基于CORBA的DNC系统的实现

摘要:在分布式车间层控制系统开放式平台的基础上,采用面向对象方法对DNC系统进行详细功能分析和类层次设计,最终在Orbix平台上实现了三层客户服务器结构的DNC系统应用程序。

1 引言

DNC(DistributedNumericalControl)称为分布式数控,是实现CAD/CAM和计算机辅助生产管理系统集成的纽带,是机械加工自动化的又一种形式。

目前,DNC系统的研究尚存在以下有待解决的技术问题:①DNC系统体系结构的开放性不强。国内大部分DNC系统局限于单一供应商的制造设备,平台之间可移植性差,不同应用程序互操作能力有待提高,不利于系统集成；②DNC系统通信结构多为点对点式,或采用局域网加点对点式,不能很好地解决通信竞争问题；③DND系统与NCP和CAD的接口功能还很弱；④DNC系统控制软件可重用性不强,需要进行面向对象设计和实现。本文提出了基于CORBA(通用对象请求代理结构)的车间层控制系统中DNC系统,给上述问题以很好的解答,并实现了软件的编制及联机调式。

2 控制系统体系的结构

本文提出的DNC系统是基于CORBA车间层控制系统的一个功能单元,现在的企业面对的是一个多变的需求环境,因而车间层控制系统面对的加工任务也是多变的。这种变化包括生产零件的品种、类型、规格、产量和交货期等多个因素的变化以及加工工艺路线随生产任务的不同而变化等。这就需要一个在时间和空间上都开放的车间层控制系统体系结构,以运行于不同硬件环境的异构计算机系统中,同时又能适应新技术的发展,容纳新设备的增加。

在本文的基于CORBA的车间层控制系统中,构造车间信息集成和共享的公共平台是核心问题之一,我们采用基于客户/服务器结构的分布式控制平台(如Orbix),既可以将传统的递阶控制结构变换成更适合信息集成的分布或控制结构,又可适应不同产品制造过程(离散制造或连续制造)中统一的生产管理和组织要求。

我们将该车间层控制系统总体结构分为三层:底层为系统支持层,由分布式计算环境和异构网络集成系统两个子层构成,提供底层的计算机系统、网络系统和数据系统等系统级功能；中间层为开放式分布处理层,提供统一的集成通信服务,由开放式分布处理平台和应用程序接口组成,最上层为信息集成层,支持多客户/服务器的分布式多数据库集成系统,将现有的应用和数据信息集成到系统中。为实现控制结构的分布、数据库的分布以及系统功能的分布,提出的车间层控制系统软件采用基于CORBA规范的分布式对象体系结构。

CORBA规范主要特点是实现软件总线结构。所谓软件总线的功能,就是起到类似于计算机系统硬件总线的作用,只要将应用模块按总线规范作成软插件,插入总线即可实现集成运行。实现软件总线的核心系统称为ORB(对象请求代理器),它不仅支持标准的OMG对象模型,还具有分布进程管理和通信管理功能。此外,CORBA定义了IDL(InterfaceDefinitionLanguage)语言,以描述软件总线上的插销。IDL提供了对成员系统的封装和成员系统之间隔离,任何成员系统作为一个对象,通过IDL对其接口参数进行定义和说明,就可接到ORB上,为其它系统提供服务或向其它系统提出请求,达到即插即用效果。

将车间层控制系统划分为许多独立的功能单元,每个功能单元对应于一个包含功能接口定义和实体的抽象对象,每类对象的接口由属性和操作组成,由IDL定义的其它功能单元可以透明访问的服务以调用该对象的私有数据,具体功能的实现被封装在实体里。我们将每类对象按照功能划分成若干个子对象,将其设计成为可以直接插在CORBA软件总线上的对象插件。这些对象插件按照各层客户/服务器结构组成整个平台系统。这种结构可以带来长远的利益,既能迅速增加对新的DBMS的应用、增加新的用户界面,又能升级支持各种新功能。其体系结构如图1所示。

图1 车间层系统体系结构示意图

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