ES680N-VARAN系列伺服驱动器功能详解 | 全面解析液压控制核心功能
发布时间：2025年8月4日 分类：行业百科 浏览量：76
产品功能概述
ES680N-VARAN系列伺服驱动器是汇川技术推出的高性能液压控制解决方案，专为塑料成型、管材挤出、制鞋、橡胶等行业设计。该系列产品集成了先进的油压控制算法和多泵协同技术，提供以下核心功能：
核心功能亮点
- 多模式控制：支持速度模式、油压模式及VARAN通信控制
- 高级油压控制：提供4组独立PID参数，支持高低压自动切换
- 多泵协同：支持多泵合流与多泵分流两种先进控制方案
- 安全功能：集成STO安全扭矩关闭功能，符合SIL3安全等级
- 双通信接口：支持CAN和VARAN工业以太网通信
- 免调谐技术：搭配MEG系列电机实现自动调谐
| 功能类别 | 功能名称 | 功能说明 | 关键参数 |
|---|---|---|---|
| 控制模式 | 速度控制模式 | 精确控制电机转速，支持斜坡加减速 | H02.00, H06.03 |
| 控制模式 | 油压控制模式 | 专为液压系统设计的压力控制算法 | H14.00, H14.02 |
| 多泵控制 | 多泵合流 | 主从泵协同工作，实现流量叠加 | H0C.00, H14.47 |
| 多泵控制 | 多泵分流 | 多泵独立控制，各自进行油压PID调节 | H14.00, H14.48 |
| 安全功能 | STO安全扭矩关闭 | 符合IEC61800-5-2的安全功能 | H0A.41, H0A.73 |
| 通信协议 | VARAN工业以太网 | 高速实时通信，支持环形拓扑 | H0E.22, H0E.33 |
油压控制功能详解
油压控制模式
通过设置参数H14.00 = 1启用VARAN油压控制模式，该模式下驱动器提供以下核心功能：
油压控制核心功能
- 压力指令处理：支持AI输入或通信给定压力指令
- 压力反馈处理：通过AI3接口接收压力传感器信号
- PID参数组切换：4组独立PID参数，可根据工况切换
- 底流底压控制：防止油路空气进入，保持系统稳定
- 卸压功能：快速卸压避免系统冲击
油压PID控制
驱动器提供4组独立PID参数，可通过DI端子或通信动态切换：
| PID组别 | 比例增益参数 | 积分时间参数 | 切换条件 |
|---|---|---|---|
| 第一组PID | H14.05 | H14.06 | 默认组 |
| 第二组PID | H14.11 | H14.12 | DI功能52=1 |
| 第三组PID | H14.14 | H14.15 | DI功能53=1 |
| 第四组PID | H14.17 | H14.18 | 通信控制 |
油压控制辅助功能
| 功能名称 | 参数代码 | 功能说明 | 设定范围 |
|---|---|---|---|
| 底流设置 | H14.09 | 防止油路空气进入的最小流量 | 0.0%~50.0% |
| 底压设置 | H14.10 | 系统保持的最小压力 | 0.0bar~50.0bar |
| 卸压速度 | H14.08 | 卸压时电机反向速度 | 0.0%~6553.5% |
| 油压环增益 | H14.29 | 整个油压环的响应强度 | 2.0~50.0 |
多泵控制功能
多泵合流控制
多泵合流方案采用主从控制结构，主泵接收指令，从泵跟随主泵速度：
多泵合流配置步骤
- 设置主泵：H0C.00 = 1
- 设置从泵：H0C.00 = 2~16（唯一地址）
- 主泵设置：H14.00 = 1（VARAN控制）
- 从泵设置：H14.00 = 1（VARAN控制）
- 启用CAN通信：H14.48 = 1
- 配置从泵响应曲线（H14.32~H14.37）
从泵响应曲线设置
通过以下参数优化从泵在不同工况下的响应特性：
| 参数代码 | 参数名称 | 功能说明 |
|---|---|---|
| H14.32 | 从机最小输入 | 主泵低速时从泵响应起点 |
| H14.33 | 从机最小对应设定 | 主泵低速时从泵输出比例 |
| H14.34 | 从机中点输入 | 主泵中速时从泵响应点 |
| H14.35 | 从机中点对应设定 | 主泵中速时从泵输出比例 |
| H14.36 | 从机最大输入 | 主泵高速时从泵响应点 |
| H14.37 | 从机最大对应设定 | 主泵高速时从泵输出比例 |
多泵分流控制
多泵分流方案中，每个泵独立工作，通过电磁阀控制合流/分流状态：
- 独立控制：每个泵独立接收压力和流量指令
- 电磁阀控制：通过DO端子控制电磁阀实现合流/分流
- 通信支持：通过VARAN通信同步多泵状态
- 参数配置：设置H14.00 = 1启用油压模式
安全功能详解
STO安全扭矩关闭
STO(Safe Torque Off)功能符合IEC61800-5-2标准，提供以下安全特性：
STO核心特性
- 硬件级安全：通过专用端子(STO1/STO2)实现
- 双通道设计：冗余安全电路确保可靠性
- 安全等级：符合SIL3，PFHD≤6.7x10⁻⁹/h
- 状态监控：实时监测STO输入状态
STO功能逻辑
| STO1状态 | STO2状态 | 系统状态 | 处理方式 |
|---|---|---|---|
| 有效 | 有效 | STO激活 | 封锁PWM输出 |
| 有效 | 无效 | 故障E150.1 | 需手动复位 |
| 无效 | 有效 | 故障E150.1 | 需手动复位 |
| 无效 | 无效 | 正常运行 | - |
安全复位机制
- 自动复位：设置H0A.41=1，STO信号恢复后自动复位
- 手动复位：设置H0A.41=0，需通过DI或参数手动复位
- 复位条件：STO信号正常且无其他故障
通信功能详解
VARAN工业以太网
VARAN(VARAN-BUS)是基于以太网的实时通信协议，提供以下特性：
VARAN通信特点
- 高速传输：100Mbps全双工通信
- 低延迟：同步抖动小于1μs
- 灵活拓扑：支持总线型、星型、树型拓扑
- 实时性：支持周期性和非周期性数据传输
VARAN通信配置
| 参数代码 | 参数名称 | 功能说明 | 默认值 |
|---|---|---|---|
| H0E.22 | 同步中断允许次数 | 设置允许的同步丢失次数 | 8 |
| H0E.33 | VARAN状态机状态 | 监控通信状态 | 0 |
| H0E.90 | VARAN版本号 | 显示通信协议版本 | 0.00 |
CAN通信功能
CAN通信用于多泵系统的主从通信，关键配置参数：
| 参数代码 | 参数名称 | 功能说明 | 设定范围 |
|---|---|---|---|
| H0C.00 | CAN通信站号 | 设置设备在CAN网络中的地址 | 1~247 |
| H0C.02 | CAN波特率选择 | 设置通信速率 | 0~6（1Mbps） |
| H14.48 | CAN使能 | 启用CAN通信功能 | 0~1 |
控制接口功能
数字输入(DI)功能
驱动器提供5个多功能数字输入端子，可通过参数配置不同功能：
| DI端子 | 功能代码 | 功能名称 | 参数地址 |
|---|---|---|---|
| DI1 | 1 | S-ON(伺服使能) | H03.02 |
| DI2 | 52 | PID选择1 | H03.04 |
| DI3 | 57 | 从泵地址选择1 | H03.06 |
| DI4 | 2 | 故障复位 | H03.08 |
| DI5 | 54 | CAN通信使能 | H03.10 |
数字输出(DO)功能
驱动器提供2个多功能数字输出端子，可配置多种状态输出：
| DO端子 | 功能代码 | 功能名称 | 参数地址 |
|---|---|---|---|
| DO1 | 2 | 故障输出 | H04.00 |
| DO2 | 23 | 斜盘切换1 | H04.02 |
模拟输入(AI)功能
提供3路模拟输入通道，支持压力、流量等信号输入：
- AI1：油压指令输入（参数组H1A.33~H1A.37）
- AI2：流量指令输入（参数组H1A.38~H1A.42）
- AI3：油压反馈输入（参数组H1A.43~H1A.47）
特殊功能模式
参数初始化功能
通过参数H02.31实现系统参数初始化：
| 设置值 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|
| 0 | 无操作 | - |
| 1 | 恢复出厂设置 | 保留电机参数 |
| 2 | 清除故障记录 | 清除历史故障信息 |
电机调谐功能
通过参数H0D.03执行电机参数自动辨识：
- 设置H0D.03 = 1（角度辨识）
- 等待面板显示"Done"
- 系统提示E941.0故障
- 重新上电完成辨识过程
结语
ES680N-VARAN系列伺服驱动器通过其先进的油压控制算法、多泵协同技术和完善的安全功能，为工业液压系统提供了高性能的解决方案。本文详细解析了其核心功能特性，包括油压PID控制、多泵合流/分流方案、STO安全功能以及VARAN/CAN通信协议等关键技术。掌握这些功能特性及参数配置方法，将帮助工程师充分发挥设备性能，构建稳定高效的液压控制系统。
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