0 引言
制造的全球化和网络化要求作为重要制造资源的数控机床能够实现全球共享。以此为目标建立的DNC系统不仅强调车间内的信息集成，而且强调机床基于Web的远程信息发布[1-3]。采用同时具有以太网接口、串口和I/O口的BL2010单板机(ZWORLD公司产品)作为DNC控制器，构建面向网络化制造的DNC系统( PowerDNC )，是实现只具有串行通信的机床联网的一种有效途径。
1 PowerDNC系统通信结构构建方案
DNC通信是建立DNC系统的基础。不使用现场总线，把车间的以太网直接延伸到数控机床，车司的通信结构将变成Inter/Intra/Serial，从而简单了很多[3]，图1是PowerDNC系统采用的基于以太网的DNC系统通信结构。
相对于现场总线式结构，基于以太网的DNC系统通信结构减少了系统的复杂性，同时可实现车间办公自动化网络和自动化设备网络的直接连接。使车间乃至整个企业的信息网与DNC通讯网络得以统一。
图1 基于以太网的DNC系统通信结构
2 PowerDNC系统的实施体系结构模型
系统实施结构分为用户层、服务层、代理层和设备层四层。用户层为企业的数控编程人员或调度人员，也可以是没有合适数控设备的企业。用户层可通过浏览器访问服务层寻找合适的数控设备；服务层提供数控资源集成服务平台，它一方面为用户层提供数控机床的静态信息和动态信息，另一方面接收来自代理层的机床实时信息，反馈代理层的请求：代理层是实现数控机床通信的平台，接收来自服务层的制造数据并传输给设备层，同时采集来自设备层的数据并传输给服务层，是设备层的代理；设备层是指数控机床[4]服务层和代理层的构建是系统实现的关键。
3 PowerDNC系统实现的关键技术
3.1 DNC控制器的选型
构建基于以太网的DNC通信系统，关键是确定DNC控制器。DNC控制器首先应是串口服务器，其次要求适应DNC通信的要求[5]
(1)同时具有以太网接口和串行通信接口;
(2)符合车间现场的电磁环境要求;
(3)具有较大的动态存储器和较强的CPU;
(4)支持出口服务器应用软件的开发;
(5)应具有多任务开发能力，同时可以作为嵌入式Web服务器。
综合上述要求，选用ZWORLD公司生产的Wildcat BL2010型单板机用作DNC控制器。
3.2 基于以大网的DNC通信系统结构
基于以太网的DNC通信系统的物理结构如图1。通过以太网交换机构建车间以太网。通过网络服务器实现车间和Inter的连接，数控机床通过串口服务器BL2010接入车间网络。其中BL2010的串口与数控机床的串口连接；BL2010的信号输入口与数控机床的信号采集点连接。
基于以太网的DNC通信系统的信息流动模型如图2，其中DNC控制器BL2010相当于数控机床信息中转站，同时又是一个嵌入式Web服务器，实时发布机床状态信息。DNC服务器负责与DNC控制器间数控程序的交换。数控库服务器负责存储机床事件和数控程序。而网络服务器作为车间Intra和互联网Inter的网关，转发机床实时信急，从数据库中提取机床事件日志，经过分析后网络发布机床状态[5]。
图2 基于以太网的DNC通信系统的信息流动模型分页
3.3 数控资源集成服务平台体系结构
采用基于B/S模式的典型三层分布式体系结构，可以满足企业内部对数控资源管理的需要，满足企业间对数控资源管理的需要。该实施结构分为三个层次，如图3。
图3 数控资源集成服务平台伏系结构
第一层是客户层。用户通过浏览器将加工任务加入到数控机床的任务队列，并把与此相关的制造数据传输到服务器，同时可以在线浏览机床的工作状态和加工日志以及加工任务。
第二层为服务器层。系统设置了三个Web服务器，是用于存放各功能实现模块，称之为数据Web服务器，其作为中间层响应客户的需求并反馈从数据库中查询的结果和统计数据，通过JDBC实现服务器端程序和第三层的数据交流。另一个是能够实时提供机床状态的与数控机床的I/O连接的嵌入式Web服务器，即DNC控制器。通过此控制器，车间管理人员和企业合作伙伴可以实时了解机床的工作状态。最后一个是Web视频服务器，可以将摄像机拍摄图像实时网络发布。
第三层是数据库层。用于存储数控程序、机床信息和作业计划等的资源数据。
4 系统的实现
4.1 系统的软件平台
数控机床的通信平台是利用Windows下提供的网络应用程序编程接口Winsock，在VC++6.0编程环境下实现。利用BL2010 μC/OS-II实时嵌入操作系统对抢先式多任务的支持，根据DNC的通信要求，在Dynamic C Premier软件开发系统下实现了DNC串口服务器的内核设计。Web服务器选择PC服务器，选用Windows 2000 Server作为Web服务器的操作系统。选用JSP作为动态Web交互开发技术。选用Resin作为Web服务器软件。数据服务器选用SQL Server 2000，采用JDBC技术实现Web服务器与数据库的连接。
4.2 系统的应用
开发的PowerDNC系统具有数控机床管理、数控程序管理、机床状态查询、机床的统计报告和刀具管理以及制造数据的发送和接收等功能。数控编程人员通过查询机床的生产任务和机床状态确定合适的加工机床，把加工任务加入该机床的任务队列，由系统自动生成机床每日的工作计划，机床操作人员根据生产计划调用合适的数控程序来完成加工，同时由机床信息采集系统完成对机床信息的采集。图4为加工模具型腔时数控程序发送图，图5为采集的机床状态。该系统己在大连理工大学模具有限公司使用，实现了数控设备的联网，提高了数控设备的利用率，达到很好的使用效果[6]。
图4 数控程序发送图
图5 机床状态采集
5 结论
基于以太网的PowerDNC系统使车间乃至整个企业的信息网与DNC通信网络得以统一，可以满足车间各个层次的要求，达到全车间信息的完整性、通透性和一致性。而且可以直接将数控机床接入Inter，实现远程信息的传输。
参考文献
[1] 熊斌，谭建荣，何余仁，等，敏捷DNC系统的理论探讨[J].计算机集成制造系统-CIMS，1999，5(6)：1-6.
[2] 马新莉，吕坚.制造模式变迁的动力机制及其特征分析[J].辽宁工程技术大学学报，2003, 22(5)：678-681
[3] 张旭梅，刘飞，但斌.基于集成DNC技术的车间运行模式研究[J]中国机械工程，1999，10(3)：321-323
[4] 闫伟国，王敏杰，王敏锐、基于以太网和TCP/IP的DNC通信技术研究[J].大连理工大学学报，2003，43(1)：77-81.
[5] 闫伟国，王敏杰，宋满仓，等.基于以太网的数控加工信息集成技术[J]农业机械学报，2004，35(5)：185-189
[6] 闫伟国，王敏杰，李治.一种DNC信息集成系统的研究与开发[J]机床与液压.2003，16(1)：61-63.
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