Siemens 6DR4004-6NN Series User manual

Operating Instructions (d/en/fr/es/it) Edition 11/2003
NCS Non Contacting Position Sensor
for electro-pneumatic positioner
(deutsch/english/français/español/italiano)
sipart ps2

NCS
A5E00097485-06 1
s
Non Contacting Position Sensor (NCS)
6DR4004-6NNxx (EEx)
6DR4004-8NNxx
Edition 11/2003
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Operating Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Page 35
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Istruzioni per l’uso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pagina 135

NCS
2A5E00097485-06
Betriebsanleitung

NCS
3
A5E00097485-06
Klassifizierung der Sicherheitshinweise..........................................5
Allgemeine Hinweise .........................................................................6
1 Allgemeines und Arbeitsweise des NCS .........................................9
1.1 Allgemeines und Arbeitsweise .........................................................................9
1.2 Arbeitsweise ...................................................................................................10
2 Ausführungen, Auslieferungszustand ..........................................13
2.1 Ausführungen .................................................................................................13
2.2 NCS für Schwenkantriebe ..............................................................................14
2.3 NCS für Schubantriebe ..................................................................................14
2.4 Weitere erforderliche Komponenten ..............................................................15
2.5 Anbausatz "Schubantrieb" 6DR4004-xx ........................................................15
2.6 Anbausatz "Schubantrieb" 6DR4004-8V und 6DR4004-8L ............................16
3 Betriebsvorbereitung ......................................................................17
3.1 Montage .........................................................................................................17
3.1.1 Montageablauf für Schwenkantrieb ................................................................18
3.1.2 Montage Schubantrieb bis 14 mm .................................................................20
3.1.3 Montageablauf Schubantrieb > 14 mm...........................................................21
3.1.4 Maßbild ..........................................................................................................24
3.2 Elektrischer Anschluss ...................................................................................25
4 Initialisierung ...................................................................................27
4.1 Initialisierung von Schwenkantrieben .............................................................28
4.2 Initialisierung von Schubantrieben .................................................................28
5 Zertifikate .........................................................................................29
6 Technische Daten ............................................................................33
Inhaltsverzeichnis

NCS
4A5E00097485-06
Betriebsanleitung
Copyright © Siemens AG 2001 All rights reserved
Weitergabe sowie Vervielfältigung dieser Anleitung,
Verwertung und Mitteilung ihres Inhalts ist nicht
gestattet, soweit nicht ausdrücklich zugestanden.
Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz.
Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall
der Patenterteilung oder GM-Eintragung
Siemens AG
Bereich Automatisierungs- und Antriebstechnik
Geschäftsgebiet Process Instrumentation
D-76181 Karlsruhe
Haftungsausschluss
Wir haben den Inhalt der Anleitung auf Übereinstimmung
mit der beschriebenen Hard-und Software geprüft.
Dennoch können Abweichungen nicht ausgeschlossen
werden, so dass wir für die vollständige Übereinstimmung
keine Gewähr übernehmen. Die Angaben in dieser
Anleitung werden regelmäßig überprüft, und notwendige
Korrekturen sind in den nachfolgenden Auflagen
enthalten. Für Verbesserungsvorschläge sind wir dankbar.
© Siemens AG 2001
Technische Änderungen bleiben vorbehalten

NCS
A5E00097485-06 5
Betriebsanleitung
Klassifizierung der Sicherheitshinweise
Dieses Handbuch enthält Hinweise, die Sie zu Ihrer persönlichen Sicherheit
sowie zur Vermeidung von Sachschäden beachten müssen. Die Hinweise
sind durch ein Warndreieck hervorgehoben und je nach Gefährdungsgrad
folgendermaßen dargestellt:
GEFAHR
bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten wird, wenn die entspre-
chenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.
WARNUNG
bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten kann, wenn die entspre-
chenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.
VORSICHT
mit Warndreieck bedeutet, dass eine leichte Körperverletzung eintreten kann, wenn
die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.
VORSICHT
ohne Warndreieck bedeutet, dass ein Sachschaden eintreten kann, wenn die entspre-
chenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.
ACHTUNG
ohne Warndreieck bedeutet, dass ein Sachschaden eintreten kann, wenn die entspre-
chenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.
HINWEIS
ist eine wichtige Information über das Produkt, die Handhabung des Produktes oder
den jeweiligen Teil der Dokumentation, auf den besonders aufmerksam gemacht wer-
den soll und deren Beachtung wegen eines möglichen Nutzens empfohlen wird.

NCS
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Betriebsanleitung
Allgemeine Hinweise
Dieses Gerät hat das Werk in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand verlassen.
Um diesen Zustand zu erhalten und um einen gefahrlosen Betrieb des Gerätes si-
cherzustellen, sind die in dieser Betriebsanleitung gegebenen Hinweise und Warn-
vermerke vom Anwender zu beachten.
HINWEIS
Sehr geehrter Kunde,
die Anleitung enthält aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht sämtliche Detailinfor-
mationen zu allen Typen des Produkts und kann auch nicht jeden denkbaren Fall
der Aufstellung, des Betriebes oder der Instandhaltung berücksichtigen.
Sollten Sie weitere Informationen wünschen, oder sollten besondere Probleme auf-
treten, die in der Anleitung nicht ausführlich genug behandelt werden, können Sie
die erforderliche Auskunft über die örtliche Siemens-Niederlassung anfordern.
Außerdem weisen wir darauf hin, dass der Inhalt der Anleitung nicht Teil einer frü-
heren oder bestehenden Vereinbarung, Zusage oder eines Rechtverhältnisses ist
oder diese abändern soll. Sämtliche Verpflichtungen der Siemens AG ergeben sich
aus dem jeweiligen Kaufvertrag, der auch die vollständige und allein gültige
Gewährleistungsregelung enthält. Diese vertraglichen Gewährleistungsbestimmun-
gen werden durch die Ausführungen der Anleitung weder erweitert noch
beschränkt.
Der Inhalt spiegelt den technischen Stand zur Drucklegung wieder. Technische
Änderungen sind im Zuge der Weiterentwicklung vorbehalten.

NCS
A5E00097485-06 7
Betriebsanleitung
Haftungsausschluss
Sämtliche Änderungen am Gerät, sofern sie nicht in der Betriebsanleitung ausdrück-
lich erwähnt werden, fallen in die Verantwortung des Anwenders.
WARNUNG
Die Bestimmungen der für Ihr Land gültigen Prüfbescheinigung sind zu beachten.
Bei der elektrischen Installation sind die für Ihr Land gültigen nationalen Bestim-
mungen und Gesetze für explosionsgefährdete Bereiche zu beachten. In Deutsch-
land sind dies z. B.:
- die Betriebssicherheitsverordnung
- die Bestimmung für das Errichten elektrischer Anlagen in explosionsgefährde-
ten Bereichen, DIN EN 60079-14 (früher VDE 0165, T1).
Eigensichere Geräte dürfen nur an bescheinigte eigensichere Stromkreise ange-
schlossen werden, die mit den auf dem Typenschild bzw. in den Zertifikaten und
Zulassungen (z. B. den EG-Baumusterprüfbescheinigungen) angegebenen techni-
schen Daten übereinstimmen. Es wird empfohlen zu prüfen, ob die vorhandene
Hilfsenergie, sofern diese benötgit wird, mit der auf dem Typenschild und mit der
für Ihr Land gültigen Prüfbescheinigung übereinstimmt.
Die Verbindung des NCS-Sensors mit dem Stellungsregler darf nicht aus dem
explosionsgefährdeten Bereich heraus geführt werden bzw. es sind die einschlägi-
gen Bestimmungen zu beachten.
Geräte der Zündschutzart "Eigensicherheit" verlieren ihre Zulassung, sobald sie
an Stromkreisen betrieben wurden, die nicht der in Ihrem Land gültigen Prüfbe-
scheinigung entsprechen.
Der einwandfreie und sichere Betrieb dieses Gerätes setzt sachgemäßen Trans-
port, fachgerechte Lagerung, Aufstellung und Montage sowie sorgfältige Bedie-
nung und Instandhaltung voraus.
Das Gerät darf nur zu den in dieser Betriebsanleitung vorgegebenen Zwecken ein-
gesetzt werden.

NCS
8A5E00097485-06
Betriebsanleitung
Qualifiziertes Personal
sind Personen, die mit Aufstellung, Montage, Inbetriebsetzung und Betrieb des Pro-
duktes vertraut sind und über die ihrer Tätigkeit entsprechenden Qualifikationen ver-
fügen, wie z. B.:
•Ausbildung oder Unterweisung bzw. Berechtigung, Geräte/Systeme gemäß des
Standards der Sicherheitstechnik für elektrische Stromkreise, hohe Drücke und
aggressive sowie gefährliche Medien zu betreiben und zu warten.
•Bei Geräten mit Explosionsschutz: Ausbildung oder Unterweisung bzw. Berech-
tigung, Arbeiten an elektrischen Stromkreisen für explosionsgefährdete Anlagen
durchzuführen.
•Ausbildung oder Unterweisung gemäß des Standards der Sicherheitstechnik in
Pflege und Gebrauch angemessener Sicherheitsausrüstung.
Bestimmungsgemäßer Gebrauch
Bestimmungsgemäßer Gebrauch im Sinne dieser Betriebsanleitung bedeutet, dass
dieses Produkt nur für die im Katalog und die in dieser technischen Beschreibung be-
schriebenen Einsatzfälle vorgesehen ist.
Das in dieser Betriebsanleitung beschriebene Produkt ist unter Beachtung der ein-
schlägigen Sicherheitsnormen entwickelt, gefertigt, geprüft und dokumentiert wor-
den. Bei Beachtung der für Projektierung, Montage, bestimmungsgemäßem
Gebrauch und Instandhaltung beschriebenen Hantierungsvorschriften und sicher-
heitstechnischen Hinweise gehen deshalb im Normalfall keine Gefahren in bezug auf
Sachschäden oder für die Gesundheit von Personen aus. Kleinspannungen, die an-
geschlossen werden, müssen durch sichere Trennung erzeugt sein.
VORSICHT
Elektrostatisch gefährdete Baugruppen können durch Spannungen zerstört wer-
den, die weit unterhalb der Wahrnehmungsgrenze des Menschen liegen. Diese
Spannungen treten bereits auf, wenn Sie ein Bauelement oder elektrische
Anschlüsse einer Baugruppe berühren, ohne elektrostatisch entladen zu sein. Der
Schaden, der an einer Baugruppe aufgrund einer Überspannung eintritt, kann
meist nicht sofort erkannt werden, sondern macht sich erst nach längerer Betriebs-
zeit bemerkbar.

NCS
9
A5E00097485-06
1
1.1 Allgemeines und Arbeitsweise
Mit dem Stellungsregler SIPART PS2 kann in allen Gehäusevarianten ein
getrennter Anbau von Stellweg-Erfassungssystem und Reglereinheit reali-
siert werden. Dabei erfolgt die Hub- bzw. Drehwinkelerfassung durch einen
berührungslosen Stellungssensor (Non Contacting Position Sensor) direkt
am Antrieb. Die Reglereinheit kann dann in einiger Entfernung z.B. an ei-
nem Montagerohr o.ä. angebaut werden und ist mit dem Stellweg-Erfas-
sungssystem über eine elektrische Kabelverbindung und mit dem Antrieb
über eine oder zwei pneumatische Leitung(en) verbunden.
Ein solcher getrennter Anbau ist immer dann sinnvoll, wenn die Umge-
bungsbedingungen an der Armatur die spezifizierten Werte für den Stel-
lungsregler SIPART PS2 überschreiten.
Der NCS besteht aus einem fest zu montierenden vergossenen Sensor so-
wie einem Magneten. Der Magnet wird bei Schubantrieben direkt an der
Spindel bzw. bei Schwenkantrieben auf dem Wellenstumpf montiert. Das
Sensorgehäuse wird bei Schwenkantrieben auf der Konsole und bei Schub-
antrieben am NAMUR-Winkel befestigt.
Über die EMV-Filtermodul C73451-A430-D23 wird der NCS mit Hilfsenergie
versorgt und gleichzeitig die elektromagnetische Verträglichkeit gewährlei-
stet.
Der Stellungsregler SIPART PS2 kann mit bereits montierter EMV-Filtermo-
dul bezogen oder ein vorhandener jederzeit damit nachgerüstet werden.
Allgemeines und Arbeitsweise
des NCS

NCS
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Allgemeines und Arbeitsweise des NCS Betriebsanleitung
Bild 1 Getrennter Anbau von NCS und Reglereinheit
1.2 Arbeitsweise
Der NCS enthält u.a. einen Magnetfeldsensor. Dieser Sensor hat die Eigen-
schaft, dass er seinen elektrischen Widerstand ändert, wenn man einen
Permanentmagneten in seine Nähe bringt. Auf Grund der verwendeten
Messmethode hat er einen großen Störabstand gegenüber magnetischen
Fremdfeldern.
Das folgende Bild veranschaulicht das Funktionsprinzip mit einem
rotierenden Magneten.

NCS
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Betriebsanleitung Allgemeines und Arbeitsweise des NCS
Bild 2 Relative Widerstandsänderung in Abhängigkeit vom Winkel des Magneten
Wie man aus dem Bild erkennt, ergibt sich bei einer kreisförmigen Bewe-
gung des Magneten eine sinusförmige Änderung des Widerstandes. Durch
die mechanischen Anschläge der Armatur wird sichergestellt, dass immer
nur ein Teil (Quadrant) der Sinuskurve ausgenutzt wird. Die prinzipbedingte
Nichtlinearität der Kennlinie wird durch eine im Stellungsregler SIPART PS2
hinterlegte Kurve softwaremäßig korrigiert.
Wenn der Magnet am Sensor linear vorbeigeführt wird, ergibt sich ebenfalls
eine Widerstandsänderung, die zur Positionsbestimmung benutzt werden
kann. Das folgende Bild verdeutlicht das Prinzip.
Bild 3 Widerstandsänderung in Abhängigkeit von der Position des Magneten




 







NCS
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Allgemeines und Arbeitsweise des NCS Betriebsanleitung
Die Nichtlinearität wird im Stellungsregler SIPART PS2 softwaremäßig kor-
rigiert.
Der große Vorteil dieses Prinzips ist die Verschleißfreiheit. Ebenso haben
Vibration, Feuchtigkeit und Temperatur nur sehr geringen Einfluss auf das
Messergebnis.

NCS
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2
2.1 Ausführungen
Der NCS ist innerhalb seiner technischen Spezifikationen (siehe Kapitel 6,
Seite 33 "Technische Daten") gleichermaßen für Schwenkantriebe (ent-
sprechend der VDI/VDE 3845) wie auch für Schubantriebe geeignet. Es
sind folgende Ausführungen lieferbar:
NCS-Sensor
zur kontakt- und berührungslosen
Stellungserfassung (nicht für
EEx d-Ausführung),
Kabellänge 6 m (19,68 ft)
6DR4004 - 7NN 70
nicht explosionsgeschützt 7ME5841 - 8
explosionsgeschützt 7ME5841 - 6
für Schwenkantriebe 7ME5841 - 7771
für Schubantriebe bis 14 mm
(0,55 inch) (auf Anfrage)
7ME5841 - 7772
für Schubantriebe > 14 mm
(0,55 inch)
7ME5841 - 7773
EMV-Filtermodul zum Anschluss
eines externen Stellungsaufneh-
mers (10 k:) (nicht für EEx d-
Ausführung)
C73451-A430-D23
Ausführungen, Auslieferungs-
zustand

NCS
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Ausführungen, Auslieferungszustand Betriebsanleitung
2.2 NCS für Schwenkantriebe
Im Lieferumfang des NCS für Schwenkantriebe 6DR4004-xNN10 sind ent-
halten (Lfd. Nr. siehe Bild 4, Seite 18).
2.3 NCS für Schubantriebe
Der Einsatz des NCS für Schubantriebe ist in zwei unterschiedlichen Aus-
führungen möglich:
Schubantriebe bis 14 mm
Hierfür ist der direkte Anbau (d.h. ohne Getriebe oder Hebel) vorgesehen
(Bild 5, Seite 19).
Schubantrieb > 14 mm
Beim Schubantrieb > 14 mm 6DR4004-xNN30 wird die Längsbewegung
durch einen Hebel in eine Drehbewegung umgewandelt (Bild 6, Seite 22).
lfd.Nr. Stück Benennung Hinweise
1 Betriebsanleitung
2 1 Magnethalter
3 6 Scheibe DIN 125 6-200HV-A4
4 2 Innensechskantschraube M6x12-A4-70
5 1 Kunststoffscheibe
6 1 Drehmagnet
7 1 Spannring
8 4 Sechskantmutter EN 24032
9 2 Innensechskantschraube M6x25-A2
10 1 NCS-Sensor Kabellänge gem. Bestellung
1 Schraube SN60088 F3x8-ST
1 Dichteinsatz Für Kabelverschraubung
1 Stopfen Zum Verschließen des Dichteinsatzes

NCS
15
A5E00097485-06
Betriebsanleitung Ausführungen, Auslieferungszustand
Im Lieferumfang der Ausführung 6DR4004-xNN30 des NCS für Schuban-
triebe > 14 mm sind enthalten:
1 NCS-Anbausatz komplett montiert
1 Betriebsanleitung (fünfsprachig in deutsch, englisch, französisch,
spanisch und italienisch)
2.4 Weitere erforderliche Komponenten
Zusätzlich zum oben beschriebenen Lieferumfang benötigen Sie:
•Eine Konsole gem. VDI/VDE 3845 für einen Schwenkantrieb.
•Für einen Schubantrieb > 14 mm Hub benötigen Sie den Anbausatz
Schubantrieb 6DR4004-8V für den Hubbereich von 3 mm bis 35 mm
und zusätzlich für den Bereich > 35 mm den langen Hebel 6DR4004-8L.
•Einen Stellungsregler SIPART PS2 mit eingebauter EMV-Filtermodul
(Bestellnummer 6DR5xxx-xxxx2-xxAx). Oder die EMV-Filtermodul (Be-
stellnummer C73451-A430-D23), falls Sie einen vorhandenen Stel-
lungsregler SIPART PS2 nachrüsten wollen.
Um eine Beeinflussung auf den Sensor zu vermeiden, sollten die Befesti-
gungselemente aus nicht ferromagnetischem Metall, z.B. A4-Stahl oder Alu-
minium, sein.
2.5 Anbausatz "Schubantrieb" 6DR4004-xNN20
Auf Anfrage

NCS
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Ausführungen, Auslieferungszustand Betriebsanleitung
2.6 Anbausatz "Schubantrieb" 6DR4004-8V und
6DR4004-8L
Im Lieferumfang Anbausatz "Schubantrieb IEC 534 (3 mm bis 35 mm)" sind
enthalten (Lfd. Nr. siehe Bild 6, Seite 22).
lfd.Nr. Stück Benennung Hinweise
1 1 NAMUR Anbauwinkel
IEC 534
Normierte Verbindungsstelle für
Anbaukonsole mit Rippe, Säule oder
ebener Fläche
2 1 Abgriffbügel Führt den Mitnehmerstift und dreht
Hebelarm
3 2 Klemmstück Montage Abgriffbügel an Spindel des
Antriebes
4 1 Mitnehmerstift Montage an Hebel (6)
6 1 Hebel NAMUR Für Hubbereich 3 mm bis 35 mm
Für Hubbereiche > 35 mm bis 130 mm
(nicht im Lieferumfang) ist Hebel
6DR4004-8L zusätzlich erforderlich
7 2 U-Bolzen Nur für Antriebe mit Säulen
8 4 Sechskantschraube M8 x 20 DIN 933-A2
9 2 Sechskantschraube M8 x 16 DIN 933-A2
10 6 Federring A8 - DIN 127-A2
11 6 U-Scheibe B 5,4 - DIN 125-A2
12 2 U-Scheibe B 6,4 - DIN 125-A2
14 1 Federscheibe A6 - DIN 137A-A2
16 3 Federring A6 - DIN 127-A2
17 3 Inbusschraube M6 x 25 DIN 933-A2
18 1 Sechskantmutter M6 - DIN 934-A4
19 1 Vierkantmutter M6 - DIN 557-A4
21 4 Sechskantmutter M8 - DIN 934-A4

NCS
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3
3.1 Montage
Der NCS kann an alle Schwenkantriebe und Schubantriebe angebaut wer-
den, die eine NAMUR-Schnittstelle haben.
Für die übrigen Antriebe werden individuelle Lösungen empfohlen.
Betriebsvorbereitung

NCS
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Betriebsvorbereitung Betriebsanleitung
3.1.1 Montageablauf für Schwenkantrieb
Bild 4 Anbauanleitung für Schwenkantriebe
1. Stecken Sie den Magnethalter (2) auf den Wellenstumpf des Schwenk-
antriebes und befestigen Sie ihn mit einer Innensechskantschraube (4)
und einer Scheibe (3) am Wellenstumpf.
2. Legen Sie die Kunststoffscheibe (5) in den Drehmagnet (6) und schnap-
pen Sie den Drehmagnet (6) auf den Magnethalter (2). Er ist jetzt leicht
auf dem Magnethalter drehbar.
3. Schieben Sie den Spannring (7) so über den Drehmagnet (6), dass die
Federelemente (7a) den Haken (6a) an dem Drehmagnet gegenüber-
stehen und einrasten. Spannring und Drehmagnet lassen sich jetzt nur
noch schwer verdrehen.
4. Nach richtiger Montage und einem der VDI/VDE 3845 entsprechenden
Konsole ist der Abstand zwischen Oberkante Drehmagnet und Ober-
kante Konsole automatisch auf 3 mm eingestellt.
5. Falls Sie eine von der Norm abweichende Konsole verwenden, müssen
Sie durch eine geeignete Verlängerung für den Wellenstumpf oder Un-
terlegscheiben unter dem NCS-Gehäuse für einen entsprechenden Ab-
stand sorgen.
6. Falls Sie einen Stellungsregler SIPART PS2 nachrüsten wollen, bauen
Sie nun die EMV-Filtermodule gemäß der mitgelieferten Einbauanlei-
tung in den Stellungsregler SIPART PS2 ein.