SIPART PS2 智能電氣閥門定位器介紹

SIPART PS2 智能電氣閥門定位器

SIPART PS2 電氣定位器用於控製氣動直行程或角行程執行機構這類終端控製元件。

電氣定位器驅動執行機構至與設定點相應的閥位。

附加輸入功能可用於鎖定閥位或驅動閥門到安全位置。

為實現此功能，一個數字輸入通道已作為標準配置集成在基型產品中。

優點

SIPART PS2 定位器提供了決定性的優點：

安裝簡單，自動初始化 （零位和行程範圍自動調整 i）

操作簡便

-使用三個按鈕和用戶友好的雙行顯示可進行本地操作

( 手操 ) 和組態

-通過 SIMATIC PDM 組態

高質量控製源於在線自適應程序

穩態工作時耗氣量可忽略不計

“ 緊密關閉” 功能（確保對閥座最大的定位壓力）

通過簡單的組態可實現多種功能 （例如設置特性曲線和極限值）

對閥門和執行機構的擴展診斷功能

直行程和角行程執行機構采用同一型號的定位器

可動部件少，因此對振動不敏感

在極端環境條件下，可選用外部非接觸式傳感器

“ 智能電磁閥”：部分行程測試盒電磁閥功能整合於一台設備中

部分行程測試，例如可用於安全閥

也可使用純淨的天然氣、二氧化碳氮氣或惰性氣體作為氣源

SIL （安全完整性等級） 2

應用

SIPART PS2 定位器主要用於以下行業：

化工 / 石化

電廠

造紙和玻璃

水和汙水

食品和製藥

海上平台

SIPART PS2 定位器有以下幾種型式：

用於單作用執行機構：鋁塑、不鏽鋼或鋁外殼，以及隔爆鋁外殼 （Ex d）

用於雙作用執行機構：鋁塑外殼、不鏽鋼外殼和隔爆鋁外殼 （Ex d）

用於非危險場所

用於危險場所的各種類型

-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 控製信號，帶 / 不帶HART 通信技術描述

SIPART PS2

定位器

防爆類型

 “ 本安 ” 防爆型用於 Zone 1, 

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

 “ 外殼粉塵防爆 ” 型用於 Zone 22

 “ 無火花 ” 防爆型用於 Zone 2 或

Class I, Division 2, Groups ABCD

“ 隔爆 ” 型用於

Zone 1 或 Class I, Division 1, Groups ABCD

不鏽鋼外殼用於極端環境條件

 SIPART PS2 提供不鏽鋼外殼（無液晶顯示窗口）用於特殊腐 

蝕性環境 （例如海上平台、氯堿廠等）。其功能與基型產品

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

或符合以下通信協議

- PROFIBUS PA 規範， IEC 61158-2 ；總線供電，

或

- FOUNDATION Fieldbus (FF) 規範， IEC 61158-2，總線供電

 位置檢測係統

 螺絲接線端子盒

 壓電閥預控的氣動閥組

閥組位於殼體內，氣源和定位壓力的氣動連接在定位器右側。

壓力表組件和 / 或安全電磁閥可作為可選件接在那裏。使用適

當的安裝組件，SIPART PS2 定位器可安裝到直行程或角行程執 

行機構上。殼體內電路板安裝架提供數個插槽，用於安裝單獨

訂購的具有下列功能的電路板：

Iy 模塊

 二線製 4~20 mA 位置反饋

報警模塊 （3 路輸出， 1 路輸入）

 采用數字信號發出直行程或轉角兩個限位信號。

兩個限位值可獨立設置為最大或最小值。

 在自動模式時，如果終端控製元件不能達到設定位置或定位 

器發生故障，輸出一個報警信號。

 第二個數字輸入通道用於報警聯鎖信號，觸發安全響應，例

如鎖定功能或至安全位置。

通過槽式觸發器發出限位信號 （SIA 模塊）

通過槽式觸發器可發出兩個冗餘的限位信號，符合 NAMUR 信

號標準 （EN 60947-5-6） 。一個報警輸出也集成於此模塊中 

（見 “ 報警模塊 ”）。

機械式限位模塊 

（機械限位觸點模塊）

通過開關觸點可發出兩個冗餘的限位信號。一個報警輸出也集

成於此模塊中 （見 “ 報警模塊 ”）。

上述所有模塊都符合：

所有信號互相以及與基本單元電氣隔離。輸出為發出故障信

號。所有模塊易於安裝。

定位器位置檢測係統與控製單元分體安裝

SIPART PS2 所有外殼型式（隔爆型除外），其位置檢測係統與 

控製單元都可分體連接。行程和角度的測量可在執行機構上直

接進行。控製單元再安裝在一定距離遠處，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係統，用一根或

兩根氣管與執行機構連接。這種分體設計常用於環境條件超過

定位器的規定使用條件 （例如強振）。

下列裝置用來測量直行程或角度：

 NCS 傳感器

 外部位置檢測係統 C73451-A430-D78

 普通電位器（10 kW 電阻），例如用於較高的環境溫度或其 

它特殊場合

對於短行程的小型執行機構來說，推薦使用線性電位器，因為

一方麵線性電位器所需的安裝空間很小，另一方麵其短行程的

變送特性很理想。

分體安裝的行程檢測係統和控製單元

非接觸式位置傳感器 （NCS）

NCS 用於角行程執行機構 (6DR4004-.NN10) 通過安裝支架安裝 （左）和 

NCS 用於直行程執行機構行程≤ 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。

技術描述

NCS (6DR4004-.NN30) 用於行程 > 14 mm 使用 NAMUR 直行程執行機構安

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，如用於角 

行程執行機構的耦合輪和驅動銷或用於 14mm 行程以上直行

程執行機構的反饋杆均可省去。

其優點：

 抗振和抗衝擊性更強

 傳感器無磨損

 安裝在特小型執行機構上無任何問題

 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 

製係統中工作。NCS（非接觸式位置傳感器）由一個罐裝的傳

感器模塊和一個安裝在直行程執行機構閥杆或角行程執行機

構轉軸上的磁鐵組成。對於行程 >14 mm 的執行機構，磁鐵和 

NCS 預裝在不鏽鋼支架上，此支架的機械接口與定位器本身相

同，即它們可以用標準安裝組件 6DR4004-8V, -8VK 和 -8VL 安 

裝。

當使用外部傳感器時，為了保證連接等級的 EMC 符合 EC 一致

性聲明，定位器 （控製單元）內必須安裝 EMC 模塊。（見選

型和訂貨數據 “EMC 濾波模塊 ” 部分）。

功能

SIPART PS2 定位器的工作原理與傳統定位器完全不同。

工作方式

微處理器對設定點和實際位置作比較。如果微處理器檢測到偏

差，它用一個五步開關程序來控製壓電閥，壓電閥調節進入氣

動執行機構氣室的流量。

微處理器根據偏差（設定點和實際位置）的大小和方向，輸出一

個電控指令給壓電閥。壓電閥將控製指令轉換為氣動位置增量。

當控製偏差很大時（高速區），定位器輸出一個連續信號；當

控製偏差不大時（低速區），定位器輸出連續脈衝；當控製偏

差很小 （自適應或可調死區內），則沒有定位信號輸出。

執行機構的直線或轉角位移通過安裝組件檢測並傳遞到安裝

在反饋軸和固定的齒輪傳動機構上的高質量電位器。

裝在直行程執行機構上的組件檢測的角度誤差被自動地修正。

當連接在兩線製係統中， SIPART PS2 完全從 4~20 mA 設定信 

號中獲取電源。也可以從 PROFIBUS 總線信號中獲取電源

（SIPART PS2 PA）。對於 FOUNDATION Fieldbus 型同樣適用。

帶預控壓電閥的氣動閥組

壓電閥可以釋放很短的控製脈衝，因而能夠達到很高的定位精

度。主導元件是一個壓電橈曲切換裝置，控製氣動主控部件的

開關。壓電閥具有極長的工作壽命。

本地操作

本地操作使用內置的顯示器和三個按鈕。通過按鈕可進行手 -

自動工作模式切換、組態及診斷。

手動模式時，可在整個行程範圍驅動閥門動作。

用 SIMATIC PDM 組態軟件進行操作和監控

組態軟件 SIMATIC PDM 允許對設備進行簡單的操作、監控、組 

態和參數設置。通過 SIMATIC PDM 也可以從設備讀取診斷信 

息。通過 HART 協議或 PROFIBUS PA 可實現通信。對於 HART 

協議，通過 HART 調製解調器和 HART 兼容的輸入 / 輸出模塊

（遠程 IO）都可訪問此設備。對這兩種形式的通信，都可通過

相應的設備描述文件，如 GSD 和 （增強型） EDD。

另外，SITRANS DTM 提供基於經測試檢驗的 EDD 技術的軟件， 

通過使用 FDT 格式應用軟件 （如 PACTware）的 DTM （設備

類型管理員）可用來設置現場設備的參數。SITRANS DTM 和必 

須的設備特定的增強型 EDD 可免費下載。軟件提供了 HART 和

PROFIBUS 相應的通信接口。

自動初始化

使用一個簡單的組態菜單，可快速配置 SIPART PS2，也可通過 

自動初始化功能進行調節。

在初始化期間，微處理器自動確定執行機構的零點、最大行

程、作用方向和定位速度。用這些數據來確定最小脈衝時間和

死區，從而優化控製效果。

低氣耗

SIPART PS2 的一個特點就是本身耗氣量極低。傳統定位器耗氣 

量很大。由於現代壓電閥技術的使用，SIPART PS2 隻在動作時 

耗氣，這意味著在很短時間內就可以收回定位器本身投資。

技術描述

SIPART PS2

定位器

全麵的監控功能

SIPART PS2 具有 多種監控功能，監測執行機構和閥門的變換， 

當超過設定的極限，發出報警信號。此信息對執行機構和閥門

的診斷或許非常重要。可確定和監控的測量數據（某些數據的

極限可調整）包括 :

 累積形成

 動作方向改變次數

 報警計數

 自適應死區

 閥門極限位置 （如閥座磨損或介質沉澱的檢測）

 運行小時數 （按溫度段和行程段）以及最低 / 最高溫度

 壓電閥的工作次數

 閥門定位時間

 執行機構泄漏

三級報警狀態監測

智能電氣 SIPART PS2 定位器具有更多的監測功能。狀態顯示 

源自定位器活動故障的監測。故障的嚴重程度用 “ 交通燈信

號 ” 分級，用綠色、黃色和紅色扳手表示 （在 SIMATIC PDM 

和維護站指示）：

 需要維護 （綠色扳手）

 急需維護 （黃色扳手）

 臨近故障或故障發生 （紅色扳手）

這使得用戶在可能導致係統停車的閥門和執行機構重大故障

發生前提前采取措施。故障指示通過報警信號發出，如執行機

構膜片損壞或動作遲滯，使得用戶通過適當的維護策略確保係

統在任何時候的可靠性。

三級報警同樣使得其它故障能早期檢測並發出報警信號，如填

料盒的靜摩擦力、閥芯 / 閥座的磨損，及掛料和結垢等。

這些故障指示可通過定位器的報警輸出（最多 3 級，見上）接

線輸出，或通過 HART 或現場總線接口通信輸出。這樣 HART,

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

示，以及提供有關裝置所有關鍵過程變量的趨勢圖和柱狀圖

定位器顯示器也可顯示分級的維護需求，包括故障源標識。

功能性安全符合 SIL 2

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

IEC 61511-1 的特殊要求的裝置的控製。

這隻針對單作用定位器，帶 4 ~ 20 mA, PROFIBUS PA 和 FOUNDATION 

Fieldbus (FF) 輸入，安裝在帶彈簧複位的氣動執行機構上。

定位器在故障時按要求排空執行機構，並驅動閥門到預設的安

全位置。

此定位器滿足下列要求：

 功能性安全達 SIL 2，符合 IEC 61508 或 IEC 61511-1，用於 

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 ”

開關閥，特別是安全裝置，一般有電磁閥控製氣路。如果使用

SIPART PS2 取代這類電磁閥，定位器用單一設備執行兩項任務 

（無需額外接線）。

 第一，它通過排空執行機構按要求切斷閥門（SIL 2，見上）

 第二，它定期 （1~365 天）執行部分行程測試，防止閥門

阻滯，如由於腐蝕或生鏽。

SIPART PS2 一般處於正常位置 （如 99% 的位置）不變，同時 

它擔當對氣動輸出回路持續的測試功能，當使用電磁閥時，是

做不到的。

控製閥上電磁閥通常在工作期間不能測試。因此當使用一台 4

線連接的 SIPART PS 2後，因為排氣可按要求通過定位器執行， 

電磁閥就不需要了。這意味著對於控製閥，控製功能和關斷功

能可由單一設備實現。

組態

在組態模式下， SIPART PS2 定位器按要求對以下設置進行組

態：

 輸入電流範圍 0 ~ 20 mA 或 4 ~ 20 mA

 設定點上升或下降特性

 定位速度 （設定點斜率）

 分程工作範圍：設定點起始值和最大值可調

 響應區間 （死區）：自適應或固定

 作用方向：隨設定點上升，輸出壓力上升或下降

 定位範圍的限定 （閥門工作的起始值和最大值）

 終端控製元件的報警限：最小值和最大值

 自動 “ 緊密關閉 ” （響應閾值可調）

 行程可按閥門特性曲線修正

 數字輸入功能

 報警輸出功能等。

不同型號的 SIPART PS2 的組態基本相同。