Der Stellungsregler SIPART PS2 unterscheidet sich grundlegend von herkömmlich arbeitenden Geräten.
Der Soll-Ist-Vergleich der Antriebsstellung erfolgt elektronisch in einem Mikrocontroller. Stellt dieser eine Regelabweichung fest, steuert er im Verfahren eines 5-Punkt-Schalters die Piezoventile an, über die der Luftstrom in die oder aus der Kammer(n) des pneumatischen Antriebs dosiert wird oder in der Gegenrichtung abbläst.
Entsprechend Größe und Richtung der Regeldifferenz (Abweichung zwischen Sollwert und Istwert) gibt der Microcontroller an das entsprechende Piezoventil einen elektrischen Steuerbefehl ab. Das Piezoventil formt den Steuerbefehl in ein pneumatisches Stellinkrement um.
Dabei gibt der Stellungsregler innerhalb der Zone großer Regeldifferenz (Schnellgangzone) ein Dauersignal ab; innerhalb der Zone mittlerer Regeldifferenz (Langsamgangzone) liefert er Impulsfolgen und innerhalb der Zone sehr kleiner Regeldifferenz (adaptive oder einstellbare Totzone) gibt er keine Stellimpulse ab.
Die Hub- oder Schwenkbewegung wird mit dem Anbausatz abgegriffen und durch eine Welle und ein spielfreies Zahnradgetriebe auf ein hochwertiges Potenziometer übertragen.
Der Winkelfehler des Abgriffs bei Anbau an Schubantriebe wird automatisch korrigiert (automatische Sinuskorrektur).
Bei Anschluss in 2-Leiter-Schaltung bezieht SIPART PS2 seine Hilfsenergie ausschließlich aus dem 4 bis 20 mA-Sollwertsignal. Auch bei PROFIBUS-Betrieb (SIPART PS2 PA) erfolgt die elektrische Hilfsenergiezuführung über das 2-Leiter-Bussignal. Das gleiche gilt für die FOUNDATION Fieldbus-Variante.
Das Piezoventil kann sehr kurze Stellimpulse abgeben. Dadurch wird eine hohe Stellgenauigkeit erreicht. Vorsteuerelement ist ein Piezo-Biegeumformer; er schaltet die pneumatische Hauptsteuereinheit. Der Ventilblock zeichnet sich durch eine extrem lange Lebensdauer aus.
Die Vor-Ort-Bedienung erfolgt über das eingebaute Display und die drei Tasten. Per Knopfdruck kann zwischen den Bedienebenen Automatik, Manuell (Handbetrieb), Konfigurieren und Diagnose gewechselt werden.
Im Handbetrieb kann der Antrieb über den gesamten Bereich ohne auftrennen des Stromkreises verstellt werden.
Die Konfiguriersoftware SIMATIC PDM ermöglicht die komfortable Bedienung, Beobachtung, Konfigurierung und Parametrierung des Geräts. Die zur Verfügung stehenden Diagnoseinformationen können über SIMATIC PDM aus dem Gerät ausgelesen werden. Die Kommunikation erfolgt über das HART-Protokoll oder PROFIBUS PA. Für das HART-Protokoll kann der Zugriff auf das Gerät sowohl über ein HART-Modem als auch über eine HART-fähige Ein-/Ausgabebaugruppe (Remote IO) erfolgen. Für beide Kommunikationsarten stehen entsprechende Gerätebeschreibungsdateien, wie GSD und (Enhanced) EDD, zur Verfügung.
Außerdem steht mit SITRANS DTM eine auf der bewährten EDD-Technolgie basierende Software zur Verfügung, mit der über eine FDT-Rahmenapplikation (z. B. PACTware) Feldgeräte über ein DTM (Device Type Manager) parametriert werden können. SITRANS DTM und die erforderlichen gerätespezifischen enhanced EDD stehen kostenfrei zum Download zur Verfügung. Die Software stellt entsprechende Kommunikationsschnittstellen für HART und PROFIBUS zu Verfügung.
Durch ein einfaches Konfigurationsmenü lässt sich der SIPART PS2 in kürzester Zeit an die Armatur anpassen und über eine automatische Inbetriebnahmefunktion abgleichen.
Der Mikrocontroller ermittelt während der Initialisierung Nullpunkt, Endwert, Wirksinn und Stellgeschwindigkeit der Armatur. Daraus bestimmt er die Mindestimpulszeit und die Totzone und optimiert damit die Regelung.
Markenzeichen von SIPART PS2 ist der äußerst geringe Eigen-Luftverbrauch. Denn übliche Luftverluste bei konventionellen Stellungsreglern kosten viel Geld. Dank moderner Piezotechnologie verbraucht SIPART PS2 nur Luft, wenn sie benötigt wird, wodurch er sich schon in kürzester Zeit amortisiert.
SIPART PS2 verfügt über diverse Überwachungsfunktionen, wodurch Veränderungen an Antrieb und Ventil erkannt und ggf. gemeldet werden können, wenn sie einen einstellbaren Grenzwert überschritten haben. Diese Informationen können wertvolle Hinweise für eine Antriebs- oder Ventildiagnose liefern. Zu den ermittelten und überwachten Messdaten, deren Grenzwerte teilweis einstellbar sind, gehören u. a.:
Der intelligente elektropneumatische Stellungsregler SIPART PS2 ist mit weiteren Überwachungsfunktionen ausgestattet. Die daraus abgeleiteten Statusmeldungen signalisieren anstehende Störungen der Armatur gemäß einer graduellen Abstufung in Form der „Ampelsignalisierung“, symbolisiert durch einen Schraubenschlüssel in den Farben grün, gelb und rot (in SIMATIC PDM und Maintenance Station):
So können bereits im Vorfeld eines ernsten Ventil- oder Antriebsfehlers frühzeitig Maßnahmen ergriffen werden, die einen drohenden Anlagenstillstand verhindern. Dadurch, dass rechtzeitig eine Störmeldung signalisiert wird, wie beispielsweise ein beginnender Membranriss im Antrieb oder eine fortschreitende Schwergängigkeit einer Armatur, kann der Anwender mit geeigneten Wartungsstrategien die Anlagensicherheit jederzeit gewährleisten.
Gemäß dieser dreistufigen Alarmhierarchie können auch die Haftreibung einer Stopfbuchse, der Verschleiß eines Ventilkegels oder-sitzes oder Ablagerungen bzw. Anbackungen an der Garnitur erkannt und gemeldet werden.
Die Störmeldungen können sowohl leitungsgebunden über die Alarmausgänge (s. o.) des Stellungsreglers (max. 3 Stück) ausgegeben werden, als auch via Kommunikation über die HART- oder Feldbus-Schnittstellen. Dabei gestatten die HART-, PROFIBUS- und FF-Varianten von SIPART PS2 eine Differenzierung der unterschiedlichen Störmeldungen und eine Trenddarstellung sowie Histogrammfunktion aller wesentlichen Prozessgrößen hinsichtlich der Armatur.
Auch im Display des Gerätes werden die Wartungsanforderungen graduell mit Kennung der Störquelle angezeigt.
Der Stellungsregler SIPART PS2 eignet sich auch zur Regelung von Armaturen, die den besonderen Anforderungen der funktionalen Sicherheit bis SIL 2 nach IEC 61508 bzw. IEC 61511-1 genügen.
Es handelt sich dabei um einfachwirkende, entlüftende Stellungsregler mit einem Eingang von 4 bis 20 mA, PROFIBUS PA und FOUNDATION Fieldbus (FF) zum Anbau an pneumatische Antriebe mit Federrückstellung.
Der Stellungsregler entlüftet auf Anforderung oder im Fehlerfall den Ventilantrieb, der damit das Ventil in die vorgegebene Sicherheitsstellung bringt.
Diese Stellungsregler erfüllen folgende Anforderungen:
Auf-/Zu-Ventile, insbesondere Sicherheitsarmaturen, werden meist über ein Magnetventil pneumatisch angesteuert. Setzt man SIPART PS2 anstelle eines solchen Magnetventils ein, so führt der Stellungsregler zwei Aufgaben in einem Gerät durch (ohne Zusatzverdrahtung)
Da SIPART PS2 in diesem Fall ständig im Regelbetrieb arbeitet (z. B. 99% Stellung) erfüllt er gleichzeitig auch eine permanente Testfunktion der pneumatischen Ausgangsschaltung, was bei Einsatz eines Magnetventils meist nicht möglich ist.
Auch Magnetventile an Regelarmaturen können im Betrieb normalerweise nicht getestet werden. Bei Verwendung von SIPART PS 2 in der 4-Leiter-Anschlusstechnik können sie daher entfallen, da das Entlüften auf Anforderung von SIPART PS2 übernommen wird. Somit kann ebenso an Regelarmaturen sowohl die Regelfunktion als auch die Abschaltfunktion von einem Gerät ausgeführt werden.
Beim Stellungsregler SIPART PS2 lassen sich im Konfigurierbetrieb bei Bedarf z.B. folgende Einstellungen strukturieren:
Die Konfigurierung aller SIPART PS2-Varianten ist in den wesentlichen Punkten identisch.
Elektropneumatischer Stellungsregler SIPART PS2, Funktionsplan