1 生產的需要使我們采用了DNC網絡

　　1.1 生產中發現的主要問題

　　隨著數控機床擁有量的增加和使用水平的提高，我廠大量的精密零件逐漸采用數控機床來制造，漸漸地我們發現了下面的一些問題：

　　(1)程序管理方面的問題加工零件的種類越來越多，使得程序數量很快增加，而數控系統存儲容量有限，不得不刪除舊的程序，以便輸入新的加工程序。由于許多機床的程序僅能以數字命名，因此在程序名稱與加工內容的對應上不直觀，查找起來很不方便。重復生產時往往找不到原來用過的程序，或者需要重新輸入，占用了寶貴的機時，延誤了加工周期。

　　(2)程序輸入手段落后由于車間使用的數控機床存在多種不同的數控系統，在傳輸協議上有較大的區別。因此要采用不同的傳輸軟件來傳輸程序。更多的時候是由操作工在機編程，效率低、還要花很多時間去校驗。

　　1.2 解決問題的辦法

　　如何讓程序的管理更加規范化?如何減少程序的準備時間，讓機床有更多的時間來加工工件?生產中出現的問題迫使我們廠開始思考如何更好地使用和發揮數控機床的效率。通過調研，我們廠決定對車間使用的數控機床進行DNC網絡管理，并提出了項目的幾個實施目標：(1)實現DNC系統與CAM系統的連接、程序數據庫管理、網絡通訊和在線加工；(2)實現機床工況數據的采集和生產效率統計；(3)具有開放的數據接口，便于與MES和PDM的集成。通過選型論證，我們最終采用了北京機床所精密機電有限公司的JCSDNC來構建數控機床DNC網絡。兩年多的實際應用使我們受益非淺。現將該項目的實施情況作一簡單介紹，供同行業參考。

2 DNc網絡的實施方案

　　2.1 加工設備和CAM軟件配置情況

　　需實施DNC管理的設備共17臺，系統主要是FANUC和HEIDENHAIN兩大類．共7種型號。設備集中在一樓車間，布局如圖1所示。CAM軟件為PTC的PRO—E，程編室設在二樓。

圖1設備布局

　　2.2 網絡結構

　　由于車間的數控機床擁有量不斷增加，因此我們要求所建立的DNC網絡應該具有良好的擴展能力，并能夠實現長距離通訊以及與CAM系統的連接。圖2是該網絡的結構簡圖。

圖2 DNC嘲絡結構筒圖

　　在該網絡中采用了MOXA CN2500系列的串口服務器連接所有的機床。從二層CAM室將企業內部網延伸至一層車間，與CN2500串口服務器聯接。機床通訊網絡采用光電隔離器實現長距離傳輸，并有效地隔離機床系統與計算機網絡系統的地線。

　　2．3軟件模塊

　　本系統采用了JCSDNC V3.0軟件中的幾個模塊：NCBASE——數控程序數據庫與流程管理模塊、PowerDNC—DNC網絡服務器模塊、PowerDA--通道通訊監控與數據采集模塊、PowerDA——數控作業安排模塊、PowerEDIT——程序編輯、比較、軌跡顯示模塊、Powerstat——加工業績統計模塊。

3 采用NCBASE實現程序的集中管理與流程控制

　　數控程序數據庫與流程管理模塊NCBASE是一個可供多人在局域網上同時使用的模塊。可以將程序名與產品號、部件號、零件號、工序號關聯管理，甚至包括零件圖片、刀具表、程序極值、文件長度、生成日期等。具有快速的程序定位功能，可以在成千上萬個程序中快速地找出指定零件指定工序對應的加工程序。

　　3.1 程序存儲方法和程序命名規則

　　JCSDNC可以將數控程序保存在數據庫里，同時也保留了傳統的DNC軟件中所采用的文件夾管理程序的方式。一臺機床可以對應一個文件夾、或者多臺機床對應一個文件夾，使用時可以靈活設置。我們現在的做法是：正式生產所用的程序按照嚴格的“產品名一部件名一零件名一工序號”的方式命名，并存儲在數據庫中；臨時使用的程序一般放在文件夾中(圖3)。

圖3數控程序的存儲管理

　　3.2 程序流程管理

　　數控程序一般要經過“程序編輯一試切一鎖定一存檔”的不同階段。在JCSDNC中，按照程序所處的不同階段將程序標志為“編輯、試切、鎖定和存檔”四個狀態。

　　(1)編輯——手工或CAM編程，程序分處各編程軟件指定的文件夾中，可由程序員加載至NCBASE。

　　(2)試切——經審核可以下發到機床進行試切驗證階段的程序。

　　(3)鎖定——經試切驗證合格的從機床回傳到計算機中的程序。

　　(4)存檔——審核定型歸檔的程序。

　　程序狀態發生改變時的有關用戶、時間、改變后的狀態都實時記錄在數據庫中，必要時町以回溯其整個歷程。

4 網絡通訊實現高效準確的程序傳輸

　　JCSDNC是一個上位機無需人員值守的DNC系統，機床與計算機間通常采用“遠程指令”來聯絡。遠程指令是JCSDNC系統中約定的一些關于程序傳輸、信息查詢等命令，嵌入在一個專門用于聯絡計算機的簡短的數控程序中。使用時將該程序發送給計算機，計算機收到后根據程序中的遠程指令作響應。在JCSDNC中提供了多種程序下載方法，使用起來很方便。

　　(1)采用“遠程指令+程序文件名”調用如果數控系統具有全字符鍵盤且能熟記程序文件名的話，就可以用這種方法調用。指令格式如：／G GEARBOX-1。“／G”代表程序下載，“GEARBOX一1”為所請求的程序文件名。

　　(2)采用“遠程指令+程序流水號”調用車間中部分數控系統并不具備全字符鍵盤，如果按程序文件名調用就會出現部分字符不能輸入的情況。JCSDNC中有下面兩種方法可以方便地解決這個問題，而不需要用字符編碼的方式替代不能輸入的字符。

　　①下載程序文件目錄列表：JCSDNC可以使用遠程指令將文件目錄列表下載到數控系統中。程序目錄列表前自動加了程序下載遠程指令。目錄列表中還包含程序長度、生成日期等信息，例如：

　　％
　　Ol000
　　(／G ABC．NC一1234—2005—05—11)
　　(／G DEF．NC一1234—2005—05—11)
　　(／G GEARBOX一1．NC一1234—2005—05—11)
　　M30
　　％

　　如果要下傳GEARBOX-1程序時，只需要將前兩行刪除后再回傳給計算機就行了。這樣就解決了字符不全不能輸入文件名的問題。

　　②“遠程指令+程序流水號”調用：如果嫌輸入長串的文件名麻煩的話，還可以有更簡單的程序調用方法。由于數控程序保存在NCBASE中時除了與嚴格的文件名對應外，還有一個唯一的庫內數字編號。因此還可以采用“遠程指令+程序流水號”的方法調用。例如，剛才的GEARBOX一1程序對應的庫內編號是8099，則可以用“／N8099”來調用。我廠有臺HEIDEN．HAIN的TNC310系統，鍵盤上根本沒有字符鍵，但是利用它的編程指令也可以來實現程序下載、DNC加工等。采用的指令格式如下：

　　“L x+9999 Y+程序流水號”實現程序下載

　　“L x+9998 Y+程序流水號”實現在線加工

　　(3)采用“數控作業安排”直接接收有時侯，可利用JCSDNC中的“數控作業安排”模塊來指定數控機床一個時間段內加工所需要的程序。這時候，在數控機床側只需要按一下輸入鍵，一批程序就能依次傳輸到系統中。使用“數控作業安排”還有一個好處就是：機床側只能獲得經過作業安排所指定的程序，而不能隨意調取庫內其它程序，這對技術保密要求很嚴的工廠是很實用的功能。

5 工況數據采集的實現

　　JCSDNC中提供了利用“宏程序”自動采集工況數據的功能。實際應用時，將編好的程序利用PowerEDIT中的后置處理就可以自動添加宏指令。添加了宏指令的程序傳入到FANUC類的數控系統后，只要程序運行，DNC計算機就能自動收集到加工開始／加工結束、當前程序名／指令轉速／進給速度／刀號等工況數據。由此可以進一步利用JCSDNC中的PowerStat模塊進行機床效率、加工結果統計，生成相關圖表。工況數據的采集也為我們進一步實施車間生產管理打下了基礎。

6 實施效果

　　JCSDNC在我廠兩年多的應用表明完全達到了當初提出的幾個目標，并產生了很好的效果。主要表現在：(1)NCBASE本身就是一個專用于程序管理的小型PDM。它的應用規范了程序命名規則，嚴格了程序管理，加強了程序數據的保密性。(2)提高了程序編制、傳輸效率，壓縮了程序準備時間，提高了機床的有效利用率。(3)系統有很好的集成性。采集到的工況數據存在開放的數據庫中，可以進一步處理以及被其它管理軟件調用。