對整個送料（liào）－衝（chōng）壓運（yùn）動而言，完整工作周期可縮短 s，生產（chǎn）效率可提高 e，分別如（rú）式 ( 1) 和式 ( 2) 所示。

2 控（kòng）製係統（tǒng）

2. 1 通信方式

由於壓力機采（cǎi）用（yòng）支持 EtherCAT 總線的 PC 控製技術，且送料機需要進行多軸伺服控製，因此送（sòng）料機控製器也（yě）采用德國倍福 PC 控製技術，不僅（jǐn）便於在送料（liào）機上實（shí）現 HMI、PLC 和 NC 的 “All－In－One”集成控製，而且便於在送料（liào）機與壓力機之間通過 EtherCAT 總線實現控製器間的信息通信（xìn），如圖 4 所示。

壓力機與送料機之間的通信連接非常簡單，將兩（liǎng）台控製器（qì）之間的 ＲJ45 網絡（luò）接（jiē）口通過 EtherCAT 總線連接即可。

綜（zōng）合考慮編程工作量和通信效率，在兩台倍福控製器之間采用 ＲT－Ethernet 通信方式，不采用 ADS 通信方式。

采用 ＲT－Ethernet 通（tōng）信時，還需對（duì）兩台控製器進行配（pèi）置，例如將兩台控製器分別定義為（wéi）網絡發布機和（hé）網絡接受機，定義網絡變（biàn）量和（hé）各自的（de） PLC 變量，並將網絡變量（liàng）與 PLC 變量連接與激活等。

2. 2 通信信息

為了保證送料機與壓力機之間的安全運行（háng）與信息交互，兩者之間需要交互的信息（xī）應該包括: 運行狀態信息，例如正常運行狀態還是故障報警（jǐng）狀態; 工作模式（shì）信息，例如壓力機處於 “單次”模式（shì）還是 “連續”模式，送料機處於 “手動”模式還是（shì） “自動”模式

位置（zhì）信息，例如壓力機（jī）的滑塊高度信息和送料機垂直軸的橫梁高度信息，滑塊高度信息可以通（tōng）過從（cóng）壓力機滑（huá）塊（kuài）光柵（shān）尺或曲軸（zhóu）編碼器的信息獲得（dé），橫梁高度信（xìn）息可以（yǐ）通過從送料機垂直軸伺服電（diàn）機內置編碼器的信（xìn）息獲得。

2. 3 軟件設計

軟件設計的內容包括在 TwinCAT 開發軟件中編（biān）寫 PLC 控製程（chéng）序，以及編輯（jí） HMI 畫麵等（děng）。

編寫（xiě） PLC 程序包括引用 TcMC2． Lib、建立軸變量、編寫運動控製代碼、配置 PLC 的軸變量與 NC 軸的對應關係、下載及調（diào）試 PLC 程序等。

編輯 HMI 畫麵包括添加控件、關聯變量、下載運行以及利用電子示波器 Scope View 對狀態（tài）、位置、速度和扭矩進行（háng）監控等。

2. 4 第三方伺服電機配置

送料機雖然采用倍福的嵌入式 PC 作（zuò）為控製器，而伺服采（cǎi）用的是深圳匯川的 IS620N 係（xì）列伺服驅動係統（tǒng），後者雖支持 EtherCAT 總線，但還需要對（duì） TwinCAT 開發軟件進行相關（guān）的配置操作（zuò），包括添加路由、掃描設備（bèi）、設置抱（bào）閘參數、燒（shāo）寫 XML 文件、配置（zhì）ＲPDO 和 TPDO、設置（zhì）通信（xìn）模式、設置控製模式、激活（huó）配（pèi）置以及 NC 調試等。

3 實驗（yàn）測試

基於建立的實驗平台，對壓力機與送料機在工（gōng）作周期（qī）內不重疊協（xié）調控（kòng）製與重疊協（xié）調（diào）控製分別進行了實驗測試。

圖 5 和圖 6 所示分別為壓（yā）力機與送料機在工作周期內不重疊協調控製和重（chóng）疊協調控製時（shí），壓力機的電機、送料機的垂直軸與水（shuǐ）平（píng）軸電機的運行時序圖。

從圖中可以看（kàn）出，在 6～8 s 時段內，不重疊協調控製時，送料機的垂直軸完全返回到隱埋點後，壓力機的（de）電機才開始驅（qū）動滑塊下行，當滑（huá）塊完全返回到（dào）上（shàng）死點後（hòu），送料機（jī）的垂直（zhí）軸（zhóu）才從隱埋點上升，開始新的衝壓周期;

而當重疊協調（diào）控製時，送料機的垂直軸尚（shàng）未完全返（fǎn）回到隱埋（mái）點，壓力機的電（diàn）機已開始驅動（dòng）滑塊下行，且滑塊尚未完全返回到上死點，送料機的垂（chuí）直軸（zhóu）已從隱埋（mái）點上升，從而在保（bǎo）證安全（quán）送料與衝（chōng）壓的同時，縮短了靜態配合送料時壓力機與送料機的相互等待時間。

實驗測試數據（jù）如表 1 所示。T₁ 為壓力機衝壓周（zhōu）期，T₂為送（sòng）料機送（sòng）料周期，t₁為滑塊上行時兩機運動重疊（dié）時間，t₂為滑塊下行（háng）時兩（liǎng）機運動重疊時間，T 為衝壓－送料完整周期所需時（shí）間，s_pm 即每分鍾衝壓次數，從數據中可以得到，采用協調控製後，衝壓－送料完整周期縮短了 0. 47 s，縮短（duǎn）率為 7. 54%，生產效率提高率為 8. 2%，假設原每天產能為 4 622 件，可提高到 4 992 件（jiàn），每天（tiān）增加產能 370 件。

4 結論

針對（duì）傳統壓力機與送料機之間靜態配合（hé）送料存在的局限性（xìng），提出工（gōng）作周期重疊協調控製的解決方案; 對送料機的機械（xiè）結構（gòu）、送料運動、控製係統（tǒng）以及兩（liǎng）者之間的（de）通信方式進行設計。

實驗測試結果表（biǎo）明，采用工（gōng）作周期重疊協調控製後（hòu），衝壓加工的生產效率得到（dào）一定的（de）提高，預期具有良好的經濟效益和市場（chǎng）前景。

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