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B2B 工业备件 · 选型指南 倍加福 Pepperl+Fuchs KCD2 系列隔离式安全栅 开关放大器 · 隔离器 · 信号调理器十大子系列全系列产品配置对比

发布时间:2026-09-24更新时间:2026-09-24人气:0

品牌:Pepperl+Fuchs 倍加福(德国曼海姆,1945 创立,现为 SE)

产品族:K 系列(K-System)12.5 mm 超薄隔离式安全栅 / 信号调理器
覆盖子系列:SR · SOT · SON · STC · UT2 · RR2 · SCD · SCS · SLD(另有安全区非 Ex 对应款)
信号方向:数字输入 DI | 模拟输入 AI | 模拟输出 AO | 数字输出 DO


一、产品定位|"隔离器 / 开关放大器 / 安全栅"三个词,说的是同一个家族的三类功能

品类先厘清(最关键):

1.KCD2 是 P+F K 系统(K-System)中 12.5 mm 超薄壳家族的系列名,不是一个可以下单的货号——询价必须写到具体型号(如 KCD2-SR-Ex1.LB);

2."安全栅"有两类:KCD2 属于隔离式安全栅(isolated barrier)——需要 19…30 V DC 供电,输入/输出/供电之间有 300 Veff 电气隔离;另一类是齐纳安全栅(zener barrier)——无需供电、无隔离,但要求整个装置做等电位接地。

3.隔离式安全栅 ≠ 只做防爆:它同时完成"限能(本安)+ 电气隔离 + 信号转换/放大"三件事——这正是"隔离器 / 开关放大器"两个叫法的由来,但它们分别对应不同子系列,不能互相替代。

按信号方向理解 KCD2 全家族(本篇的组织方式):

1.数字输入 DI(读危险区的 NAMUR 传感器 / 干接点)→ 开关放大器 SR(继电器输出)/ SOT(晶体管输出)/ SON(三态阻抗输出,配 DCS/SIS 卡件);

2.模拟输入 AI(读危险区的变送器 / 温度传感器)→ 隔离器 STC(2 线 SMART 变送器供电)/ UT2(万用温度)/ RR2(电阻重复器);

3.模拟输出 AO(向危险区送 4-20 mA)→ SCD(电流驱动器)/ SCS(AI+AO 双通道合一);

4.数字输出 DO(驱动危险区的电磁阀 / LED / 声光报警)→ SLD 电磁阀驱动器(全系 SIL 3)。


二、品牌背景沿革|1945 无线电作坊起家,1958 年同时诞生"接近开关"与"本安放大器"

时间

事件

1945.11

无线电技师 Walter Pepperl 与银行家 Ludwig   Fuchs 在德国曼海姆 Sandhofen 创立无线电修理作坊,随即转产变压器

1948–1955

扩展电子生产;1955 年关闭收音机业务(时年 40 名员工),迁入新厂

1958

开发第一只接近传感器,同年做出第一台带本安控制回路的晶体管放大器——本安防爆接口技术即发端于此(今日 K 系统的技术源头)

1964 / 1968

首次以自有展位参加 ACHEMA(法兰克福)/ 汉诺威工业博览会

1971

总部迁至曼海姆 Schönau(Lilienthalstraße 200,沿用至今)

2019 / 2020

公司法律形式 GmbH → AG → SE(欧洲公司)

2022

营收首次突破 10 亿欧元

现状

约 6300 名员工、40 余家子公司;制造基地分布在德国、美国、新加坡、匈牙利、中国、印度尼西亚、越南七国;两大事业部中,过程自动化事业部是本安防爆接口元件的市场领导者——KCD2 所属的 K 系统即该事业部核心产品线

 

三、型号命名规则逐位解析|功能码 + 本安位 + 通道数 + 两层后缀

KCD2 - 〔功能码〕- Ex〔通道数〕 〔.功能后缀〕 〔.SP 接线后缀〕

位段

取值

含义

KCD2

—

K 系统超薄家族(12.5 mm A2 壳型;与经典 KFD2 系列并行,官方资料明确 KCD2-SCS 已"合并 KFD2-SCD2-Ex2.LK + KFD2-STC4/5-Ex2 的功能"——更少元件、更省柜内空间)

功能码

SR

Switch amplifier, Relay ——   开关放大器,继电器输出(DI)

SOT

开关放大器,无源晶体管输出(DI)

SON

开关放大器,无源晶体管(阻性)三态输出,线故障透明 LFT,按 DCS/SIS 卡件特性分 .R1/.R2/.R3(DI)

STC

SMART Transmitter power supply + Conditioner —— 2 线 SMART 变送器供电隔离器,HART 透明(AI)

UT2

Universal Temperature —— 万用温度转换器,RTD/热电偶/电位计/mV 输入(AI)

RR2

Resistance Repeater —— 电阻重复器,RTD/电位计的电阻值隔离传输(AI)注意:不是"继电器中继"!

SCD

SMART Current Driver —— SMART 电流驱动器,向危险区定位器送 4-20 mA(AO)

SCS

SMART 电流驱动 + 变送器供电合一,双通道、每通道可独立设为 AI 或 AO(AI+AO)

SLD

Solenoid LoaD driver   —— 电磁阀驱动器,驱动危险区电磁阀/LED/声光报警(DO,SIL 3)

-Ex

有 / 无

有 -Ex = 本安版(现场侧可接 Zone 0/1/2 危险区,Ex ia 关联设备);无 -Ex = 安全区版(仅隔离功能,如 KCD2-SR-2 / KCD2-STC-1 / KCD2-SCS-2,不能接危险区)

通道数

1 / 2

如 SR-Ex1.LB 单通道、SR-Ex2 双通道

.功能后缀

.LB

1 进 2 出信号分配 + 独立故障继电器(Line fault + 分配)

.R1/.R2/.R3

SON 的输出特性码,按 DCS/SIS 输入卡件匹配(详见第五节表 5B)

.1045/.1065/.1245/.1545

SLD 的输出规格码:前 2 位 = 输出电压,后 2 位 = 输出电流(如 .1065 = 10 V / 65 mA,.1245 = 12 V / 45 mA)

.ES

强化安全版,SIL 3(如 KCD2-STC-Ex1.ES、KCD2-SCD-Ex1.ES;基础版为 SIL 2)

.2O

双模拟输出(2 Outputs,信号分路器功能)

.SP

接线后缀

弹簧端子(push-in 直插);无 .SP = 螺钉端子。功能相同,端子形式不同,不能混订

 

四、十大子系列全景配置对比表|按信号方向排列

子系列

信号方向

现场侧输入/输出

控制侧输出/输入

通道数

SIL

典型用途

KCD2-SR-Ex*

DI

NAMUR / 干接点输入

继电器输出(.LB 含故障继电器)

1 或 2

SIL 2

限位 / 端位 / 泵联锁,直接驱动接触器、声光、PLC 干接点

KCD2-SOT-Ex*

DI

NAMUR / 干接点输入

无源晶体管输出(30 V DC / 50 mA)

1 或 2

SIL 2

高速数字量进 PLC/DCS(≤5 kHz,响应   ≤200 µs)

KCD2-SON-Ex*.R*

DI

NAMUR / 干接点输入

三态阻性输出(1 / 0 / 故障三态可辨,LFT)

1 或 2

SIL 2

SIS 安全仪表系统数字输入卡件(R1 适配横河 ProSafe SDV144 等)

KCD2-STC-Ex1

AI

2 线 SMART 变送器(供电 +   取信号)

4-20 mA(源/沉/电压三选)或 1-5 V

1

SIL 2(.ES=SIL 3)

压力/流量/液位变送器回路,HART 透明传输

KCD2-UT2-Ex1

AI

RTD / 热电偶 / 电位计 /   mV

0/4-20 mA(源或沉,NE43 故障信号)

1

SIL 2

万用温度测量,PACTware 软件组态

KCD2-RR2-Ex1

AI

RTD / 电位计(电阻值传输)

电阻输出(控制卡"如同直连现场电阻")

1

SIL 2

保留原有电阻输入卡架构的改造项目,免换 DCS 卡件

KCD2-SCD-Ex1

AO

输出 4-20 mA 至定位器(≤650 Ω)

输入 4-20 mA(来自 DCS/PLC)

1

SIL 2(.ES=SIL 3)

阀门定位器 / I/P 转换器驱动,HART 双向

KCD2-SCS-Ex2 / -2

AI+AO

每通道可设为变送器供电(AI)或电流驱动(AO)

0/4-20 mA,源/沉可选

2

SIL 2

定位器"控制 + 反馈"双回路合一(2023 年新品)

KCD2-SLD-Ex1.****

DO

输出驱动电磁阀 / LED / 声光报警

回路供电或总线供电逻辑信号(测试脉冲免疫)

1

SIL 3

ESD 切断阀电磁阀、现场声光报警器驱动

非 Ex 对应款

同上

安全区信号

同上

—

同上

KCD2-SR-2 / SOT-2 / STC-1 / SCD-1 / UT2-1 / SCS-2:仅隔离、无本安认证

 

五、分项参数详表|三组"兄弟系列"的真正差异

表 5A:数字输入三兄弟 SR / SOT / SON —— 差异全在"输出形式"

参数项

KCD2-SR-Ex1.LB(继电器)

KCD2-SOT-Ex2(晶体管)

KCD2-SON-Ex2.R1(三态阻性)

输出形式

继电器(输出 I 信号 + 输出 II 信号/故障可设)

2 路无源晶体管

2 路无源晶体管(阻性,三态)

输出额定值

253 V AC / 2 A(cos φ>0.7);126.5 V AC / 4 A;30 V DC / 2 A 阻性;最小开关电流 2 mA / 24 V DC

30 V DC / 50 mA;1 信号(外部电压)−3 V max @ 50 mA;0 信号 ≤10 µA

额定电压 19…30 V DC(外阻 >2 kΩ,如横河 ProSafe DI 卡 SDV144);0 信号 33 kΩ±5% + 6.5 V 压降;1 信号 6.5 V±0.5 V 压降;故障 >100 kΩ

动作/释放延时

≤20 ms / ≤20 ms

响应时间 ≤200 µs

响应时间 ≤200 µs

开关频率

≤10 Hz

≤5 kHz

≤5 kHz

机械寿命

10⁷ 次

—(无触点)

—(无触点)

线故障检测 LFD

断线 ≤0.1 mA / 短路 ≥6.5 mA,NE44 LED 指示 + 可关断

同左

线故障透明 LFT:故障态通过输出阻抗变化直接被 SIS 卡件识别

消耗电流 / 功耗

≤30 mA / ≤500 mW

30…20 mA / ≤800 mW

35…25 mA / ≤750 mW

适用场合

直接驱动接触器线圈、报警灯等强电负载

高速数字量进 PLC

安全仪表系统(SIS)DI 卡件,故障态可分辨

表 5B:SON 后缀 .R1/.R2/.R3 输出特性对照(原厂功能安全手册数据)

后缀

1 信号

0 信号

故障

适配提示

无后缀

1.8 kΩ

14 kΩ

>100 kΩ

符合 EN 60947-5-6 的标准阻性特性

.R1

6.5 V 压降

33 kΩ + 6.5 V 压降

>100 kΩ

例:横河 ProSafe 16 通道 DI 卡 SDV144(外阻 >2 kΩ)

.R2

5 kΩ

15 kΩ

>100 kΩ

按卡件输入特性选择

.R3

100…600 Ω

19 kΩ

>100 kΩ

按卡件输入特性选择

为什么这张表重要:SON 的三态输出是让 SIS/DCS 输入卡件在数字量信号线上直接分辨"1 / 0 / 线故障"三种状态的关键——选错 .R 后缀,卡件读不到正确的阻抗特性,故障态会被当成正常信号,这在安全回路里是致命的。渠道页几乎从不讲这张表。

表 5C:模拟输入三兄弟 STC / UT2 / RR2 —— 差异在"现场传感器类型"

参数项

KCD2-STC-Ex1(SMART 变送器)

KCD2-UT2-Ex1(万用温度)

KCD2-RR2-Ex1(电阻重复器)

现场侧输入

2 线 SMART 变送器 / 电流源,4-20 mA(限约 26 mA)

RTD:Pt10/50/100/500/1000、Cu10/50/100、Ni100、GOST   各型(2/3/4 线);热电偶:B/E/J/K/N/R/S/T   + L + TXK/TXKH/TXA;电位计 0-20 kΩ;电压 −100…100 mV

RTD / 电位计的电阻值(2/3/4 线,引线电阻 ≤10% 电阻值)

控制侧输出

4-20 mA(源/沉 DIP 可选)或 1-5 V;负载 0…300 Ω(有源)

0/4-20 mA,源(负载 0…550 Ω)/ 沉(5…30 V);故障信号按   NE43:下限 0 或 2 mA、上限 21.5 mA

电阻输出(检测电流 0…10 mA;控制卡如同直连现场电阻)

精度

≤±20 µA(.ES 版,含校准/线性/迟滞)

—(组态级精度见数据表)

0.1%(Im≥1 mA 时 ±0.1% R 或 ±0.1 Ω)

HART

双向透明;端子 6-8 间内置 250 Ω HART 电阻;集成手操器测试插座

—(用 PACTware 软件组态,另有编程插座)

—

响应时间

模拟量直通

800 ms…2.05 s(按输入类型与诊断设置)

建立 ≤5 ms

消耗 / 功耗

≤45 mA @24 V / ≤800 mW(≤1.1 W)

0.98 W

<28 mA / 0.35 W @24 V

冷端补偿

—

内 / 外可选(可拆卸端子 KC-CJC-**)

—

货号

70150439(EAN 4050143568987)

—

—

 表 5D:输出侧 SCD / SCS / SLD —— 向危险区"送"信号的三种方式

参数项

KCD2-SCD-Ex1(电流驱动)

KCD2-SCS-Ex2(AI+AO 合一)

KCD2-SLD-Ex1.****(电磁阀驱动)

控制侧输入

4-20 mA(限约 26 mA);开路阻抗 >100 kΩ(供监控)

0/4-20 mA,源/沉可选

回路供电 19-30 V / 0-5 V 逻辑,或总线供电(15-30 V,限流 5 mA);测试脉冲免疫 ≤2 ms

现场侧输出

4-20 mA,负载 0…650 Ω,≥13 V @ 20 mA

AO:0/4-20 mA,负载   ≤650 Ω,≥13 V;AI:变送器供电 ≥15 V @ 20 mA

按规格码:.1045 = 45 mA @ 10 V;.1065 = 65 mA @ 10   V(Ri 80 Ω,Us≈16.4 V);.1245 = 45 mA @ 12 V(Ri 240 Ω,Us≈24.6 V);.1545 按命名规律为 15 V/45 mA(下单前以数据表核对)

HART

双向透明(定位器/I-P)

透明

—

精度 / 频响

≤±0.1%;0…3 kHz;上升   ≤10 ms(.ES 版)

≤±20 µA;0…3 kHz;建立   ≤200 ms

负载范围 0.05…18 kΩ(LFD 有效区);故障信号触点 30 V DC / 0.5 A

消耗 / 功耗

≤30 mA / ≤600 mW @ 20 mA·500 Ω

max 88 mA @24 V / max 2.1 W

80 mA @24 V / 1.3 W(.1065)

通道数

1

2(每通道独立设 AI 或 AO)

1

货号

—(美国站标"不再销售",.ES 版承接)

70166762(Ex2)/   70166764(Ex2.SP)/ 70166765(-2)/ 70166766(-2.SP);.1245 对应订货号 95220739 同族

—

发布背景

经典款

2023 年 4 月发布:原厂官方资料明确其"合并 KFD2-SCD2-Ex2.LK +   KFD2-STC4/5-Ex2 两款功能"——一个模块同时做定位器控制(AO)与位置反馈(AI)

功能安全回路专用

 

六、本安实体参数对照表|选型的硬约束,必须与现场设备匹配

铁律:关联设备的 Uo / Io / Po 必须不大于现场设备的 Umax / Imax / Pmax(并核对 Co / Lo 允许的电缆电容电感)。不同子系列的本安参数完全不同——"都是 KCD2"不代表参数兼容。

子系列

本安端子

Uo

Io

Po

备注

KCD2-SR-Ex1.LB / SON-Ex2.R1

现场侧 1+, 2-

10.5 V

17.1 mA

45 mW(线性特性)

典型 NAMUR 供电参数

KCD2-SR-Ex2

现场侧

10.5 V

17.1 mA(新页)/13 mA(早期数据表)

45 mW / 34 mW

新旧数据表口径并存,以最新版为准

KCD2-STC-Ex1

1+, 2-(有源供电端)

25.2 V

100 mA

630 mW(Ci 5.7 nF)

驱动 2 线变送器;3+, 4- 为无源端(Ui 30 V / Ii 128 mA)

KCD2-RR2-Ex1

现场侧

9.5 V

39.22 mA

93 mW

电阻检测回路

KCD2-SLD-Ex1.1245

1+, 2-(输出端)

26 V

110 mA

715 mW

Co=99 nF / Lo=2.9 mH(IIC)

本机安装区域

模块本体安装于安全区或 Zone 2(本机多为 Ex ec IIC T4 Gc);Ex ia 标记形如 II (1)G [Ex ia Ga] IIC ·   II (1)D [Ex ia Da] IIIC · I (M1) [Ex ia Ma] I

 

七、核心通用技术参数表|全家族共性的部分

参数项

数值

说明

供电

19…30 V DC(波纹 ≤10%)

端子 9+/10- 或 Power Rail 母排;系统级须配电源馈电模块(如 KFD2-EB2,内置熔断器组保护 + 集体故障触点)

输入标准(数字侧)

EN 60947-5-6(NAMUR)

开路电压约 10 V(部分新版数据表 8 V)/   短路电流约 8 mA;切换点 1.2…2.1 mA;迟滞约 0.2 mA;断线 ≤0.1 mA、短路 ≥6.5 mA

功能安全

多数 SIL 2(SC 3);SLD   全系与 .ES 后缀为 SIL 3

IEC/EN 61508(UT2 同时符合 IEC 61511);SIL 应用须按原厂功能安全手册执行(含 Proof Test 周期)

电气隔离

输入/输出、输入/供电:增强绝缘   300 Veff

输出/供电、输出/输出:基本绝缘 50   Veff(SR 为全程增强 300 Veff)

环境温度

多数 −20…+60 °C;.SP 新版、SCS、SCD、RR2 为 −40…+70 °C

SLD 有降额限制,见数据表 derating 章节

防护 / 安装

IP20;35 mm DIN 导轨(EN   60715)

A2 壳型;可拆卸端子(绿色 = 控制侧,蓝色 = 现场侧);LED 状态 +   DIP 组态;NE44 故障指示

外形尺寸

12.5 × 119 × 114 mm(SR/SOT/SON/RR2/SLD);12.5 × 124 × 114 mm(STC/UT2/SCD/SCS)

宽 × 高 × 深;质量约 100 g(SLD 约 150 g)

认证体系

ATEX / IECEx / UL(cULus 控制图)/ FM / CSA

控制图编号逐款不同(如 SR-Ex2 = 116-0477、SON = 116-0374、SCD-Ex1.ES = 116-0471、RR2 = 116-0332),北美应用必须按控制图安装

 

八、六步选型法|每一步都在排除一批错误选项

  1. 第一步:定信号方向。现场设备是"读"还是"驱动"?读开关量 → DI 三兄弟;读模拟量 → AI 三兄弟;驱动定位器 → AO;驱动电磁阀 → DO。这一步直接排除 3/4 的型号。

  2. 第二步:定现场设备类型。NAMUR 接近开关/干接点      → SR/SOT/SON;2 线变送器 → STC;RTD/热电偶 → UT2(要电阻直通则 RR2);定位器 → SCD/SCS;电磁阀/声光报警 → SLD。

  3. 第三步:定输出形式(DI 侧最易选错)。驱动强电负载(接触器、报警灯)→ SR 继电器(253 V AC/2 A);进 PLC 高速 DI → SOT 晶体管(≤5 kHz);进 SIS/DCS 卡件且要分辨故障态 → SON 三态(按卡件选 .R1/.R2/.R3)。

  4. 第四步:核本安参数与认证。Uo/Io/Po 对照现场设备 Umax/Imax/Pmax;出口北美核对 UL 控制图;含氢等 IIC 场景按证书核对。

  5. 第五步:定 SIL 等级。SIL 2 回路用基础版即可;SIL 3 回路必须选 SLD(DO)或 .ES 强化版(STC-Ex1.ES      / SCD-Ex1.ES)——订成基础版则安全等级不达标。

  6. 第六步:定端子形式与供电方案。螺钉端子(无后缀)vs 弹簧直插(.SP);单模块可端子 9+/10- 直接供电,3 位以上建议 Power Rail 母排(UPR-03 系列)+ KFD2-EB2 馈电模块——集体故障信息只有经 Power Rail 才能汇总输出。


九、系统配件清单|只订模块不订供电方案,是头号遗漏

配件

货号 / 规格

作用

Power Rail 通用母排

UPR-03(2 m)/ UPR-03-M(1.6 m)/ UPR-03-S(0.8 m)

嵌入标准 35 mm DIN 导轨,模块即卡即得电;省去逐台接线,扩容只需再卡一只模块

电源馈电模块

KFD2-EB2

把 24 V 电源耦合进母排,内置熔断器做组保护;各模块的集体故障信息经母排汇至其无电位触点输出

端子备件

KC-ST-5GN(绿色 2 位螺钉)/ KC-STP-5BU(蓝色、带测试插座)

KCD2 端子可拆卸,损坏可单独更换

冷端补偿端子

KC-CJC-**

UT2 用热电偶 + 内部冷端补偿时选配

编码销 / 线梳

KF-CP(红色,20×6 包装)/ K-DUCT-BU

防止现场侧/控制侧端子插反;线梳整理现场侧布线

组态软件

PACTware / powerfit

UT2 等可组态模块的参数设置与项目文档

 

十、与兄弟系列的横向对照|KCD2 不是唯一选择,但它最省柜内空间

系列

定位

与 KCD2 的关系

KCD2(本篇)

12.5 mm 超薄隔离式安全栅家族

同功能下柜内密度最高;SCS 已把 KFD2 两款功能合一,是官方主推的整合方向

KFD2 经典系列

K 系统经典家族(功能谱系更宽,含特殊功能模块)

并行销售;SCS 官方资料明确"合并   KFD2-SCD2-Ex2.LK + KFD2-STC4/5-Ex2"——新旧平台的功能承接关系有据可查

Z 系列齐纳栅

无源齐纳安全栅

无需供电、单价低,但无电气隔离、要求全装置等电位接地——改造项目若已有齐纳栅架构,别直接拿 KCD2 替换

KFA5 / KFA6

现场安装型本安放大器

装在危险区附近的现场型方案(如 KFA5-SR2-Ex2.W),与机柜内安装的 KCD2 场景不同

安全区隔离款

KCD2-xx-1 / -2(无 Ex)

同一壳体、同一功能的非本安版:无危险区认证,仅做隔离/转换——中文渠道常与非 Ex   款混编

十一、典型应用场景

石化 / 油气 SIS 回路:ESD 切断阀电磁阀由 KCD2-SLD(SIL 3)驱动,阀位回讯接近开关接 SON 进 SIS 卡件,故障态可分辨。

罐区仪表回路:液位/压力变送器接 STC-Ex1(HART 透明,手操器经测试插座直连),温度点接 UT2-Ex1。

阀门定位器控制:一台 SCS-Ex2 双通道——通道 1 作 AO 控制定位器开度,通道 2 作 AI 回收 4-20 mA 位置反馈。

医药 / 精细化工:洁净区 NAMUR 接近开关限位经 SR-Ex1.LB 一分二,同时送 DCS 与联锁继电器。

老旧装置 DCS 改造:原电阻输入卡不动,RR2-Ex1 把危险区 RTD 电阻值"原样"隔离转传,免换卡件。

现场声光报警:SLD 驱动危险区蜂鸣器/防爆警示灯(.1065 = 65 mA @10 V),测试脉冲免疫保证在线巡检不掉线。

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