浅谈数控机床 DNC 通信与管理系统

浅谈数控机床 DNC 通信与管理系统
摘要：随着时代的发展，生活中也越来越网络化，其中有着成本低、信息集中
度高的数控机床群为的生活带来了便利，尤其是对于企业实现CAD/CAM一体化
具有重要的意义。

目前许多企业所已采用DNC 技术，通过对数控机床DNC通信
和管理方面的研究，对其功能进行了实验和分析，也解决了联网困难的问题，制
定了新的联网方案。

关键字：数控机床；DNC 技术；通信和管理系统
引言
在加工零部件的过程中，困难的部分就是数控程序的集中化管理，详细来说，加工零部件时会产生以下问题：一是由于零件的加工过程，工作人员手工编辑输
入到数控机床的控制面板内，消耗时间较长，还有一定几率存在输入程序错误的
问题，这样就会产生不同时期生产的同一种零件必须重新手动输入加工等等，事
倍功半导致浪费时间，效率低下。

二是由于企业技术中心的工程师等人员对加工
程序的管理难以实现，更换加工零部件或更换加工刀具要重新进行加工编程。

尽
管存在以上问题，但是DNC联网系统可以实现零部件的在线加工，提高数控机床
的加工能力和效率。

同时，数据信息的传输更加准确快捷，这样通过网络就实现
了加工程序的传输，对于推进企业的无纸化生产、联网设计等具有重要意义。

对于国外来说，DNC的研究时间较早，研究的效果也非常的显著，生产出了
几款功能强大的产品。

DNC 大部分都设有专用的数控程序编辑器，工作人员可以
提交监控信息。

其中系统生成报表、显示图形、查询、读取文件的功能主要靠的
就是数据信息的维护和组织，同时实现了多线程的传输，可以将 DNC 工作站与多
台 CNC 进行相互连接。

70 年代，国家对DNC系统的研究刚刚起步，那么和国外比较来看，对于 DNC 系统的研究工作时间较晚。

随着FMS 技术传入到中国，我国大部分学者开始把目
标转向FMS 技术，冲击了DNC系统的研究。

随着时间的推移FMS 技术的不断发展，发现FMS技术的效率低下，可靠性较差等等，学者的研究目光又重新回到了DNC 系统上面，但是也没有完全放弃对于FMS技术的研究。

近几年以来，我国对
于DNC系统的相关研究与实践已经有了较大的进步，可以开发出功能特点更加完
善的DNC系统，但是，它的局限性仍然很大，可以使用的范围还是停留在有针对
性的指定用户上，商品化程度只有一点点。

1. 相关关键技术的研究
DNC技术，这项研究开始于20世纪60年代，信息的管理和发展都是由中央
计算机完成。

但是对于当时的技术发展来说，只是解决掉了纸带输入工程，效率
较低成本却比较高。

当到达20 世纪 70 年代以后，对于程序的内容和控制来说，DNC的发展为它们带来了便利，数据的存储量也在不断地增大，实现了由最初的
数字控制技术到分布式数字控制技术的发展。

到了20 世纪 80 年代以后，在互联
网技术不断发展的情况下，DNC技术的功能也在不断增大，DAC技术面的着重点
放到了车间信息集成，信息的处理方式开始与互联网相关，方便快捷的实现了信
息的相互交换。

截止到当前，DNC 技术已经逐步向物流系统迈开了步伐，只要大
胆努力的向前走，DNC技术将在的世界里发展地越来越强大。

接下来研究的是线程技术。

首先主线程是由系统自动创建的，完成主线程后，其余额外的更多线程便可以像人体细胞一样通过主线程来衍生更多。

很多人都以
为当多个线程程序运行时，线程的运行是同时的，但是实际并非如此。

线程技术
为每一个线程都提供的是时间片式的轮转方式，根据每一次的操作需求，设置确
定了各个线程对应的 CPU 时间，每个线程在时间片用完后就会交出，此时系统便
可以为下一个线程提供时间片。

那么为什么很多人以为是同时运行的呢？原来是
由于时间片在运行的过程中会有短暂的时间停留，大家才会误以为是多个线程在
同时运行，当然如果在同一时间多个线程要同时运行，就需要对运行线程的优先
级予以指定。

通过资料显示，线程有两种运行方式，分别是工作线程和用户界面
线程。

如果只是用来是只计算后台，直接使用工作线程就可以，但是如果需要实
现用户界面处理线程的创建，就要用到用户界面线程。

最后要研究的就是网络编程技术。

美国加利福尼亚大学伯克利分校在80年
代初期，研发出了 Berkeley Socket 接口。

微软公司在90年代初期，以伯克利套接字接口为模板开发了Windows Sockets 规范。

其中的API是套接字接口，对于用
户的开发和互联网运行有着很大的帮助。

它实际上指的是一个通信端口，可以实
现一个 Socket 应用程序与另一个 Socket 应用程序之间的相互通信。

Socket 同样
存在于通信域，一般情况下，它的进行的数据交换也只能与同一个域完成。

Socket 的分类分别是流式套接口、数据包套接口、原始套接口。

其中，“流式套
接口”是最完美可靠地接口，它能够保证在数据的传输过程中，效率高无重复工作。

2. DNC通信平台研究
选择多线程完成网络通信程序的编写，因为数控机床的网络传输平台都是依
靠局域网DNC通信平台来完成，需要同时和许多机床相连来进行数据的传输。

用Visual C++来完成网络通信程序的编写，采用的是网络编程接口Socket。

当数控程序发送命令后，用于连接串口服务器Socket的线程将会跟随发送建立，成功连接DNC控制器后，相对应的初始化信息在发送到串口服务的同时会启动接收线程，当这些信息被DNC 通信平台接收后，会做出针对性的反应，将数控
程序进行发送。

这些数据在已经设置好的串口进行大量的缓冲直至缓存区已存满
数据再重新恢复新的接收线程等待新的数据传送。

当接收到已设置好的串口所发
送到的大量数据后，DNC通信平台就会接着发送下一个数控程序。

所有的数据都
在通过这种方式循环发送直至所有数据都发送成功，最后一条消息成功的到DNC
通信平台。

3. DNC信息管理系统
数控机床的静态信息的管理就是数控机床信息的管理，电火花线切割机床、
数控铣床、数控车床等其他数控加工设备的数据属性、数据信息的录入、修改、
删除等都是管理系统的内容，往深处讲的静态信息还会有工作人员的信息，机床
的名称，车间的信息等等，工作人员可以查询这些静态信息从而选择适合的加工
设备。

实现多种设备和多个车间并联到企业的局域网中促使对加工设备和加工信
息的处理是DNC 技术的未来发展趋势。

在数控程序管理方面，其主要作用和特点是对数控设备的数据信息进行编辑、查询、修改、上传和模拟的功能。

工作人员在实际操作过程中，要求根据数控设
备控制系统的差异对相关数控程序进行编辑，然后将该程序上传到数据库，同时
也将其添加到工作任务列表中。

在加工任务管理方面工作人员可以对其正在加工任务进行管理，例如：查询、添加、删除其加工任务，将各种任务运行形成相应的任务单。

在机床运行状态信息采集方面，管理系统将会通过串口得到机床日常工作运
行情况，可以查看机床的加工时间、空闲时间、报警及设置方面的信息，除此之外，还能够通过串口服务器对运行状态日志进行分析并得出报告，得到机床的工
作情况及效率。

总结
本文分别从相关关键技术的研究、DNC通信平台研究、DNC信息管理系统三
方面阐述了数控机床 DNC 通信与管理系统。

DNC 技术是提高企业信息化和车间数字化的重要途径，同时也能够促进企业CAD/ CAM的实现，这项研究与设计实现
了数据的有效传输和数据的集中管理，实现了数控设备和传统计算机的信息交换，同时还可以有效实现车间加工监测信息和企业办公管理信息的在线交流与实时传输，对于工作人员来说也大大提高了他们的工作效率，可以通过这个系统和技术
实时监控机床的运行状态和加工状况。

参考文献：
[1] 万涛. 适用于网络化农业机械制造模式的数控系统的研究[J]. 农业与技术，2016
[2] 邹泽昌，杨开怀，陈忠士. 数字化技术在现代制造业中的应用及其发展趋
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代制造技术与装备，2016。