信电缆，因此整个系统的电缆费用很大，而且导致系统环境的复杂性也大大增加。（6）系统的扩展不容易。当系统需扩充时，不但要修改系统软件，而且也要更改硬件。 采用计算机网络通信接口 新一代的CNC装置为了能连入到DNC、FMS中设置了 可直接与网络连接的专用通讯微处理器接口，通过该接口可 以把数控设备连接在工业局域网（LAN）中。网络通信协议 大多采用ISO开放系统互联参考模型七层结构为基础的有关 协议。 专
8、用网络：DATAHIGHWAY（DH）、（DH+） MAP网和工业以太网：FANUC、Simens、AB等 。 现场总线（Field Bus）- 结构简单、协议直观；- 价格低廉、性能稳定；- 实时性较高，抗干扰能力强，适用与工业现场通信。 DeviceNET CNC网络设置设置联网CNC的IP地址、端口地址CNC状态监视加工状态：加工中、空闲、报警、故障信息联网状态：联机、脱机位置信息：绝对位置、相对位置、机械位置、剩余移动量、 进给速度 历史记录：报警历史记录、操作履历CNC远程控制显示各种机床参数设置各种机床参数显示NC程序各种信息：如内存大小，程序数等选择NC程序：选择当前加工程序、查
9、找任意NC程序编辑NC程序：编辑CNC系统中的NC程序删除NC程序：直接删除CNC系统中的NC程序清除报警历史记录清除操作履历系统复位：通过远程CNC复位远程启动：通过远程启动加工远程暂停：通过远程暂停加工 DNC网络结构图形式一 DNC网络结构图形式二 DNC网络结构图形式三 混合通信接口 混合通信接口实际上就是前几种方式的混合。例如 计算机网络与RS-232C、RS422、RS485混合。 RS-422 RS-422RS-232C工作站计算机多串口设备CNCCNCNC或CNCN CRS-422RS-232CCNCDNC主计算机DNC网络接口CNC第一种连接第二种连接工业以太网25 DNC系
10、统实例 大隈DNC计算机编程机DNC控制器CNC机床 良好的通信功能可以通信联网最多达16台数控设备，并可与4台数控设备同时通信，速率达89300bps；传送方式多样，可一次传送、逐次传送、同时传送。 良好数据存储和管理功能具有对数据进行有效的管理功能。 调度功能根据加工件数、交货期，生成对每台数控机床传送NC程序的调度指令。 生产计划功能根据加工时间、作业时间及DNC的调度指令自动生成生产计划一览表。 无人运转功能实现夜间的无人操作。特点： 江西江铃齿轮股份有限公司DNCCAD/CAPP工艺路线车间控制器单元控制器DNC控制器计划需求管理CNC机床1. . . . . . .NC程序管理NC
11、程序生产计划 计划完成情况生产计划系统CNC机床n设 备 层单 元 层车 间 层公 司 层物料管理工装工具管理计划完工管理设备管理 质量管理综合查询机床运行状态ERP工 作 站 层交换机Hub1DNC-1 DNC-2WS1 WS2 WS3 WS5 DNC-1WS6 DNC-2Hub2交换机WS7 WS8 WS9DNC-3DNC-2DNC-1DNC-3齿轮车间热处理车间壳体车间设备1设备n 设备1设备n设备1设备n设备1设备n 设备1设备n 设备1设备nWS4维修站 WS10 工具库 WS11数据库服务器计算中心1000M1000M数控班组车间现场HUB或交换机智能 多串 口卡16路数 据采集
12、卡信号 处理板NC机床NC机床16路数 据采集 卡信号 处理板16路 数据采 集卡NC机床剃齿班组NC机床其它机床NC机床1000M2 6 DNC系统发展趋势 开放式数控系统中PC与CNC的融合；生产管理技术与DNC的集成 ；由直接数控和分布式数控向柔性分布式数控发展；基于标准化、通用化的DNC平台产品 ；应用高速数据通信技术、无线技术及现场总线 ；DNC系统和INTERNET技术结合实现异地设计和异地制造。 第二章思考题1、 DNC系统的定义、基本组成和功能分别是什么？2、 DNC通信系统的物理连接方式有哪几种？它们的优点和不足是什么？3、 根据我国制造业目前的实际情况，在企业进行技术改造中你认为DNC技术具有什么样的优势？
