DNC(Direct Numerrical Control)技�(shù)即直接數(shù)字控制或分布�(shù)字控制技�(shù),是�(gòu)成網(wǎng)�(luò)化制造的最基本的一項應(yīng)用技�(shù)?;竞鉃閷庸ぷ鳂I(yè)進行分散控制與集中監(jiān)測及管理,并可全方位相互交換信息,已成為功能強大、全�、可靠的車間信息�(wǎng)�(luò)�
無論何種方式編制的數(shù)控程序都要經(jīng)過數(shù)控設(shè)備的�(shù)控裝置加以轉(zhuǎn)換、運�,形成控制數(shù)控機床運動的信息,并以脈沖的形式�(fā)給數(shù)控機床的伺服�(qū)動裝�,控制機床的各個運動部件按給定的要求動�,如各坐標運動位置及速度、主軸的啟動、停止及變速、冷卻液通斷、道具更�、工件夾�、排屑等�
早期的數(shù)控機床是將電子管接入機床的伺服系�(tǒng)作為機床的控制器,利用其布線邏輯實現(xiàn)�(shù)控功�,后來利用計算機作為機床控制器,從而形成了計算機數(shù)字控制(CNC�。當時主要利用紙帶作為數(shù)控程序載�,因此阻礙了CNC的充分利用�
�20世紀60年代,為了減少單臺數(shù)控機床程序編制和制備紙帶的工作量以及工人�(shù)�,人們開始用一臺中央計算機來控制多臺CNC機床,在中央計算機中存儲多個機床加工的零件�(shù)控程序并負責NC程序的管理和傳�,形成了直接�(shù)字控制(Direct Nnmeric Control,DNC�。這樣不但避免了計算機�(shù)控(CNC)系�(tǒng)中使用紙�,而且可以減少�(shù)控系�(tǒng)的設(shè)置時�,顯著降低機床的準備時間,提高機床利用率�
隨著CNC技�(shù)不斷�(fā)展,DNC的含義也由簡單的直接�(shù)字控制發(fā)展到分布�(shù)字控制(Distributed Numerical Control,DNC)系�(tǒng)。分布式DNC克服了直接式DNC的缺�,用一臺計算機或多臺計算機利用計算機網(wǎng)�(luò)向分布在不同地點的多臺數(shù)控機床實施綜合數(shù)字控制,傳送數(shù)控程�,數(shù)控程序可以保存在�(shù)控機床的存儲器中并能獨立工作。操作者可以收�、編輯這些程序,而不依賴中央計算�。分布式�(shù)字控制除具有直接�(shù)字控制的功能外,還具有收集系�(tǒng)信息、監(jiān)視系�(tǒng)狀�(tài)和遠程控制功��
由CAM軟件系統(tǒng)后置處理器完成的NC�(shù)�(jù)程序可通過三種方式傳送到�(shù)控機床進行�(shù)控加工:
?�?)穿孔帶
程序�(jīng)穿孔機穿制成穿孔帶,再由�(shù)控機床附帶的紙帶閱讀機將NC程序輸入到機床的控制系統(tǒng),這種方法已經(jīng)被現(xiàn)代數(shù)控機床所淘汰�
�2)磁�
將NC程序儲存于磁盤介�(zhì)�,再由機床數(shù)控系�(tǒng)附帶的磁盤驅(qū)動器將磁盤上的程序讀入到�(shù)控系�(tǒng)�
?�?)DNC傳�
DNC是利用計算機對數(shù)控機床進行直接控制的系�(tǒng)接口。通過DNC接口將計算機與數(shù)控機床連接起來,實�(xiàn)計算機與機床之間的直接通信,將NC程序直接傳送給機床�(shù)控系�(tǒng),直接控制數(shù)控機床的加工。DNC可以充分利用資源,地提高機床生產(chǎn)�,進行多臺機床同時控制,是實現(xiàn)CAD/CAM系統(tǒng)集成的必要工��
�1)紙帶機旁路式結(jié)�(gòu)
紙帶機是普通數(shù)控裝置的一個組成部�。用蚊釘在穿孔帶上編碼的所有機床指令都通過讀帶機送給機床�(shù)控裝置。在紙帶機旁路式�(jié)�(gòu)�,對�(shù)控機床所做的改變,是用中央計算機的遠程通信線路并與�(shù)控機床連接,取代讀帶機功能來傳輸NC程序。如�9.6.2-1�
這種�(jié)�(gòu)�(wěn)定性高,也較易實現(xiàn),并且當中央計算機發(fā)生故障后,利用讀帶機使數(shù)控裝置仍可獨立使�。缺點是�(shù)控裝置并未簡化,硬件成本��
�2)一般控制結(jié)�(gòu)
一般控制結(jié)�(gòu)的DNC系統(tǒng)通常具有兩級計算機分級結(jié)�(gòu),即中央計算機和NC或CNC系統(tǒng)群,DNC主機從大容量外存中調(diào)用零件程序指�,并在需要的時�?qū)⑺鼈儼l(fā)送給機床,它也接受從機床反饋的數(shù)�(jù)。這兩路信息流是實時產(chǎn)生的,每臺機床對指令的要求幾乎是在同時被滿足。同�,DNC主機對多臺NC系統(tǒng)進行分時控制,分配NC程序,還要實�(xiàn)操作指令下達和狀�(tài)信息反饋等功能,且隨時作出響�(yīng)。如�9.6.2-2�
?�?)多級控制結(jié)�(gòu)
多級DNC�(jié)�(gòu),通常為樹型結(jié)�(gòu)。底部的能力主要是面向應(yīng)用的,具有專用能�,用于完成規(guī)定的特殊任務(wù)。而頂部則具有通用能力,控制與�(xié)�(diào)整個系�(tǒng)。DNC系統(tǒng)的結(jié)�(gòu)與系�(tǒng)的規(guī)模有�(guān),可能有�、三、四級的�(jié)�(gòu),常用的是二、三級結(jié)�(gòu)�
在多級結(jié)�(gòu)中,一級是小型計算機或者是微機,并且包括自動編程語言系統(tǒng)或圖形交互編程系�(tǒng)。這一級還承擔系統(tǒng)的管�、生�(chǎn)計劃和物料需求計劃等功能�
中間一級是微型計算�,接收來自上一級系�(tǒng)的信息,也可根據(jù)下一級的�(shè)備狀�(tài),進行任務(wù)分解和調(diào)�,實時向各個設(shè)備分配加工任�(wù)及系�(tǒng)狀�(tài)信息的反饋�
層的一級一般是機床�(shù)控單�。它接收來自上一級的加工指令和控制信�,實�(xiàn)機床各坐標軸的運動及有關(guān)輔助功能的協(xié)�(diào)工作,也向上一級反饋工況信�。如�9.6.2-3�
目前,關(guān)于DNC 技�(shù)的研究,主要集中在以下兩個方��
DNC硬件接口技�(shù)研究
DNC硬件接口技�(shù)的研究主要包括下列三種形�:
1、基于CNC系統(tǒng)�(cè)的插� 該類插卡可直接插入CNC系統(tǒng)的總線插槽內(nèi),作為CNC系統(tǒng)的即插即用功能件。具有該類插卡的CNC 系統(tǒng)可直接與DNC控制主機通信或直接與LAN相聯(lián),并具有很高的傳輸速率及多種具體通信功能。例�,日本FANUC公司研制的DNC1/2接口及MAP3.0等網(wǎng)�(luò)接口:美國各大公司紛紛推出的REMXDNC、RYBEETT CAMSHARE DNC、SHOPCINK DNC等接口�
2、基于DNC主機�(cè)的插� 該類插卡可直接插入DNC主機的總線插槽內(nèi),作為DNC 主機與配有RS-232接口或紙帶閱讀機接口的中CNC系統(tǒng)�(lián)接的橋梁,通過軟件完成DNC 的主要通信功能。例�,美國Spectrum CNC Technologies公司的商品化�(chǎn)品TurboEXpress port RS232 卡及Comtrol Rocket port卡等,可直接插入通用PC機插槽內(nèi),且可同時與多臺CNC系統(tǒng)以高速進行通訊。如TurboEXpress port RS-232卡最多可�128臺CNC系統(tǒng)通信,傳輸速率可高�230400baud�
3、介于DNC主機與CNC系統(tǒng)之間DNC的聯(lián)接器
該類�(lián)接器類似于局域網(wǎng)中集線器(HUB),但其輸出口(多路)可直接與CNC 系統(tǒng)的RS-232接口互聯(lián)。而輸入口可直接與DNC 主機中的�(wǎng)卡互�(lián)。聯(lián)接器一般位于車間CNC 系統(tǒng)群的中央,以縮短與RS-232接口連線的距�。通信�(wǎng)�(luò)采用星型拓撲�(jié)�(gòu),從而避免使用手工的或電子的切換�(Switch boxes)或HUB及昂貴的多路復用�(multiplexers) 。該類聯(lián)接器同樣具有較高的傳輸速率。如上述Spectrum CNCTechnologies公司的Comtrol VS1000與VS1100控制��
國內(nèi)對于DNC硬件接口技�(shù)的研究也很活�。由于國�(nèi)存在大量80�90年代進口的FANUC-6M、SIEMEMS-810/820等系�(tǒng),只具有RS-232接口。此�,我國還存在大量的經(jīng)濟型�(shù)控系�(tǒng)。針對上述國�,國�(nèi)主要研究對象為后兩種形式,即基于DNC主機�(cè)的插卡和介于DNC 主機與CNC 系統(tǒng)之間的聯(lián)接器。如深圳研發(fā)電子有限公司研制的RS-232擴展�,類似于TurboEXpress Port RS� 232�,但功能不及該卡,最多只可與16臺CNC系統(tǒng)相聯(lián):又如重慶大學、南京航空航天大學等單位研制的以�(xiàn)場總�(如CANBUS、BitBUS �)作為與設(shè)備層中CNC 系統(tǒng)及I/O口相�(lián)的紐�,均取得了一定的效果�
DNC軟件技�(shù)的研�
在DNC技�(shù)�(fā)展初�,其功能大小主要由構(gòu)成系�(tǒng)的硬件來決定,隨著計算機通信技�(shù)及網(wǎng)�(luò)技�(shù)的發(fā)�,在硬件的要求上基本相同,并已形成了共識的DNC 通信接口商品化產(chǎn)�?,F(xiàn)在DNC的功能及特色主要由軟件來擴展,競爭的�(jié)果使得DNC功能越來越豐�、強�,使用也越來越方�、容�。如美國Spectrum CNC Technologies公司的基于Windows95�98/NT的Multi-DNC系統(tǒng)、DNC-Work公司的eXtreme DNC 軟件、英國Hitachi Seiki Systems公司的Networked DNC軟件、日本FANUC公司的DNC2系統(tǒng)、中國臺灣涌佳科技有限公司的X-DNC。其他知名的DNC軟件公司在美國就有十多家,如Advance Digital Ressearch公司的基于Windows 的Advance DNC、Cim works Gage Talker公司的Visual DNC、CIMNET公司的Shopent DNC�。這些DNC軟件大部分可通過Windows支持的TCP/IP�(xié)議與LAN或UNIX系統(tǒng)�(lián)�,實�(xiàn)CNC程序、工藝參�(shù)等數(shù)�(jù)的上/下傳遞:狀�(tài)采集(含故障信息、刀具信�)與顯示:NC程序編輯(含圖形仿真與比較�):生�(chǎn)�(diào)度與�(jiān)控:單元控制與集中管�(含生�(chǎn)訂單、設(shè)備、工�、材�、工藝文�、NC程序、數(shù)�(jù)備份、質(zhì)量等資料管理):人員分級權(quán)限:事件日志:遠程控�(含異地訪�)以及與CAD/CAMPP/CAM/MIS集成等功��
國內(nèi)DNC �(yīng)用軟件的研究也非常活�,有一定影響的�:①重慶大學研制的“基于軟插件技�(shù)的DNC通信系統(tǒng)�。其軟插件的含義為將異構(gòu)�(shù)控設(shè)備的各通信�(xié)議轉(zhuǎn)換成軟件模塊,從DNC主機中下載到與機床相�(lián)的CAN通訊卡內(nèi)的EPROM�,通過CAN主控卡實�(xiàn)異構(gòu)�(shù)控設(shè)備與DNC 主機的聯(lián)接與通信�
維庫電子�,電子知�,一查百��
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