一種基于PDM的DNC系統研究

丁健生

摘要：提出了一種異構數控設備間的聯網解決方案，實現了兼容主流數控設備的通用的NC程序傳輸軟件。設計了一種基于PDM與DNC系統，該系統強化了DNC系統的通信功能，同時集成了PDM系統的過程管理功能。

關鍵詞：PDM；DNC；集成化

中圖分類號：F270 文獻標識碼：A

1 概述

DNC(Distributed Numerical Control）分布式數控系統作為車間級的一種集成控制系統，能夠對車間內數控設備的聯網通信、程序傳輸、數據采集等基本操作進行集中管理和分散控制，并且具有投資小、見效快，具有較好柔性等優點，因此被越來越多的企業所青睞。

當今制造業的信息化，對企業的信息集成度要求越來越高，傳統的基于NC程序文件管理模式的DNC車間控制系統與企業其他設計、管理系統信息斷層問題日益凸現出來。制造企業要想在激烈的市場競爭中獲勝，必須首先解決信息斷層這一制約企業信息系統集成化的瓶頸問題。

PDM(Product Data Management)產品數據管理系統是一種根據企業需求,將所有與產品相關的信息、資源、人員和過程都納入技術和管理框架之中,實現優化運作的信息化管理技術。將PDM與DNC有效結合，將為企業解決現存的信息斷層問題提供一種有效手段。

2 基于PDM的DNC系統功能設計

基于PDM的DNC系統是建立在PDM基礎之上的DNC系統，既具有DNC系統的與數控設備通信功能，又能發揮PDM系統的強大的管理功能。具體功能可分為如下兩大部分：

（1）聯網通信功能

現代化的制造業不僅要求DNC系統能夠與數控設備之間進行NC程序傳輸，并且要求傳輸過程安全高效、操作簡潔。傳統的計算機與數控設備一對一的NC程序傳輸模式需要在計算機和機床兩端分別操作，消耗較長的加工準備時間，已經不能適應現代制造企業的精益生產模式。此外，基于串口的通信機制，決定了計算機與數控設備間無法相隔過遠，從而在根本上限制了企業遠程分布式管理的能力。為此本文設計了一種數控設備聯網通信的解決方案，通過此方案，可以實現計算機與數控設備間多對多的遠距離雙向數據傳輸。

（2）NC程序過程管理功能

DNC是與數控設備直接通信的軟件，位于制造企業信息化系統的底層，其功能關注于聯網通訊、機床監控、NC程序傳輸等，但對于NC程序的管理缺乏過程控制。由于網絡化制造涉及產品全生命周期的活動，強調過程管理和控制，通常采用產品數據管理(PDM)系統來管理與產品相關信息和過程，DNC所需的工藝、NC程序等制造信息可通過與PDM系統交互來獲取。因此本文設計了一種實現PDM與DNC系統相集成的解決方案來實現針對NC程序的過程管理功能。

3基于PDM的DNC系統實現

（1）異構數控設備聯網通信技術

NC程序傳輸是DNC系統最基本也是最重要的功能之一。但數控設備種類繁多，型號各異，軟、硬件通信接口差別甚大。即使是同一品牌的不同型號設備，通信參數也不一樣。一般主流數控設備提供的硬件通信接口，可分為串口和以太網口兩大類；軟件通信協議的差別，一般是通過在NC程序頭和程序尾加入特殊命令字符的方式加以標識。

對于當今主流的高檔數控設備，通常自帶了以太網口，可直接接入工業以太網絡；而早期的數控設備一般僅支持串口通信，為此本文采用了MOXA公司的NPort5110產品，該產品可實現串口轉化為以太網口，從而實現數控設備聯網。

軟件上針對上述兩種連網模式需要分別編程才能實現設備與電腦間的通信。對于自帶以太網口的數控設備，一般都支持TCP/IP協議通信；而采用NPort轉接的數控設備，則需要根據NPort的專用接口函數實現通信。通過研究各種主流的數控設備的通信協議，提取各通信協議的通信參數以及報頭、報尾的特殊命令字符，建立通信字典，則可構造出可配置的軟件通信模塊，實現兼容主流數控設備的通用的NC程序傳輸軟件。

（2）PDM與DNC系統的集成

實現基于PDM的DNC系統的關鍵問題在于兩個系統的集成。企業的各種信息系統往往采用不同的開發語言、不同的數據庫、不同的系統平臺。如何在這類“異構”的系統間實現無縫集成是實現基于PDM的DNC系統的關鍵。

Web Service技術擁有跨平臺、自描述、易于開發、易于布署等優點，因而可作為PDM與DNC系統集成的理想解決方案。首先針對原有的PDM系統及DNC系統分別開發一套Web Service接口，該接口對內封裝原PDM及DNC系統的數據訪問功能，對外發布開放的WebService接口。然后將該Web Service布署在企業內網服務器上。由于Web Service本質上是基于HTTP協議進行數據傳輸，因此可根據開發語言，將其布署在成熟的Web服務端軟件上，如IIS、Tomcat等，成本較低且技術安全可靠。

當DNC系統需要獲取PDM系統的相關數據時，通過調用PDM系統的Web Service接口來間接獲取數據，該過程通過Web Service的實現方式可控制DNC系統的訪問權限，從而實現系統間信息的安全共享。由于Web Service技術具有平臺無關性，即使PDM與DNC之間為異構系統，也并不影響該方案的實施，因此，該方案可以真正實現PDM與DNC系統間的無縫集成。

結語

本文研究開發一種新型的基于PDM的網絡DNC一體化系統，通過將PDM與DNC的整合，構造高效的企業信息交換平臺，打破企業車間級的“信息孤島”，使生產和設計集成化、管理和控制一體化，從而提升企業的信息化集成水平，減少信息交換過程中造成的時間浪費，提高企業的生產效率。

參考文獻

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