PN16
宝德（BURKERT）20099403 是 8647 型 AirLINE SP 系列的 8 联电气动阀岛，专为直接集成到西门子 SIMATIC ET 200SP 与 SIMATIC ET 200SP HA 分布式 I/O 系统而设计。该订货号采用 11 mm 排列尺寸并基于修订版 2（REV.2）架构制造，采用混合阀门配置（支持二位三通等作用方式），配备 G 1/4 主气源供气与排气接口，并在气动模块底部配置 D6 气管快插工作接口。该模块在 1 (P) 供气通道中集成了气动热插拔（HotSwap）截断功能，并在 3 (R) 与 5 (S) 排气通道中内置了单向止回阀（RSV）。
该系统可在标准 DIN 导轨上与西门子 ET 200SP 电子模块直接侧向拼接，实现控制信号与气动执行元件之间的紧凑耦合。先导电磁阀控制气动过程阀、卫生级阀门或气缸，同时通过模块自带的图形液晶显示屏与现场总线系统反馈通道运行状态、阀门动作计数与传感器数据。该设备已取得 ATEX 与 IECEx 2 区防爆认证，适用于严苛的工业防爆环境。
系统概述与西门子系统集成
8647 型 AirLINE SP 将气动先导控制与电气 I/O 处理融合在一个系统架构内。阀岛由侧边连接单元（PSU）、基本电子模块（PQ）、基本气动模块以及可插拔的先导电磁阀构成。模块之间通过西门子 ET 200SP 背板总线及电源总线直接通讯与供电，无需在模块间另行铺设控制线缆。
系统集成特征包括：
- 直接连接至西门子 SIMATIC ET 200SP 与 SIMATIC ET 200SP HA 背板总线。
- 支持通过西门子 TIA Portal（HSP）、SIMATIC STEP 7（HSP2105）及 PCS 7（HUP）进行项目配置。
- 提供基于 PROFINET IO（GSDML）与 PROFIBUS DP（GSD）的标准现场总线通信支持。
- 支持通道级诊断、独立的先导阀/执行器开关操作计数器以及 PROFIenergy 节能协议。
- 基本电子模块集成多功能 LC 显示屏，可实时显示通道开关状态、断线、短路、EVS 状态以及过程阀限位反馈。
Revision 2 (REV.2) 技术特征与版本区分
订货号 20099403 属于 8647 型的修订版 2（REV.2）硬件平台。与早期的 REV.1 相比，REV.2 优化了气动流道与机械接口，具有明确的结构区别：
| 对比特征 | 修订版 1 (REV.1) | 修订版 2 (REV.2) — 订货号 20099403 |
|---|---|---|
| 快插接头松开环颜色 | 黑色 | 蓝色 |
| 工作接口通道排列 | 平行排列 | 波浪形错位排列 |
| 先导阀气动底板法兰接口 | 单阀 FM14 与双阀 FM20 互不相同 | 单阀（6524/6525）与双阀统一为 FM20 法兰接口 |
| 集成 P 关闭（热插拔）时流量损失 | 流量减少最高达 50% | 流量减少约 20% |
| 铭牌版本标识 | 无“Rev.”字样 | 明确标注“Rev.2” |
阀门法兰接口兼容性限制
REV.1 的单阀（FM14 底板接口）与 REV.2 的单阀（FM20 底板接口）机械结构不兼容。为 20099403 更换备用阀门时，必须选配适用于 REV.2 的 FM20 法兰单阀或双阀，切勿安装 REV.1 备用单阀。
模块化结构：连接单元与阀组件
8647 型阀岛在标准导轨上通过模块化单元依次拼接组合：
- 左侧连接单元（PSU-L）： 引入主气源供气及集中排气管道，建立与西门子基座单元的电源总线电气接触，表面配备“PWR OK”状态 LED 指示灯。
- 基本电子模块（PQ 模块）： 包含阀门电气驱动插座、微处理器控制逻辑、通道自诊断芯片及双色状态 LED 与图形液晶屏（支持 4 位或 8 位阀槽）。
- 基本气动模块： 提供支撑气路底板，汇集分配 1 (P) 压力气道与 3/5 (R/S) 排气通道，并在底板下方引出 2 (A) 和 4 (B) 工作气管接口。
- 先导电磁阀： 采用基于 6144 型先导翻转衔铁的 6524/6525 型单稳态微型座阀，标配机械式手动开关。
- 右侧连接单元（PSU-R）： 封闭内部气动管路并在导轨末端完成机械锁定。
技术参数
| 参数项 | 技术规格值 |
|---|---|
| 站点排列尺寸（每站宽度） | 11 mm |
| 阀槽总数 | 8 位阀底板（8-bank） |
| 可支持的回路功能 | 混合配置（二位三通、双二位三通、二位五通、三位五通） |
| 工作压力范围 | 2.5 至 10.0 bar（UL 认证规格为真空至 8 bar；辅助先导气 >2.5 bar） |
| 额定空气流量 QNn | 200 至 300 l/min（在 +20 °C、入口 6 bar、压差 1 bar 条件下测得） |
| 额定工作电压 | 24 V DC（±10%，SELV/PELV，最大残余纹波 2.4 Vss） |
| 单阀标称功率 | 单阀 0.8 W；双阀 2 × 0.8 W（具有集成降功率电路） |
| 单阀额定电流 | 40 mA（动作 120 ms 后保持电流降至 28 mA） |
| 压缩空气介质质量 | 符合 ISO 8573-1:2010 标准 等级 7.4.4（5 µm 过滤，干燥中性气体） |
| 阀岛外壳材质 | 聚酰胺（PA）与聚碳酸酯（PC） |
| 密封圈材料 | 丁腈橡胶（NBR）、氟橡胶（FKM）及聚氨酯（PUR） |
| 外壳防护等级 | IP20（安装于封闭控制柜内为 IP65，符合 EN 60529） |
| 环境工作温度 | 0 °C 至 +55 °C（安装 0460 型阀门时为 0 °C 至 +50 °C） |
| 介质温度范围 | 0 °C 至 +50 °C |
| 存储温度范围 | -20 °C 至 +60 °C |
| 允许环境湿度 | 年平均 75%，偶发 85%，无凝露产生 |
气动接口分配与拧紧扭矩
气源供气和系统排气由连接单元集中负责，各工作管路从基本气动模块底部的推入式快插接头引出。
连接单元接口定义
- 1 号接口 (P)： G 1/4 螺纹主工作气源输入口。
- 3/5 号接口 (R/S)： G 1/4 螺纹集中排气排出气口。
- X 接口： M5 螺纹，用于外部辅助控制空气输入（EXT）或先导控制元件排气（INT）。
阀组件工作接口定义（气动模块底部）
- 2 (A) 与 4 (B) 工作接口： 直插式接头 D6（用于外径 6 mm 气管）。
- 配置 6524 型二位三通单阀时，上部接口处于封堵空置状态，下部接口引出工作气压。
管道接口与装配拧紧扭矩
| 连接部位 / 螺钉规格 | 接口尺寸 | 建议拧紧扭矩 | 最大允许拧紧扭矩 |
|---|---|---|---|
| 气源与排气主接口 (P, R/S) | G 1/4 | 4.0 至 7.0 Nm | 20.0 Nm |
| 辅助控制空气接口 (X) | M5 | 1.0 至 1.2 Nm | 3.0 Nm |
| AirLINE Quick 底板连接推入式接头 | M7 | 1.75 至 2.25 Nm | 4.0 Nm |
| 阀门固定螺钉 (6524/6525 型) | M2 | 0.25 至 0.30 Nm | 0.35 Nm |
| 阀块导轨锁定紧固螺栓 | M4 | 约 1.8 Nm | 2.0 Nm |
严禁对调供气与排气接口
1 号 (P) 与 3/5 号 (R/S) 接口绝对不可混淆。误将压缩空气接入排气接口会导致阀芯损坏并引发相连执行机构发生无法预料的误动作。
ET 200SP 与 ET 200SP HA 应用规划
在将 8647 型阀岛整合至西门子分布式 I/O 系统机架时，必须根据系统平台遵循相应的工程规则：
| 项目设计参数 | 搭配 SIMATIC ET 200SP | 搭配 SIMATIC ET 200SP HA |
|---|---|---|
| 安装固定导轨 | 标准导轨 TH 35（DIN EN 60715） | 西门子 ET 200SP HA 专用型材导轨 |
| 阀块左侧电源基座单元 | 建议使用浅色基座单元（BU...D） | 强制要求安装浅色基座单元（BU...D） |
| 阀块右侧扩展能力 | 允许扩展其他 I/O 模块（需补供电源） | 不允许扩展其他模块（必须以服务器模块收尾） |
| 站内阀块排列数量 | 允许排列多个阀块（需独立电源供给） | 单个机架仅允许安装 1 个阀块 |
| 单站最大模块容量 | 64 个模块 / 连接单元 / 电子模块 | 56 个模块 / 连接单元 / 电子模块 |
| 工程配置软件环境 | STEP 7 Classic、TIA Portal、PCS 7 | PCS 7（V9.0 SP2 及以上版本，配合 HUP） |
独立供电基座单元建议
由于电磁先导阀对 24 V DC 电源有着严格的 ±10% 容差要求，强烈建议（在 ET 200SP HA 中为强制要求）在 8647 阀块紧邻左侧配置一个浅色 BaseUnit（BU...D 或 BU...D/T），以建立独立的负载电压电位组，避免其他重载模块对阀岛工作造成干扰。
安全功能：EVS、F-PM-E 与热插拔维护
8647 型阀岛支持多种工业安全关闭与在线维护机制：
- EVS 模块化外部阀门关闭： 配备 EVS 功能的基本电子模块顶部具有独立的 2 极无电位接线端子。断开此触点可立即切断该模块上所有阀门的驱动回路，而模块的背板总线通信、逻辑诊断与液晶显示屏依然保持正常运转。
- 西门子 F-PM-E 故障安全电源模块集成： 带有“FC”标识的 8647 模块可部署于西门子 F-PM-E 24VDC/8A PPM ST 故障安全电源模块的电位组下。F-PM-E 模块可执行暗态测试（建议回读时间设为 1.5 至 2.5 ms）并根据 DIN EN ISO 13849-1 实现安全关闭。
- 气动热插拔功能 1 (P)： 订货号 20099403 的气动基座内嵌机械式自动切断阀。在线拆卸单阀时，P 气道能够自动密封，无需关停主气源即可更换故障阀门。
- 集成式排气止回阀 3 (R) 与 5 (S)： 排气流道内置单向止回阀（RSV），可有效阻断共用排气管道中的瞬间背压波，防止单作用气缸或过程阀由于排气回流发生意外漂移。
热插拔操作安全警示
在带压状态下拆卸具有热插拔功能的阀门时，阀位处会在瞬间排出少量压缩空气，同时 2 (A) 或 4 (B) 工作接口内的余压会立即泄放。连接的执行机构可能因失压而运动。拆卸阀门前必须固定执行元件防止位移，并全程佩戴防护眼镜。
备用阀门与选型配件
为确保 20099403 阀岛的密封性与流量表现，应选配原厂 REV.2 备用阀门及配件：
| 订货号 | 配件型号名称 | 功能描述与应用范围 |
|---|---|---|
| 20029918 | 6524 型二位三通常闭（NC）阀 | REV.2 单阀，FM20 底板法兰，2.5–10 bar，24 V DC，带手动开关 |
| 20029919 | 6524 型二位三通常开（NO）阀 | REV.2 单阀，FM20 底板法兰，2.5–10 bar，24 V DC，带手动开关 |
| 20029920 | 6525 型二位五通阀 | REV.2 单阀，FM20 底板法兰，2.5–10 bar，24 V DC，带手动开关 |
| 204710 | 6524 型 2×二位三通常闭（NC）阀 | 双阀，FM20 底板法兰，2.5–10 bar，24 V DC，带手动开关 |
| 300817 | 6524 型 2×二位三通常闭（NC）阀 | 外部辅助先导型双阀，1–10 bar，24 V DC |
| 661092 | REV.2 阀位盖板 | 用于覆盖 6524/6525 REV.2 单阀及双阀气动基座上的闲置阀位 |
| 653670 | 电气连接保护盖 | 用于覆盖基本电子模块上未使用的电气驱动插座 |
| 20024336 | FM24 阀门异形密封圈 | 适用于 6524 型二位三通 REV.2 单阀的备用密封件（每包 12 件） |
| 20016305 | FM20 阀门异形密封圈 | 适用于 6524 型双阀及 6525 型 REV.2 单阀的备用密封件（每包 12 件） |
安装指南与空间要求
阀块应水平或垂直安装于防护等级至少达到 IP54 的封闭控制柜内：
- 上方安装间距： 阀块上边缘与控制柜内壁或走线槽之间必须保持至少 ≥5 cm 的净空间，以保证散热和螺丝刀装卸空间；若电子模块具备 EVS 接线端子，间距应保持 ≥8 cm。
- 导轨固定方式： 将紧固螺栓逆时针完全旋松后将阀块卡入 TH 35 标准导轨，推至定位后顺时针拧紧螺钉（紧固扭矩约为 1.8 Nm）。
- 气管插接规范： 聚氨酯（PU）或聚酰胺（PA）气管必须平直切断，垂直用力推入 D6 接口底部，确保不锈钢卡爪完全咬合，满足 DIN ISO 14743 抗拉脱标准。
