SIPART PS2 智能電氣閥門定位器

SIPART PS2 電氣定位器用于控制氣動(dòng)直行程或角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)這類終端控制元件。

電氣定位器驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)至與設(shè)定點(diǎn)相應(yīng)的閥位。

附加輸入功能可用于鎖定閥位或驅(qū)動(dòng)閥門到安全位置。

為實(shí)現(xiàn)此功能，一個(gè)數(shù)字輸入通道已作為標(biāo)準(zhǔn)配置集成在基型產(chǎn)品中。

優(yōu)點(diǎn)

SIPART PS2 定位器提供了決定性的優(yōu)點(diǎn)：

安裝簡(jiǎn)單，自動(dòng)初始化 （零位和行程范圍自動(dòng)調(diào)整 i）

操作簡(jiǎn)便

-使用三個(gè)按鈕和用戶友好的雙行顯示可進(jìn)行本地操作

( 手操 ) 和組態(tài)

-通過 SIMATIC PDM 組態(tài)

高質(zhì)量控制源于在線自適應(yīng)程序

穩(wěn)態(tài)工作時(shí)耗氣量可忽略不計(jì)

“ 緊密關(guān)閉” 功能（確保對(duì)閥座的定位壓力）

通過簡(jiǎn)單的組態(tài)可實(shí)現(xiàn)多種功能 （例如設(shè)置特性曲線和極限值）

對(duì)閥門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展診斷功能

直行程和角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用同一型號(hào)的定位器

可動(dòng)部件少，因此對(duì)振動(dòng)不敏感

在環(huán)境條件下，可選用外部非接觸式傳感器

“ 智能電磁閥”：部分行程測(cè)試盒電磁閥功能整合于一臺(tái)設(shè)備中

部分行程測(cè)試，例如可用于安全閥

也可使用純凈的天然氣、二氧化碳氮?dú)饣蚨栊詺怏w作為氣源

SIL （安全完整性等級(jí)） 2

應(yīng)用

SIPART PS2 定位器主要用于以下行業(yè)：

化工 / 石化

電廠

造紙和玻璃

水和污水

食品和制藥

海上平臺(tái)

SIPART PS2 定位器有以下幾種型式：

用于單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)：鋁塑、不銹鋼或鋁外殼，以及隔爆鋁外殼 （Ex d）

用于雙作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)：鋁塑外殼、不銹鋼外殼和隔爆鋁外殼 （Ex d）

用于非危險(xiǎn)場(chǎng)所

用于危險(xiǎn)場(chǎng)所的各種類型

-本安防爆型 “Ex i”

-隔爆型 “Ex d” ，隔爆鋁外殼

-無火花型 "Ex nA", 粉塵防爆“Ex t” 外殼其它型式：

0/4 ~ 20 mA 控制信號(hào)，帶 / 不帶HART 通信技術(shù)描述

SIPART PS2

定位器

防爆類型

 “ 本安 ” 防爆型用于 Zone 1, 

2, 21 或 Class I, Division 1, Groups ABCD

 “ 外殼粉塵防爆 ” 型用于 Zone 22

 “ 無火花 ” 防爆型用于 Zone 2 或

Class I, Division 2, Groups ABCD

“ 隔爆 ” 型用于

Zone 1 或 Class I, Division 1, Groups ABCD

不銹鋼外殼用于環(huán)境條件

 SIPART PS2 提供不銹鋼外殼（無液晶顯示窗口）用于特殊腐 

蝕性環(huán)境 （例如海上平臺(tái)、氯堿廠等）。其功能與基型產(chǎn)品

相同。

定位器由以下部件組成：

 殼體和蓋子

 PCB – 帶或不帶 HART 通信

或符合以下通信協(xié)議

- PROFIBUS PA 規(guī)范， IEC 61158-2 ；總線供電，

或

- FOUNDATION Fieldbus (FF) 規(guī)范， IEC 61158-2，總線供電

 位置檢測(cè)系統(tǒng)

 螺絲接線端子盒

 壓電閥預(yù)控的氣動(dòng)閥組

閥組位于殼體內(nèi)，氣源和定位壓力的氣動(dòng)連接在定位器右側(cè)。

壓力表組件和 / 或安全電磁閥可作為可選件接在那里。使用適

當(dāng)?shù)陌惭b組件，SIPART PS2 定位器可安裝到直行程或角行程執(zhí) 

行機(jī)構(gòu)上。殼體內(nèi)電路板安裝架提供數(shù)個(gè)插槽，用于安裝單獨(dú)

訂購的具有下列功能的電路板：

Iy 模塊

 二線制 4~20 mA 位置反饋

報(bào)警模塊 （3 路輸出， 1 路輸入）

 采用數(shù)字信號(hào)發(fā)出直行程或轉(zhuǎn)角兩個(gè)限位信號(hào)。

兩個(gè)限位值可獨(dú)立設(shè)置為或最小值。

 在自動(dòng)模式時(shí)，如果終端控制元件不能達(dá)到設(shè)定位置或定位 

器發(fā)生故障，輸出一個(gè)報(bào)警信號(hào)。

 第二個(gè)數(shù)字輸入通道用于報(bào)警聯(lián)鎖信號(hào)，觸發(fā)安全響應(yīng)，例

如鎖定功能或至安全位置。

通過槽式觸發(fā)器發(fā)出限位信號(hào) （SIA 模塊）

通過槽式觸發(fā)器可發(fā)出兩個(gè)冗余的限位信號(hào)，符合 NAMUR 信

號(hào)標(biāo)準(zhǔn) （EN 60947-5-6） 。一個(gè)報(bào)警輸出也集成于此模塊中 

（見 “ 報(bào)警模塊 ”）。

機(jī)械式限位模塊 

（機(jī)械限位觸點(diǎn)模塊）

通過開關(guān)觸點(diǎn)可發(fā)出兩個(gè)冗余的限位信號(hào)。一個(gè)報(bào)警輸出也集

成于此模塊中 （見 “ 報(bào)警模塊 ”）。

上述所有模塊都符合：

所有信號(hào)互相以及與基本單元電氣隔離。輸出為發(fā)出故障信

號(hào)。所有模塊易于安裝。

定位器位置檢測(cè)系統(tǒng)與控制單元分體安裝

SIPART PS2 所有外殼型式（隔爆型除外），其位置檢測(cè)系統(tǒng)與 

控制單元都可分體連接。行程和角度的測(cè)量可在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上直

接進(jìn)行。控制單元再安裝在一定距離遠(yuǎn)處，例如安裝在管道或

類似安裝件上，通過一根電纜連接到位置檢測(cè)系統(tǒng)，用一根或

兩根氣管與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。這種分體設(shè)計(jì)常用于環(huán)境條件超過

定位器的規(guī)定使用條件 （例如強(qiáng)振）。

下列裝置用來測(cè)量直行程或角度：

 NCS 傳感器

 外部位置檢測(cè)系統(tǒng) C73451-A430-D78

 普通電位器（10 kW 電阻），例如用于較高的環(huán)境溫度或其 

它特殊場(chǎng)合

對(duì)于短行程的小型執(zhí)行機(jī)構(gòu)來說，推薦使用線性電位器，因?yàn)?/p>

一方面線性電位器所需的安裝空間很小，另一方面其短行程的

變送特性很理想。

分體安裝的行程檢測(cè)系統(tǒng)和控制單元

非接觸式位置傳感器 （NCS）

NCS 用于角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu) (6DR4004-.NN10) 通過安裝支架安裝 （左）和 

NCS 用于直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)行程≤ 14 mm (6DR4004-.NN20) 通過特定的安 

裝方式安裝 （右）

帶 PROFIBUS PA 通信接口

帶 FOUNDATION Fieldbus (FF) 通信接口。

技術(shù)描述

NCS (6DR4004-.NN30) 用于行程 > 14 mm 使用 NAMUR 直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)安

裝組件安裝

NCS 傳感器即非接觸式位置傳感器。所有耦合元件，如用于角 

行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的耦合輪和驅(qū)動(dòng)銷或用于 14mm 行程以上直行

程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋桿均可省去。

其優(yōu)點(diǎn)：

 抗振和抗沖擊性更強(qiáng)

 傳感器無磨損

 安裝在特小型執(zhí)行機(jī)構(gòu)上無任何問題

 小行程無回差。

傳感器無需另加電源，即 SIPART PS2（非隔爆型）可以在兩線 

制系統(tǒng)中工作。NCS（非接觸式位置傳感器）由一個(gè)罐裝的傳

感器模塊和一個(gè)安裝在直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥桿或角行程執(zhí)行機(jī)

構(gòu)轉(zhuǎn)軸上的磁鐵組成。對(duì)于行程 >14 mm 的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，磁鐵和 

NCS 預(yù)裝在不銹鋼支架上，此支架的機(jī)械接口與定位器本身相

同，即它們可以用標(biāo)準(zhǔn)安裝組件 6DR4004-8V, -8VK 和 -8VL 安 

裝。

當(dāng)使用外部傳感器時(shí)，為了保證連接等級(jí)的 EMC 符合 EC 一致

性聲明，定位器 （控制單元）內(nèi)必須安裝 EMC 模塊。（見選

型和訂貨數(shù)據(jù) “EMC 濾波模塊 ” 部分）。

功能

SIPART PS2 定位器的工作原理與傳統(tǒng)定位器不同。

工作方式

微處理器對(duì)設(shè)定點(diǎn)和實(shí)際位置作比較。如果微處理器檢測(cè)到偏

差，它用一個(gè)五步開關(guān)程序來控制壓電閥，壓電閥調(diào)節(jié)進(jìn)入氣

動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室的流量。

微處理器根據(jù)偏差（設(shè)定點(diǎn)和實(shí)際位置）的大小和方向，輸出一

個(gè)電控指令給壓電閥。壓電閥將控制指令轉(zhuǎn)換為氣動(dòng)位置增量。

當(dāng)控制偏差很大時(shí)（高速區(qū)），定位器輸出一個(gè)連續(xù)信號(hào)；當(dāng)

控制偏差不大時(shí)（低速區(qū)），定位器輸出連續(xù)脈沖；當(dāng)控制偏

差很小 （自適應(yīng)或可調(diào)死區(qū)內(nèi)），則沒有定位信號(hào)輸出。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直線或轉(zhuǎn)角位移通過安裝組件檢測(cè)并傳遞到安裝

在反饋軸和固定的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的高質(zhì)量電位器。

裝在直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的組件檢測(cè)的角度誤差被自動(dòng)地修正。

當(dāng)連接在兩線制系統(tǒng)中， SIPART PS2 從 4~20 mA 設(shè)定信 

號(hào)中獲取電源。也可以從 PROFIBUS 總線信號(hào)中獲取電源

（SIPART PS2 PA）。對(duì)于 FOUNDATION Fieldbus 型同樣適用。

帶預(yù)控壓電閥的氣動(dòng)閥組

壓電閥可以釋放很短的控制脈沖，因而能夠達(dá)到很高的定位精

度。主導(dǎo)元件是一個(gè)壓電橈曲切換裝置，控制氣動(dòng)主控部件的

開關(guān)。壓電閥具有極長(zhǎng)的工作壽命。

本地操作

本地操作使用內(nèi)置的顯示器和三個(gè)按鈕。通過按鈕可進(jìn)行手 -

自動(dòng)工作模式切換、組態(tài)及診斷。

手動(dòng)模式時(shí)，可在整個(gè)行程范圍驅(qū)動(dòng)閥門動(dòng)作。

用 SIMATIC PDM 組態(tài)軟件進(jìn)行操作和監(jiān)控

組態(tài)軟件 SIMATIC PDM 允許對(duì)設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作、監(jiān)控、組 

態(tài)和參數(shù)設(shè)置。通過 SIMATIC PDM 也可以從設(shè)備讀取診斷信 

息。通過 HART 協(xié)議或 PROFIBUS PA 可實(shí)現(xiàn)通信。對(duì)于 HART 

協(xié)議，通過 HART 調(diào)制解調(diào)器和 HART 兼容的輸入 / 輸出模塊

（遠(yuǎn)程 IO）都可訪問此設(shè)備。對(duì)這兩種形式的通信，都可通過

相應(yīng)的設(shè)備描述文件，如 GSD 和 （增強(qiáng)型） EDD。

另外，SITRANS DTM 提供基于經(jīng)測(cè)試檢驗(yàn)的 EDD 技術(shù)的軟件， 

通過使用 FDT 格式應(yīng)用軟件 （如 PACTware）的 DTM （設(shè)備

類型管理員）可用來設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的參數(shù)。SITRANS DTM 和必 

須的設(shè)備特定的增強(qiáng)型 EDD 可免費(fèi)下載。軟件提供了 HART 和

PROFIBUS 相應(yīng)的通信接口。

自動(dòng)初始化

使用一個(gè)簡(jiǎn)單的組態(tài)菜單，可快速配置 SIPART PS2，也可通過 

自動(dòng)初始化功能進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在初始化期間，微處理器自動(dòng)確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的零點(diǎn)、行

程、作用方向和定位速度。用這些數(shù)據(jù)來確定最小脈沖時(shí)間和

死區(qū)，從而優(yōu)化控制效果。

低氣耗

SIPART PS2 的一個(gè)特點(diǎn)就是本身耗氣量極低。傳統(tǒng)定位器耗氣 

量很大。由于現(xiàn)代壓電閥技術(shù)的使用，SIPART PS2 只在動(dòng)作時(shí) 

耗氣，這意味著在很短時(shí)間內(nèi)就可以收回定位器本身投資。

技術(shù)描述

SIPART PS2

定位器

全面的監(jiān)控功能

SIPART PS2 具有 多種監(jiān)控功能，監(jiān)測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門的變換， 

當(dāng)超過設(shè)定的極限，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。此信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門

的診斷或許非常重要。可確定和監(jiān)控的測(cè)量數(shù)據(jù)（某些數(shù)據(jù)的

極限可調(diào)整）包括 :

 累積形成

 動(dòng)作方向改變次數(shù)

 報(bào)警計(jì)數(shù)

 自適應(yīng)死區(qū)

 閥門極限位置 （如閥座磨損或介質(zhì)沉淀的檢測(cè)）

 運(yùn)行小時(shí)數(shù) （按溫度段和行程段）以及 / 溫度

 壓電閥的工作次數(shù)

 閥門定位時(shí)間

 執(zhí)行機(jī)構(gòu)泄漏

三級(jí)報(bào)警狀態(tài)監(jiān)測(cè)

智能電氣 SIPART PS2 定位器具有更多的監(jiān)測(cè)功能。狀態(tài)顯示 

源自定位器活動(dòng)故障的監(jiān)測(cè)。故障的嚴(yán)重程度用 “ 交通燈信

號(hào) ” 分級(jí)，用綠色、黃色和紅色扳手表示 （在 SIMATIC PDM 

和維護(hù)站指示）：

 需要維護(hù) （綠色扳手）

 急需維護(hù) （黃色扳手）

 臨近故障或故障發(fā)生 （紅色扳手）

這使得用戶在可能導(dǎo)致系統(tǒng)停車的閥門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)重大故障

發(fā)生前提前采取措施。故障指示通過報(bào)警信號(hào)發(fā)出，如執(zhí)行機(jī)

構(gòu)膜片損壞或動(dòng)作遲滯，使得用戶通過適當(dāng)?shù)木S護(hù)策略確保系

統(tǒng)在任何時(shí)候的可靠性。

三級(jí)報(bào)警同樣使得其它故障能早期檢測(cè)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，如填

料盒的靜摩擦力、閥芯 / 閥座的磨損，及掛料和結(jié)垢等。

這些故障指示可通過定位器的報(bào)警輸出（最多 3 級(jí)，見上）接

線輸出，或通過 HART 或現(xiàn)場(chǎng)總線接口通信輸出。這樣 HART,

PROFIBUS 和 FF 型式的 SIPART PS2 可區(qū)別多種不同的故障指 

示，以及提供有關(guān)裝置所有關(guān)鍵過程變量的趨勢(shì)圖和柱狀圖

定位器顯示器也可顯示分級(jí)的維護(hù)需求，包括故障源標(biāo)識(shí)。

功能性安全符合 SIL 2

SIPART PS2 定位器適用于功能性安全 SIL 2，按 IEC 61508 或 

IEC 61511-1 的特殊要求的裝置的控制。

這只針對(duì)單作用定位器，帶 4 ~ 20 mA, PROFIBUS PA 和 FOUNDATION 

Fieldbus (FF) 輸入，安裝在帶彈簧復(fù)位的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。

定位器在故障時(shí)按要求排空?qǐng)?zhí)行機(jī)構(gòu)，并驅(qū)動(dòng)閥門到預(yù)設(shè)的安

全位置。

此定位器滿足下列要求：

 功能性安全達(dá) SIL 2，符合 IEC 61508 或 IEC 61511-1，用于 

安全排氣

 防爆型 6DR5...-.E...

 電磁兼容性符合 EN 61326/A1，附錄 A.1

SIPART PS 2 用作 “ 智能電磁閥 ”

開關(guān)閥，特別是安全裝置，一般有電磁閥控制氣路。如果使用

SIPART PS2 取代這類電磁閥，定位器用單一設(shè)備執(zhí)行兩項(xiàng)任務(wù) 

（無需額外接線）。

 ，它通過排空?qǐng)?zhí)行機(jī)構(gòu)按要求切斷閥門（SIL 2，見上）

 第二，它定期 （1~365 天）執(zhí)行部分行程測(cè)試，防止閥門

阻滯，如由于腐蝕或生銹。

SIPART PS2 一般處于正常位置 （如 99% 的位置）不變，同時(shí) 

它擔(dān)當(dāng)對(duì)氣動(dòng)輸出回路持續(xù)的測(cè)試功能，當(dāng)使用電磁閥時(shí)，是

做不到的。

控制閥上電磁閥通常在工作期間不能測(cè)試。因此當(dāng)使用一臺(tái) 4

線連接的 SIPART PS 2后，因?yàn)榕艢饪砂匆笸ㄟ^定位器執(zhí)行， 

電磁閥就不需要了。這意味著對(duì)于控制閥，控制功能和關(guān)斷功

能可由單一設(shè)備實(shí)現(xiàn)。

組態(tài)

在組態(tài)模式下， SIPART PS2 定位器按要求對(duì)以下設(shè)置進(jìn)行組

態(tài)：

 輸入電流范圍 0 ~ 20 mA 或 4 ~ 20 mA

 設(shè)定點(diǎn)上升或下降特性

 定位速度 （設(shè)定點(diǎn)斜率）

 分程工作范圍：設(shè)定點(diǎn)起始值和值可調(diào)

 響應(yīng)區(qū)間 （死區(qū)）：自適應(yīng)或固定

 作用方向：隨設(shè)定點(diǎn)上升，輸出壓力上升或下降

 定位范圍的限定 （閥門工作的起始值和值）

 終端控制元件的報(bào)警限：最小值和值

 自動(dòng) “ 緊密關(guān)閉 ” （響應(yīng)閾值可調(diào)）

 行程可按閥門特性曲線修正

 數(shù)字輸入功能

 報(bào)警輸出功能等。

不同型號(hào)的 SIPART PS2 的組態(tài)基本相同。