【摘要】分布式数控系统（DNC）是一种将计算机与多台数控机床连接成一体的自动化控制技术，能够实现对多个数控机械装置的统一规范化、规模化、高效化的管理，是实现全自动化的基础技术，同时也是实现工厂自动化系统的关键层次。分布式数控系统具有效率高、成本低、可塑性强、可大量介入人机交互等优势，能够运用于多种类型的数控机床的加工。引入分布式数控系统的通讯技术，从而实现对多个数控机床的网络化控制，提升设备的自动化水平和生产效率。
【关键词】分布式；数控系统；通讯技术
引言
在世界经济全球化的大背景下，我国制造业企业面临来自世界范围内的市场竞争和机遇挑战，而决定我国制造业是否能够在全球市场上获取核心竞争力的关键在于产品、成本、质量以及服务四个方面[1]。生产制造车间作为制造企业“心脏”，车间的优化布局既关系到产品质量和生产成本问题，同时关系到企业整体经济效益问题。我国制造业企业引入分布式数控系统，使网络化通讯技术将整个车间数控机床有机地整合在一起，实现自动化控制与管理，增强数控机床车间自动化水平，提高设备的生产效率。
1、分布式数控系统的概况
分布式数控系统是指将若干台数控机床连接在一台中央计算机上，有中央计算机控制所有数控机床的操作，管理NC程序的传送。分布式数控系统与传统数控职能的纸带输入方式相比较，它能够避免纸带输入出现的操作不可靠问题，传统纸带输入加工程序中纸带受外界影响较大，易沾染灰尘、沙子以及油污，影响数控设备运行效率和质量，且极容易出现失误操作。纸带输入程序和穿孔输入程序运行成本较高，但是极容易出现误操作，可靠性差，需要频繁做维护保养工作。分布式数控机床能够大大提升传输速度，使用中央计算机对所有机床进行统一化、规范化的在线服务和管理，插补数据，实时分享，进而及时将数据传送给机床。
对于机床车间的系统管理来说，为了要优化制造业车间数控机床的布局，必须要选择一个科学化、规范化的运行模式。影响车间数控机床优化的因素主要体现在以下三个方面：一是生产物流。生产物流是指设备与设备间、车间与车间之间的物料流通，生产车间系统布局设计首先要研究和考虑的就是生产物流。二是车间的生产组织形式。车间内机械设备的选择、工艺技术的选择以及生产能力的规划等的总称就是车间的生产组织形式。在数字化车间优化布局中应该科学考虑加工机械、搬运设备、生产工序、设备间物料传递关系以及半成品存放地点等合理优化配置，确保产品在加工过程中路径最短、时间最快、消耗最少。三是零件工艺流程。零件工艺流程是指产品的零部件在加工、制造以及生产组织的运作环节。零件字整体的运作流程中要以确保产品质量、减少能耗为首要设计目标，为制造业提高整体经济效益奠定基础。针对数控机床车间设备较多问题，为了更好地优化车间数控机床设备，实现现代化全自动的生产管理，提升机床设备利用效率，最科学、最有效的办法就是采用分布式数控系统，实现以信息集成为主的适度自动化的集成化车间控制与管理模式。
2、分布式数控系统集成相关技术
2.1 异构型的数控系统集成
分布式数控系统中的通讯连接是将分布式数控系统主机与数控机床设备连接起来的关键，但是不同的数控机床设备通讯接口差别较大，数据协议种类繁多，给分布式数控系统的实现增添了许多麻烦。为了实现异构型的数控系统集约化管理，可以通过疏通通讯协议实现从只能硬件技术向软插件技术的转移。在动态连接数据传输过程中，为了实现主机应用程序在执行命令式可以随时调用一组服务或函数，这些动态链接是独立与应用程序人存在的，不同于静态库中的LIB中的服务函数，所以DLL无法通过连接服务器直接接入可执行文件，但是可以在可执行文件中检索出又实用价值的信息。为了解决这个问题，动态链接技术可以很好地解决这个问题，基于自身的数控系统开发具有独立的通讯动态链接，这些通讯动态链接是根据数控协议而来的，这种动态链接技术使得主席通过与设备关联性降低，维护起来更加便宜，扩展性更强。
2.2 多串口擴展
在分布式数控系统中要实现主机与多台数控机床的相互连接，在主机PC机上必须要具有COM1和COM2两个串行端口，从而实现对分布式控制系统的串口扩展。当前习惯使用的串口扩展方法是多款口的适配卡方案，主要分为两类：智能与非智能两种适配卡形式。前者使用快捷便利、扩展能力强；后者需要占用一定的系统内存空间，并要花费一定的时间按在程序上做处理。为了快捷，本次设计选择智能卡。只能多串口的适配卡自身附带有CPU的串行口扩展卡并接有ISA总线或PCI总线，下端连接串行的外设。只能适配卡浩瀚设备驱动和监控两个程序，能够完成单口和双口RAM数据移动工作，当主机或定时器中断后仍然可以继续工作，且IRO停止后，CPU仍会通过初始设置值改变中断时间。
3、分布式数控系统通讯技术的设计与实现
分布式数控系统的通讯技术的设计与实现是关键，是确保分布式控制系统和数控机床建立联系的关键。要实现二者间的互联互通，必须确保二者间有一致的通讯协议，这样才能保证数据能够井然有序地从一个节点传输至另外一个节点，反之，数据就不能在二者之间实现互通，更也不能时刻传递至任何地方，通信协议规定了双方应遵守的语法和意义。
3.1 分布式数控系统中的协议分析
分布式数控系统中额协议曾采用自上而下的方式，主要包含应用层、表示层、会话层、传输层、网络层数据链路加密层以及物理层。不同的层级有不同的功能，物理岑属于基础网站硬件，比如RS-232C规范就是属于这一层。数据链路协议层是将数据组织编辑成帧在网络上传输的。
3.2 异步串行通讯动态链接库的开发
本次使用的异步串行通讯的动态链接库运用了窗体重用和多线程技术。窗体重用技术前文有所介绍，而多线程技术是支撑通讯动态链接库的关键。当主线程与辅助线程在严格分工下，后者时刻监视串行端口，一旦发生通讯时间或错误，就会立即上报消息给主线程，并由主线程完成信息的处理。
4、结束语
我国机械制造业车间众多，在各个行业都有分布，但信息化和自动化水平不高是目前行业的共性问题，必须找到一个能够使企业和车间都焕发生命力和竞争力的控制模式。分布式数控就是一种从车间的信息集成的层面考虑的，对整个车间的数控机床进行科学化的整合与规划，这种车间数控机床控制模式适合我国制造业的实际情况，具有投资少、见效快的优势，尤其适用于小批量和多品种的制造车间，应用前景广阔。
参考文献：
[1]张建育，黄永玉，王晓珺. 基于CAN的分布式数控系统通讯技术研究[J]. 青海大学学报（自然科学版），2008，05：41-44.
[2]杨慧芳，蒋新华，聂明星. 反射内存网技术在分布式数控系统中的应用研究[J]. 计算机技术与发展，2015，03：234-237.
[3]张爱红. 基于WCF技术的数控机床分布式监控系统开发[J]. 制造业自动化，2013，12：52-54.