一种基于PDM的DNC系统研究

丁健生

摘要：提出了一种异构数控设备间的联网解决方案，实现了兼容主流数控设备的通用的NC程序传输软件。设计了一种基于PDM与DNC系统，该系统强化了DNC系统的通信功能，同时集成了PDM系统的过程管理功能。

关键词：PDM；DNC；集成化

中图分类号：F270 文献标识码：A

1 概述

DNC(Distributed Numerical Control）分布式数控系统作为车间级的一种集成控制系统，能够对车间内数控设备的联网通信、程序传输、数据采集等基本操作进行集中管理和分散控制，并且具有投资小、见效快，具有较好柔性等优点，因此被越来越多的企业所青睐。

当今制造业的信息化，对企业的信息集成度要求越来越高，传统的基于NC程序文件管理模式的DNC车间控制系统与企业其他设计、管理系统信息断层问题日益凸现出来。制造企业要想在激烈的市场竞争中获胜，必须首先解决信息断层这一制约企业信息系统集成化的瓶颈问题。

PDM(Product Data Management)产品数据管理系统是一种根据企业需求,将所有与产品相关的信息、资源、人员和过程都纳入技术和管理框架之中,实现优化运作的信息化管理技术。将PDM与DNC有效结合，将为企业解决现存的信息断层问题提供一种有效手段。

2 基于PDM的DNC系统功能设计

基于PDM的DNC系统是建立在PDM基础之上的DNC系统，既具有DNC系统的与数控设备通信功能，又能发挥PDM系统的强大的管理功能。具体功能可分为如下两大部分：

（1）联网通信功能

现代化的制造业不仅要求DNC系统能够与数控设备之间进行NC程序传输，并且要求传输过程安全高效、操作简洁。传统的计算机与数控设备一对一的NC程序传输模式需要在计算机和机床两端分别操作，消耗较长的加工准备时间，已经不能适应现代制造企业的精益生产模式。此外，基于串口的通信机制，决定了计算机与数控设备间无法相隔过远，从而在根本上限制了企业远程分布式管理的能力。为此本文设计了一种数控设备联网通信的解决方案，通过此方案，可以实现计算机与数控设备间多对多的远距离双向数据传输。

（2）NC程序过程管理功能

DNC是与数控设备直接通信的软件，位于制造企业信息化系统的底层，其功能关注于联网通讯、机床监控、NC程序传输等，但对于NC程序的管理缺乏过程控制。由于网络化制造涉及产品全生命周期的活动，强调过程管理和控制，通常采用产品数据管理(PDM)系统来管理与产品相关信息和过程，DNC所需的工艺、NC程序等制造信息可通过与PDM系统交互来获取。因此本文设计了一种实现PDM与DNC系统相集成的解决方案来实现针对NC程序的过程管理功能。

3基于PDM的DNC系统实现

（1）异构数控设备联网通信技术

NC程序传输是DNC系统最基本也是最重要的功能之一。但数控设备种类繁多，型号各异，软、硬件通信接口差别甚大。即使是同一品牌的不同型号设备，通信参数也不一样。一般主流数控设备提供的硬件通信接口，可分为串口和以太网口两大类；软件通信协议的差别，一般是通过在NC程序头和程序尾加入特殊命令字符的方式加以标识。

对于当今主流的高档数控设备，通常自带了以太网口，可直接接入工业以太网络；而早期的数控设备一般仅支持串口通信，为此本文采用了MOXA公司的NPort5110产品，该产品可实现串口转化为以太网口，从而实现数控设备联网。

软件上针对上述两种连网模式需要分别编程才能实现设备与电脑间的通信。对于自带以太网口的数控设备，一般都支持TCP/IP协议通信；而采用NPort转接的数控设备，则需要根据NPort的专用接口函数实现通信。通过研究各种主流的数控设备的通信协议，提取各通信协议的通信参数以及报头、报尾的特殊命令字符，建立通信字典，则可构造出可配置的软件通信模块，实现兼容主流数控设备的通用的NC程序传输软件。

（2）PDM与DNC系统的集成

实现基于PDM的DNC系统的关键问题在于两个系统的集成。企业的各种信息系统往往采用不同的开发语言、不同的数据库、不同的系统平台。如何在这类“异构”的系统间实现无缝集成是实现基于PDM的DNC系统的关键。

Web Service技术拥有跨平台、自描述、易于开发、易于布署等优点，因而可作为PDM与DNC系统集成的理想解决方案。首先针对原有的PDM系统及DNC系统分别开发一套Web Service接口，该接口对内封装原PDM及DNC系统的数据访问功能，对外发布开放的WebService接口。然后将该Web Service布署在企业内网服务器上。由于Web Service本质上是基于HTTP协议进行数据传输，因此可根据开发语言，将其布署在成熟的Web服务端软件上，如IIS、Tomcat等，成本较低且技术安全可靠。

当DNC系统需要获取PDM系统的相关数据时，通过调用PDM系统的Web Service接口来间接获取数据，该过程通过Web Service的实现方式可控制DNC系统的访问权限，从而实现系统间信息的安全共享。由于Web Service技术具有平台无关性，即使PDM与DNC之间为异构系统，也并不影响该方案的实施，因此，该方案可以真正实现PDM与DNC系统间的无缝集成。

结语

本文研究开发一种新型的基于PDM的网络DNC一体化系统，通过将PDM与DNC的整合，构造高效的企业信息交换平台，打破企业车间级的“信息孤岛”，使生产和设计集成化、管理和控制一体化，从而提升企业的信息化集成水平，减少信息交换过程中造成的时间浪费，提高企业的生产效率。

参考文献

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[2]李炜，张利，张建军.基于PDM的CAD/CAPP集成系统设计[J].安庆师范学院学报，2002（01）.

[3]周本华，杨华馥.基于PDM的数控机床网络管理DNC[J].制造技术与机床，2004（05).

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