[科普中国]-计算机直接数控系统

计算机直接数控系统就是用一台中央计算机直接控制和管理数台数控设备进行零件加工或装配的系统，也称计算机群控系统。中央计算机主要对多台数控系统进行数控加工程序和有关数据的分配，并分时监控各台数控系统的运行，这样会进一步提高数控机床的生产率。1

概念DNC最早的含义是直接数字控制，其研究开始于20世纪60年代。它指的是将若干台数控设备直接连接在一台中央计算机上，由中央计算机负责NC程序的管理和传送。当时的研究目的主要是为了解决早期数控设备因使用纸带输入数控加工程序而引起的一系列问题和早期数控设备的高计算成本等问题。

20世纪70年代以后，随着CNC技术的不断发展，数控系统的存储容量和计算速度都大为提高，DNC的含义由简单的直接数字控制发展到分布式数字控制。它不但具有直接数字控制的所有功能，而且具有系统信息收集、系统状态监视以及系统控制等功能。

20世纪80年代以后，随着计算机技术、通讯技术和CIMS技术的发展，DNC的内涵和功能不断扩大，与60年代、70年代的DNC相比已有很大区别，它开始着眼于车间的信息集成，针对车间的生产计划、技术准备、加工操作等基本作业进行集中监控与分散控制，把生产任务通过局域网分配给各个加工单元，并使之信息相互交换。而对物流等系统可以在条件成熟时再扩充，既适用于现有的生产环境，提高生产率，又节省了成本。2

基本功能DNC的基本功能是下传NC程序。随着技术的发展，现代DNC还具有制造数据传送(NC程序上传、NC程序校正文件下传、刀具指令下传、托盘零点值下传、机器人程序下传、工作站操作指令下传等)、状态数据采集(机床状态、刀具信息和托盘信息等)、刀具管理、生产调度、生产监控、单元控制和CAD/CAPP/CAM接口等功能。2

发展现状DNC接口的通讯功能主要有三种：下传NC程序；上传NC程序；系统状态采集和远程控制。只具备第一种功能的叫基本DNC；具备前两种功能的叫狭义DNC；三种功能均有的叫广义DNC。最早期的DNC用DNC主机取代纸带阅读机，因而只有下传NC程序这一种功能；20世纪80年代生产的数控系统绝大多数配有RS232C通讯接口，这类数控系统可实现上、下传NC程序这两种功能；90年代生产的数控系统很多都带有专门的DNC接口电路板，能实现上述三种功能，如FANUC0，FANUCl5，FANUCl8等系统，有的系统甚至配有MAP3.0等网络接口。

国外各大数控公司都非常重视专用DNC通讯接口软硬件的研究。如日本的FANUC公司研究了两种接口：DNC1和DNC2。DNCl采用专用控制计算机，同步方式传输，具有很高的传输速率，可完全实现实时控制；DNC2采用通用计算机，异步方式传输，速度稍低些。DNC1和DNC2均为一块标准的插件板，直接插入数控系统的总线插槽，再借助专用通讯软件即可实现广义DNC功能，DNC2有近40项具体功能。美国各大数控公司更是纷纷推出了各种DNC接口产品，如REMEX DNC，RYBETT CAMSHARE DNC以及SHOPLINKDNC等。

国内关于DNC接口技术的研究更为活跃。由于国内还存在大量早期进口的FANUC6M，FANUC7M，Sinumerik 850等不具有广义DNC功能的数控系统，因而只能在原有数控系统的基础上进行改造。如对FANUC6M和7M的DNC接口进行研究，其方法均通过研制一块专用、以8051单片机为核心、具有双向通讯功能和I/O控制功能的DNC通讯接口电路板来使所研究的数控系统具有广义DNC功能。

此外，我国还存在大量的经济型数控系统，这些系统不具有DNC功能，因而关于经济型数控系统的DNC接口的研究也很活跃。数控系统有的以MCS-51单片机为CPU，其DNC接口由MCS-51的全双工串行接口TXD和RXD经电压/电流转换和电平转换与PC机的RS232C串行口相连，实现NC程序的上下传；有的以TP-801单板机为控制器，专门研制的DNC接口电路板以8031为核心，8031的串行口经电平转换与PC机的RS232C串行接口相连，DNC接口电路板的输出电路与经济型数控系统的纸带阅读机输入接口相连，实现NC程序的下传。2

通信技术DNC的通讯技术与DNC的接口技术有些关联，但DNC通讯技术的范围要大得多。除DNC主机与数控系统的通讯外，它还包括DNC主机与上层计算机的通讯。

DNC主机与数控系统的通讯采用最多的是串行通讯，物理接口最常见的是RS232C串行通讯接口。这种方式存在通讯距离短、传输速度慢、可靠性差，只能实现点到点通讯等问题，因而人们在对这种通讯方式不断改进的基础上(如增加传输距离、扩展通讯口、转换成其他串行接口标准等)，还在积极地寻求其他通讯方式，近年来出现了现场总线(主要是Bitbus)和计算机局域网(主要是MAP3.0)，但这两种方式仍然存在实时性等问题，因而还有必要对DNC主机与数控系统的通讯技术进行深入研究，寻找一种更好的解决方法。此外，有关多数控系统的通讯竞争、大型零件同步加工和传输的实时通讯等问题也是亟待解决的问题。

DNC主机与上层控制计算机的通讯以前主要是串行通讯，随着网络技术的发展，现在主要采用计算机局域网技术。这部分的技术发展与网络技术的发展密切相关，主要有以太网(Ethernet)和MAP3.0等。2

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学