数控机床DNC网络管理系统方案.docx

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数控机床DNC网络管理系统方案

1．DNC系统发展概况

   DNC是DirectNumericalControl或DistributedNumericalControl的简称，意为直接数字控制或分布数字控制。

DNC最早的含义是直接数字控制，其研究开始于本世纪六十年代。

它指的是将若干台数控设备直接连接在一台中央计算机上，由中央计算机负责NC程序的管理和传送。

当时的研究目的主要是为了解决早期数控设备（NC）因使用纸带输入数控加工程序而引起的一系列问题和早期数控设备的高计算成本等问题。

   七十年代以后，随着CNC技术的不断发展，数控系统的存贮容量和计算速度都大为提高，DNC的含义由简单的直接数字控制发展到分布式数字控制。

它不但具有直接数字控制的所有功能，而且具有系统信息收集、系统状态监视以及系统控制等功能。

   八十年代以后，随着计算机技术、通讯技术和CIMS技术的发展，DNC的内涵和功能不断扩大，与六、七十年代的DNC相比已有很大区别，它开始着眼于车间的信息集成，针对车间的生产计划，技术准备，加工操作等基本作业进行集中监控与分散控制，把生产任务通过局域网分配给各个加工单元，并使之信息相互交换。

而对物流等系统可以在条件成熟时再扩充，既适用于现有的生产环境，提高生产率，又节省了成本。

      DNC网络的应用层次见下图：

2．总体目标

2．1对数控机床实施网络集中管理模式，提高数控机床的运行效率。

2．2实现数控加工程序用计算机集中管理。

利用网络高速传送程序，减少程序准备时间。

2．3用网络监控设备运行状态，故障提示及有关档案记录。

2．4建立刀具管理系统，提高刀具利用率，监测刀具寿命及位置，降低刀具库存数量。

2．5建立刀具予调制度，通过网络传送刀具补偿数据，压缩机床对刀辅助时间。

2．6利用网络监控管理功能，提高生产管理水平。

2．7同工厂局域网联接，实现信息共享，为MRP及时提供车间现场的生产数据。

3．总体设计方案

3．1DNC系统网络构造

3．2DNC网络管理系统总体结构

3．3数控程序管理分系统

3．4刀具管理分系统

3．5机床参数管理分系统

现在，我厂的各机床的机床系统参数、系统宏程序都存在档案部门，机床出现故障时，由维修人员到档案处借用，由于维修人员对机床的文件并不十分了解，造成机床维修周期非常长。

将各机床的系统参数、系统宏程序等相关资料通过RS232接口传入DNC管理系统并自动分机床目录进行保存、管理，建立机床系统资料库，在机床CNC系统崩溃或出现故障时，可以直接从机床系统资料库下载机床系统参数或系统宏程序。

3．6生产任务管理分系统

3．6．1加工信息采集

加工信息采集分为机床I/O变量输出方式和文件输出方式。

a）机床I/O变量输出方式需要数控系统具有I/O变量输出功能支持，此功能可在数控程序开始和结束段编入I/O变量输出语句，这样就可以自动输出NC程序加工开始和加工结束的时间,由此可进行诸如零件加工数量、机床运行效率、零件加工工时等数据的汇总统计。

b）文件输出方式需要在数控机床端按规定的格式书写加工报表，并将此报表

上传，从而由计算机进行汇总分析。

两种方式特点比较如下：

I/O变量输出方式

文件输出方式

数据自动输出，不存在人为因素。

数据需要手工填写，存在人为因素。

必须与DNC网络进行集成。

用户可自行开发服务器端的程序。

输出数据内容由数控系统提供,内容单一。

输出数据用户可自行定义，内容丰富。

需要系统功能支持，旧系统无法使用。

所有系统都可以使用，具有普及的属性。

数控端无需人工操作，可减少数据误差。

存在错误的数据输入问题。

3．6．2生产任务管理

4．发展现状

4．1概述

我厂自2001年就开始着手调研、论证DNC管理系统的建设，孝感新线建设时，我厂就编写了《加工自动化分系统方案报告》，设想在我厂新线建设中融入加工自动化的思想。

并根据《数控机床网络管理系统布线方案》进行了布线工程的实施，现在，除个别机床因预埋管路漏布以外，布线工程已全部到位。

我厂现阶段使用的DNC管理系统软件为基地统一选用华洋宏公司的数控机床网络管理系统NET-DNC，经过我们多次向基地表达自己的DNC建设构想，基地有关部门将我厂联入DNC网络的CNC机床由14台增加到我28台，现在软硬件的基本框架已经构成，并且已将其数控程序管理分系统应用起来，解决了我厂数控程序现场管理的技术难题，现我厂在新制订的《数控程序管理实施细则》中，规范了该系统的应用，保证了基地两个数控加工管理标准在我厂的贯彻、实施。

4．2构建DNC网络管理系统前后状况对比

构建前

构建后

程序存储空间有限，不利于程序保存

海量存储空间，所有程序均可保存在计算机硬盘上

程序管理须专人负责，且程序管理工作复杂

计算机自动管理，提高工作效率，无人力资源占用

程序传输需由两人同时操作

工人只在数控端操作，节省人力资源

多种系统需多种传输软件，英文界面使得操作复杂

无需其它传输软件，操作简单，会使用数控即可

不能与CAD/CAM系统联接

可与企业局域网进行联接

只能进行NC程序传输，且传输距离在15米以内

亦可传输刀具参数等信息，传输距离在2～10千米

程序管理为开放式，不利于技术保密

可进行封闭式程序管理

RS-232经常插拔，硬件容易损坏，维修费用高

RS-232接口永久性连接，硬件不容易损坏

多台设备的DNC加工需要多台计算机

多台设备的DNC加工可在网络上实现

DNC方式下不能调用外部子程序

DNC方式下可以调用外部子程序

5．实施步骤

我厂现阶段联入DNC网络的CNC机床只有28台，而我厂加上普改数机床总共有44台，要想按基地标准全面实现数控程序管理，必须将剩余的数控机床全部联入DNC网络管理系统。

由于刀具管理系统需要硬件支持，并且投入工作量较大，可在现有基础上解决刀具参数的上传和下载。

广泛的兼容性：

DNC网络应兼容各种各样的数控系统，NET-DNC不仅有丰富的数控

系统类型库，而且可为特殊类型的数控系统进行扩展开发。

操作的简单性：

数控机床端进行简单的操作即可完成，无需特殊培训。

明确的交互性：

DNC系统应采用先进C/S体系，服务器端为无人值守的自动化运行

（服务器端），DNC网络系统对数控机床端（客户端）的各种任务的操作结果都应有明确的反馈信息。

超强的稳定性：

由于DNC网络是服务与整个生产车间数控机床程序管理的核心，网

络内的任何一台设备可能随时需要进行NC程序的传输或进行在线加工，因此DNC网络除了实现基本的程序双向传输功能外，更重要的是应支持所有设备的并发操作、数据的镜像操作、文件的共享管理以及广泛容错机制。

完善的功能性：

由于DNC网络可在未来作为车间生产信息的通讯平台，因此具有完

善的、前瞻性的性能将为上层的应用打下良好的基础。

1.功能扩展层应用：

刀具参数与机床参数的数据都是文本格式，因此我们可根据不同数控系统的数据排列格式及特征标识进行定义，即可使这两个参数通过DNC网络进行管理。

由于刀具参数是经常使用的工艺文件内容，而且刀具的准备又占用大量的非生产工时，因此将刀具参数进行网络化管理是十分必要的。

机床参数在一般情况下仅作为数据备份，在机床维修时可快速地进行数据恢复。

3.综合管理层应用：

分项均可通过采用北京华洋宏软件开发有限责任公司的NET-DNC系统和刀具管理系统实现，具体实现方式见以下详细说明。

一、DNC系统要求

前提：

所有需要CAPP的数据值，暂时由人工输入，但预留系统间的数据接口，在采用原有DNC网络系统模块全部基本功能基础上，满足以下要求：

解决方案：

CAPP的数据值可由NET-DNC根据企业要求的数据格式自动生成接口文件。

1.系统应具有灵活的权限管理功能。

解决方案：

NET-DNC对通讯参数、通讯日志等模块实现分级授权管理，其中权限的范围及内容可由用户自定义，

2.主控机对组网内的机床随时登录，监控机床的运行情况，（正在加工的零件名称，机床的状态是闲忙或故障）

解决方案：

进入NET-DNC系统的数控设备监控界面可监控机床的运行情况，界面如图1所示

图1

3.对组网内的机床的运行状态24小时实时监控，并汇总保存统计资料：

1）某台机床的程序运行状态，（显示相应机床的CRT加工监控页面。

）

解决方案：

（显示相应机床的CRT加工监控页面。

）的要求无法实现。

程序运行状态可通过以下方式实现。

可在NC程序中使用系统变量或I/O变量输出的功能，在NC程序的开始和结尾分别使用打印输出语句向服务器输出规定的字符或字符串，从而通过NET-DNC系统的处理记录为程序加工开始和程序加工结束，并计算程序的运行时间、加工数量等信息。

2）机床闲忙时间和开关机时间，对停机原因可以（人工）注释。

根据注释分类汇总停机时间并可打印输出。

解决方案：

通过要求工人在开启机床后和关闭机床前分别向服务器上传规定的文件来表示机床的开启和关闭操作，对于停机原因可将机床的报警号通过文件的方式上传到服务器的数据库中进行记录和管理，此要求可使用NET-DNC中的设备加工监控模块功能即可实现。

3）程序运行时间的比率。

解决方案：

通过记录某个零件第一个开始加工时间和最后一个零件的完工时间之间的差值C、此零件的单个程序运行时间与本批次累计加工数量乘积D，并通过公式得出程序运行时间的比率M，即M=D/C，并在设备加工监控模块功能的定义字段中显示。

4）机床纯加工时间的比率。

解决方案：

通过记录机床开启时间和关闭时间的差值K、此零件的单个程序运行时间与本批次累计加工数量乘积D，并通过公式得出机床纯加工时间的比率N，即N=D/K，并在设备加工监控模块功能的定义字段中显示。

5）追溯某一时间段内，机床已执行的加工程序的名称，顺序及时间，已加工零件的名称和数量。

解决方案：

每当服务器程序检测到由机床上传的加工零件有变化时，系统自动将上述信息汇总到数据库中的备注字段中，并在设备加工监控模块的窗口中予以显示，此数据亦可进行输出打印或导出到一个指定格式的文件，从而为企业的MIS系统或ERP系统提供基础数据。

6）机床的报警记录（时间和内容）

解决方案：

当某台设备出现设备报警而工人无法解决时，工人可在任意一台设备上将机床号和报警号通过一个规定的文件发送到服务器上，这是时NET-DNC可在设备维修部门的客户端计算机上弹出报警界面和声音报警，从而提醒维修人员尽快到现场进行维修，当维修人员赶到现场和维修完毕后应分别上传一个文件存档，这时NET-DNC会记录这些信息并进行管理，管理内容见以下界面如图2、图3、图4。

图2（设备报警）

图3（报警信息）

图4（维修管理）

以上这些用于统计机床利用率的数据，可分机床汇总、保存，并可打印输出。

4.利用刀具管理系统的数据，直接设定机床的刀具寿命管理功能的参数，根据监控机床刀具使用的寿命值，预先（1-2班次）反馈需要更换的刀具的机床和刀号，以及刀具类型数值。

解决方案：

通过与刀具管理系统的集成使NET-DNC在一个新零件开始加工时调出刀具管理系统数据库中的刀具寿命参数，根据与NET-DNC系统所监测到的零件加工数量值进行比较后提前将需要更换刀具的信息传递到刀具管理部门进行刀具的准备工作。

5.实现主控机对各种数控系统的NC程序的编辑，拷贝，删除和语法校验，CAM软件模拟运行，分类管理存档和固定格式的打印输出。

解决方案：

此项中的语法校验，CAM软件模拟运行是由专用的CAM软件完成，而其它需求可由NET-DNC中的程序管理部分的功能和WINDOWS中的文件管理来实现。

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