SIPART PS2 智能电气阀门定位器介绍

SIPART PS2 智能电气阀门定位器

SIPART PS2 电气定位器用于控制气动直行程或角行程执行机构这类终端控制元件。

电气定位器驱动执行机构至与设定点相应的阀位。

附加输入功能可用于锁定阀位或驱动阀门到安全位置。

为实现此功能，一个数字输入通道已作为标准配置集成在基型产品中。

优点

SIPART PS2 定位器提供了决定性的优点：

安装简单，自动初始化 （零位和行程范围自动调整 i）

操作简便

-使用三个按钮和用户友好的双行显示可进行本地操作

( 手操 ) 和组态

-通过 SIMATIC PDM 组态

高质量控制源于在线自适应程序

稳态工作时耗气量可忽略不计

“ 紧密关闭” 功能（确保对阀座最大的定位压力）

通过简单的组态可实现多种功能 （例如设置特性曲线和极限值）

对阀门和执行机构的扩展诊断功能

直行程和角行程执行机构采用同一型号的定位器

可动部件少，因此对振动不敏感

在极端环境条件下，可选用外部非接触式传感器

“ 智能电磁阀”：部分行程测试盒电磁阀功能整合于一台设备中

部分行程测试，例如可用于安全阀

也可使用纯净的天然气、二氧化碳氮气或惰性气体作为气源

SIL （安全完整性等级） 2

应用

SIPART PS2 定位器主要用于以下行业：

化工 / 石化

电厂

造纸和玻璃

水和污水

食品和制药

海上平台

SIPART PS2 定位器有以下几种型式：

用于单作用执行机构：铝塑、不锈钢或铝外壳，以及隔爆铝外壳 （Ex d）

用于双作用执行机构：铝塑外壳、不锈钢外壳和隔爆铝外壳 （Ex d）

用于非危险场所

用于危险场所的各种类型

-本安防爆型 “Ex i”

-隔爆型 “Ex d” ，隔爆铝外壳

-无火花型 "Ex nA", 粉尘防爆“Ex t” 外壳其它型式：

0/4 ~ 20 mA 控制信号，带 / 不带HART 通信技术描述

SIPART PS2

定位器

防爆类型

 “ 本安 ” 防爆型用于 Zone 1, 

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

 “ 外壳粉尘防爆 ” 型用于 Zone 22

 “ 无火花 ” 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

不锈钢外壳用于极端环境条件

 SIPART PS2 提供不锈钢外壳（无液晶显示窗口）用于特殊腐 

蚀性环境 （例如海上平台、氯碱厂等）。其功能与基型产品

相同。

定位器由以下部件组成：

 壳体和盖子

 PCB – 带或不带 HART 通信

或符合以下通信协议

- PROFIBUS PA 规范， IEC 61158-2 ；总线供电，

或

- FOUNDATION Fieldbus (FF) 规范， IEC 61158-2，总线供电

 位置检测系统

 螺丝接线端子盒

 压电阀预控的气动阀组

阀组位于壳体内，气源和定位压力的气动连接在定位器右侧。

压力表组件和 / 或安全电磁阀可作为可选件接在那里。使用适

当的安装组件，SIPART PS2 定位器可安装到直行程或角行程执 

行机构上。壳体内电路板安装架提供数个插槽，用于安装单独

订购的具有下列功能的电路板：

Iy 模块

 二线制 4~20 mA 位置反馈

报警模块 （3 路输出， 1 路输入）

 采用数字信号发出直行程或转角两个限位信号。

两个限位值可独立设置为最大或最小值。

 在自动模式时，如果终端控制元件不能达到设定位置或定位 

器发生故障，输出一个报警信号。

 第二个数字输入通道用于报警联锁信号，触发安全响应，例

如锁定功能或至安全位置。

通过槽式触发器发出限位信号 （SIA 模块）

通过槽式触发器可发出两个冗余的限位信号，符合 NAMUR 信

号标准 （EN 60947-5-6） 。一个报警输出也集成于此模块中 

（见 “ 报警模块 ”）。

机械式限位模块 

（机械限位触点模块）

通过开关触点可发出两个冗余的限位信号。一个报警输出也集

成于此模块中 （见 “ 报警模块 ”）。

上述所有模块都符合：

所有信号互相以及与基本单元电气隔离。输出为发出故障信

号。所有模块易于安装。

定位器位置检测系统与控制单元分体安装

SIPART PS2 所有外壳型式（隔爆型除外），其位置检测系统与 

控制单元都可分体连接。行程和角度的测量可在执行机构上直

接进行。控制单元再安装在一定距离远处，例如安装在管道或

类似安装件上，通过一根电缆连接到位置检测系统，用一根或

两根气管与执行机构连接。这种分体设计常用于环境条件超过

定位器的规定使用条件 （例如强振）。

下列装置用来测量直行程或角度：

 NCS 传感器

 外部位置检测系统 C73451-A430-D78

 普通电位器（10 kW 电阻），例如用于较高的环境温度或其 

它特殊场合

对于短行程的小型执行机构来说，推荐使用线性电位器，因为

一方面线性电位器所需的安装空间很小，另一方面其短行程的

变送特性很理想。

分体安装的行程检测系统和控制单元

非接触式位置传感器 （NCS）

NCS 用于角行程执行机构 (6DR4004-.NN10) 通过安装支架安装 （左）和 

NCS 用于直行程执行机构行程≤ 14 mm (6DR4004-.NN20) 通过特定的安 

装方式安装 （右）

带 PROFIBUS PA 通信接口

带 FOUNDATION Fieldbus (FF) 通信接口。

技术描述

NCS (6DR4004-.NN30) 用于行程 > 14 mm 使用 NAMUR 直行程执行机构安

装组件安装

NCS 传感器即非接触式位置传感器。所有耦合元件，如用于角 

行程执行机构的耦合轮和驱动销或用于 14mm 行程以上直行

程执行机构的反馈杆均可省去。

其优点：

 抗振和抗冲击性更强

 传感器无磨损

 安装在特小型执行机构上无任何问题

 小行程无回差。

传感器无需另加电源，即 SIPART PS2（非隔爆型）可以在两线 

制系统中工作。NCS（非接触式位置传感器）由一个罐装的传

感器模块和一个安装在直行程执行机构阀杆或角行程执行机

构转轴上的磁铁组成。对于行程 >14 mm 的执行机构，磁铁和 

NCS 预装在不锈钢支架上，此支架的机械接口与定位器本身相

同，即它们可以用标准安装组件 6DR4004-8V, -8VK 和 -8VL 安 

装。

当使用外部传感器时，为了保证连接等级的 EMC 符合 EC 一致

性声明，定位器 （控制单元）内必须安装 EMC 模块。（见选

型和订货数据 “EMC 滤波模块 ” 部分）。

功能

SIPART PS2 定位器的工作原理与传统定位器完全不同。

工作方式

微处理器对设定点和实际位置作比较。如果微处理器检测到偏

差，它用一个五步开关程序来控制压电阀，压电阀调节进入气

动执行机构气室的流量。

微处理器根据偏差（设定点和实际位置）的大小和方向，输出一

个电控指令给压电阀。压电阀将控制指令转换为气动位置增量。

当控制偏差很大时（高速区），定位器输出一个连续信号；当

控制偏差不大时（低速区），定位器输出连续脉冲；当控制偏

差很小 （自适应或可调死区内），则没有定位信号输出。

执行机构的直线或转角位移通过安装组件检测并传递到安装

在反馈轴和固定的齿轮传动机构上的高质量电位器。

装在直行程执行机构上的组件检测的角度误差被自动地修正。

当连接在两线制系统中， SIPART PS2 完全从 4~20 mA 设定信 

号中获取电源。也可以从 PROFIBUS 总线信号中获取电源

（SIPART PS2 PA）。对于 FOUNDATION Fieldbus 型同样适用。

带预控压电阀的气动阀组

压电阀可以释放很短的控制脉冲，因而能够达到很高的定位精

度。主导元件是一个压电桡曲切换装置，控制气动主控部件的

开关。压电阀具有极长的工作寿命。

本地操作

本地操作使用内置的显示器和三个按钮。通过按钮可进行手 -

自动工作模式切换、组态及诊断。

手动模式时，可在整个行程范围驱动阀门动作。

用 SIMATIC PDM 组态软件进行操作和监控

组态软件 SIMATIC PDM 允许对设备进行简单的操作、监控、组 

态和参数设置。通过 SIMATIC PDM 也可以从设备读取诊断信 

息。通过 HART 协议或 PROFIBUS PA 可实现通信。对于 HART 

协议，通过 HART 调制解调器和 HART 兼容的输入 / 输出模块

（远程 IO）都可访问此设备。对这两种形式的通信，都可通过

相应的设备描述文件，如 GSD 和 （增强型） EDD。

另外，SITRANS DTM 提供基于经测试检验的 EDD 技术的软件， 

通过使用 FDT 格式应用软件 （如 PACTware）的 DTM （设备

类型管理员）可用来设置现场设备的参数。SITRANS DTM 和必 

须的设备特定的增强型 EDD 可免费下载。软件提供了 HART 和

PROFIBUS 相应的通信接口。

自动初始化

使用一个简单的组态菜单，可快速配置 SIPART PS2，也可通过 

自动初始化功能进行调节。

在初始化期间，微处理器自动确定执行机构的零点、最大行

程、作用方向和定位速度。用这些数据来确定最小脉冲时间和

死区，从而优化控制效果。

低气耗

SIPART PS2 的一个特点就是本身耗气量极低。传统定位器耗气 

量很大。由于现代压电阀技术的使用，SIPART PS2 只在动作时 

耗气，这意味着在很短时间内就可以收回定位器本身投资。

技术描述

SIPART PS2

定位器

全面的监控功能

SIPART PS2 具有 多种监控功能，监测执行机构和阀门的变换， 

当超过设定的极限，发出报警信号。此信息对执行机构和阀门

的诊断或许非常重要。可确定和监控的测量数据（某些数据的

极限可调整）包括 :

 累积形成

 动作方向改变次数

 报警计数

 自适应死区

 阀门极限位置 （如阀座磨损或介质沉淀的检测）

 运行小时数 （按温度段和行程段）以及最低 / 最高温度

 压电阀的工作次数

 阀门定位时间

 执行机构泄漏

三级报警状态监测

智能电气 SIPART PS2 定位器具有更多的监测功能。状态显示 

源自定位器活动故障的监测。故障的严重程度用 “ 交通灯信

号 ” 分级，用绿色、黄色和红色扳手表示 （在 SIMATIC PDM 

和维护站指示）：

 需要维护 （绿色扳手）

 急需维护 （黄色扳手）

 临近故障或故障发生 （红色扳手）

这使得用户在可能导致系统停车的阀门和执行机构重大故障

发生前提前采取措施。故障指示通过报警信号发出，如执行机

构膜片损坏或动作迟滞，使得用户通过适当的维护策略确保系

统在任何时候的可靠性。

三级报警同样使得其它故障能早期检测并发出报警信号，如填

料盒的静摩擦力、阀芯 / 阀座的磨损，及挂料和结垢等。

这些故障指示可通过定位器的报警输出（最多 3 级，见上）接

线输出，或通过 HART 或现场总线接口通信输出。这样 HART,

PROFIBUS 和 FF 型式的 SIPART PS2 可区别多种不同的故障指 

示，以及提供有关装置所有关键过程变量的趋势图和柱状图

定位器显示器也可显示分级的维护需求，包括故障源标识。

功能性安全符合 SIL 2

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

IEC 61511-1 的特殊要求的装置的控制。

这只针对单作用定位器，带 4 ~ 20 mA, PROFIBUS PA 和 FOUNDATION 

Fieldbus (FF) 输入，安装在带弹簧复位的气动执行机构上。

定位器在故障时按要求排空执行机构，并驱动阀门到预设的安

全位置。

此定位器满足下列要求：

 功能性安全达 SIL 2，符合 IEC 61508 或 IEC 61511-1，用于 

安全排气

 防爆型 6DR5...-.E...

 电磁兼容性符合 EN 61326/A1，附录 A.1

SIPART PS 2 用作 “ 智能电磁阀 ”

开关阀，特别是安全装置，一般有电磁阀控制气路。如果使用

SIPART PS2 取代这类电磁阀，定位器用单一设备执行两项任务 

（无需额外接线）。

 第一，它通过排空执行机构按要求切断阀门（SIL 2，见上）

 第二，它定期 （1~365 天）执行部分行程测试，防止阀门

阻滞，如由于腐蚀或生锈。

SIPART PS2 一般处于正常位置 （如 99% 的位置）不变，同时 

它担当对气动输出回路持续的测试功能，当使用电磁阀时，是

做不到的。

控制阀上电磁阀通常在工作期间不能测试。因此当使用一台 4

线连接的 SIPART PS 2后，因为排气可按要求通过定位器执行， 

电磁阀就不需要了。这意味着对于控制阀，控制功能和关断功

能可由单一设备实现。

组态

在组态模式下， SIPART PS2 定位器按要求对以下设置进行组

态：

 输入电流范围 0 ~ 20 mA 或 4 ~ 20 mA

 设定点上升或下降特性

 定位速度 （设定点斜率）

 分程工作范围：设定点起始值和最大值可调

 响应区间 （死区）：自适应或固定

 作用方向：随设定点上升，输出压力上升或下降

 定位范围的限定 （阀门工作的起始值和最大值）

 终端控制元件的报警限：最小值和最大值

 自动 “ 紧密关闭 ” （响应阈值可调）

 行程可按阀门特性曲线修正

 数字输入功能

 报警输出功能等。

不同型号的 SIPART PS2 的组态基本相同。