DNC系统在航天制造企业的实施和应用

    1项目背景

    上海航天设备制造总厂属于典型的航天装备制造企业，承担了我国大量重点型号的结构件数控加工任务。为了提高新产品开发能力，提高产品的质量水平，自上世纪90年代初，开始投入资金引进现代化的CNC加工设备、先进的CAD/CAM技术等组建高水平的数控车间。特别是随着企业新的精密数控厂房的建成，数控设备的逐渐增多，如何加强对它们的管理、使其发挥出最大的经济效益成了企业和车间的重要议程。

    随着计算机技术、网络技术、信息管理技术以及CAD/CAE/CAM集成化技术的逐步成熟和广泛应用，为企业实现数控设备的有效管理和设计制造一体化提供了强有力的技术手段。

    上海航天设备制造总厂为了与整体信息化建设接轨，提高管理效率，考虑采用分布式多用户DNC系统。经过多方面调研，上海航天设备制造总厂与北京兰光创新科技公司合作，引进了具有世界领先水平的CIMCO DNC-Max数控机床联网系统，成功地将所有数控机床联入企业局域网，形成了数控机床和数控程序的网络化管理，提高了管理水平。

    2 DNC的作用

    DNC(Distributed Numerical Control)分布式数字控制，是现代化机械加工车间的一种运行模式，它以数控技术、通讯技术、控制技术、计算机技术和网络技术等先进技术为基础，把与制造过程有关的设备(如数控机床等)与上层控制计算机集成起来，从而实现制造车间制造设备的集中控制管理以及制造设备之间、制造设备与上层计算机之间的信息交换。它是现代化机械加工车间实现设备集成、信息集成、功能集成，网络化管理，无纸化制造的一种新方法，是车间自动化的重要模式，是实现CAD/CAM和计算机辅助生产管理系统集成的纽带。

    具体来讲，DNC系统可以有效解决目前数控生产车间一些普遍存在的问题：

    （1）车间现有的数控系统繁杂，各系统之间所用的通讯程序也不一样，上海设备制造总厂的数控机床涉及的数控系统包括NUM、FANUC、Siemens等，每种不同的控制系统又有多种不同的型号，造成相互之间互不兼容的现状，给技术人员、操作人员的编程和应用带来很多不便，大大地限制了零件的转移加工。

    （2）通讯程序为1对1的通讯程序，不具有程序自动反应和监测功能，在进行机床与计算机的通信时，必须1个人在机床前操作机床，另一个人在计算机终端前操作通讯软件，两者交替操作。

    （3）程序传输用单机或笔记本的形式，频繁的热插热拔容易烧坏机床接口。

    （4）部分老的数控系统，内存空间有限，程序一多，机床的内存空间就不够了，大量的加工程序不得不进行反复的删除和键入，直接影响到数控机床的使用效率。

    （5）车间堆放很多电脑，工业环境恶劣，电脑寿命大大缩短，而且凌乱、不利于车间现场管理。

    （6）数控程序管理混乱，程序一般是编程员各自保管，容易丢失或误操作。

    （7）电脑上的程序和工艺卡、模型图、刀具清单等之间都是孤立保存，时间一长，容易忘记它们的对应关系，需要反复进行对照。

    （8）由于工厂管理部门或管理系统不能及时得到生产设备的实时生产状况，因而不能做出科学的生产管理计划及措施，极大地影响了工厂生产效能的发挥。

    3上海航天设备制造总厂DNC系统实施方案

    针对以上问题，经过与北京兰光创新公司技术人员交流，最终采用了如下的机床联网方式。以下是方案说明：

    3.1系统的连接方案及拓扑结构

    上海航天设备制造总厂数控车间根据自身的实际情况以及与北京兰光创新公司的探讨，确定了如图1所示的基于单串口服务器的星形拓扑结构。

    单串口服务器方案的特点是：每台串口数控设备上都分别装有一台单串口设备服务器，实现任意设备与以太网直接相联，达到在以太网上的任意一台计算机，都可以直接控制任意一台数控设备。

    其优点是：

    ·灵活性好，可以做到任意一台计算机都可以直接控制任意一台数控设备，与多串口服务器相比，数控设备控制的灵活性更大。

    ·可靠性强，因为这种连接方式是典型的星型连接，即便单串口设备服务器发生故障，只会影响一台设备。

图1 基于单串口服务器的系统网络拓扑结构

    ·不受RS232传输距离的限制，确保系统传输稳定可靠。

    缺点是：需要建设局域网，成本稍高。这一点对于上海航天设备制造总厂的新建厂房来说，局域网的铺设必不可少，因此，对成本的影响不大。