一種基于PDM的DNC系統(tǒng)研究

丁健生

摘要：提出了一種異構(gòu)數(shù)控設(shè)備間的聯(lián)網(wǎng)解決方案，實現(xiàn)了兼容主流數(shù)控設(shè)備的通用的NC程序傳輸軟件。設(shè)計了一種基于PDM與DNC系統(tǒng)，該系統(tǒng)強化了DNC系統(tǒng)的通信功能，同時集成了PDM系統(tǒng)的過程管理功能。

關(guān)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(shù)控系統(tǒng)作為車間級的一種集成控制系統(tǒng)，能夠?qū)囬g內(nèi)數(shù)控設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)通信、程序傳輸、數(shù)據(jù)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(yōu)點，因此被越來越多的企業(yè)所青睞。

當今制造業(yè)的信息化，對企業(yè)的信息集成度要求越來越高，傳統(tǒng)的基于NC程序文件管理模式的DNC車間控制系統(tǒng)與企業(yè)其他設(shè)計、管理系統(tǒng)信息斷層問題日益凸現(xiàn)出來。制造企業(yè)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(yè)信息系統(tǒng)集成化的瓶頸問題。

PDM(Product Data Management)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是一種根據(jù)企業(yè)需求,將所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息、資源、人員和過程都納入技術(shù)和管理框架之中,實現(xiàn)優(yōu)化運作的信息化管理技術(shù)。將PDM與DNC有效結(jié)合，將為企業(yè)解決現(xiàn)存的信息斷層問題提供一種有效手段。

2 基于PDM的DNC系統(tǒng)功能設(shè)計

基于PDM的DNC系統(tǒng)是建立在PDM基礎(chǔ)之上的DNC系統(tǒng)，既具有DNC系統(tǒng)的與數(shù)控設(shè)備通信功能，又能發(fā)揮PDM系統(tǒng)的強大的管理功能。具體功能可分為如下兩大部分：

（1）聯(lián)網(wǎng)通信功能

現(xiàn)代化的制造業(yè)不僅要求DNC系統(tǒng)能夠與數(shù)控設(shè)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(tǒng)的計算機與數(shù)控設(shè)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(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代制造企業(yè)的精益生產(chǎn)模式。此外，基于串口的通信機制，決定了計算機與數(shù)控設(shè)備間無法相隔過遠，從而在根本上限制了企業(yè)遠程分布式管理的能力。為此本文設(shè)計了一種數(shù)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)通信的解決方案，通過此方案，可以實現(xiàn)計算機與數(shù)控設(shè)備間多對多的遠距離雙向數(shù)據(jù)傳輸。

（2）NC程序過程管理功能

DNC是與數(shù)控設(shè)備直接通信的軟件，位于制造企業(yè)信息化系統(tǒng)的底層，其功能關(guān)注于聯(lián)網(wǎng)通訊、機床監(jiān)控、NC程序傳輸?shù)?，但對于NC程序的管理缺乏過程控制。由于網(wǎng)絡(luò)化制造涉及產(chǎn)品全生命周期的活動，強調(diào)過程管理和控制，通常采用產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)系統(tǒng)來管理與產(chǎn)品相關(guān)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(tǒng)交互來獲取。因此本文設(shè)計了一種實現(xiàn)PDM與DNC系統(tǒng)相集成的解決方案來實現(xiàn)針對NC程序的過程管理功能。

3基于PDM的DNC系統(tǒng)實現(xiàn)

（1）異構(gòu)數(shù)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)

NC程序傳輸是DNC系統(tǒng)最基本也是最重要的功能之一。但數(shù)控設(shè)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(shè)備，通信參數(shù)也不一樣。一般主流數(shù)控設(shè)備提供的硬件通信接口，可分為串口和以太網(wǎng)口兩大類；軟件通信協(xié)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(shù)控設(shè)備，通常自帶了以太網(wǎng)口，可直接接入工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)；而早期的數(shù)控設(shè)備一般僅支持串口通信，為此本文采用了MOXA公司的NPort5110產(chǎn)品，該產(chǎn)品可實現(xiàn)串口轉(zhuǎn)化為以太網(wǎng)口，從而實現(xiàn)數(shù)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。

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

（2）PDM與DNC系統(tǒng)的集成

實現(xiàn)基于PDM的DNC系統(tǒng)的關(guān)鍵問題在于兩個系統(tǒng)的集成。企業(yè)的各種信息系統(tǒng)往往采用不同的開發(fā)語言、不同的數(shù)據(jù)庫、不同的系統(tǒng)平臺。如何在這類“異構(gòu)”的系統(tǒng)間實現(xiàn)無縫集成是實現(xiàn)基于PDM的DNC系統(tǒng)的關(guān)鍵。

Web Service技術(shù)擁有跨平臺、自描述、易于開發(fā)、易于布署等優(yōu)點，因而可作為PDM與DNC系統(tǒng)集成的理想解決方案。首先針對原有的PDM系統(tǒng)及DNC系統(tǒng)分別開發(fā)一套Web Service接口，該接口對內(nèi)封裝原PDM及DNC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問功能，對外發(fā)布開放的WebService接口。然后將該Web Service布署在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器上。由于Web Service本質(zhì)上是基于HTTP協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸，因此可根據(jù)開發(fā)語言，將其布署在成熟的Web服務(wù)端軟件上，如IIS、Tomcat等，成本較低且技術(shù)安全可靠。

當DNC系統(tǒng)需要獲取PDM系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)時，通過調(diào)用PDM系統(tǒng)的Web Service接口來間接獲取數(shù)據(jù)，該過程通過Web Service的實現(xiàn)方式可控制DNC系統(tǒng)的訪問權(quán)限，從而實現(xiàn)系統(tǒng)間信息的安全共享。由于Web Service技術(shù)具有平臺無關(guān)性，即使PDM與DNC之間為異構(gòu)系統(tǒng)，也并不影響該方案的實施，因此，該方案可以真正實現(xiàn)PDM與DNC系統(tǒng)間的無縫集成。

結(jié)語

本文研究開發(fā)一種新型的基于PDM的網(wǎng)絡(luò)DNC一體化系統(tǒng)，通過將PDM與DNC的整合，構(gòu)造高效的企業(yè)信息交換平臺，打破企業(yè)車間級的“信息孤島”，使生產(chǎn)和設(shè)計集成化、管理和控制一體化，從而提升企業(yè)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(yè)的生產(chǎn)效率。

參考文獻

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