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HIMA HIMax 安全控制系统
时间: 2025-08-25浏览次数：
HIMA HIMax 安全控制系统
HIMA HIMax 安全控制系统
系统概述与核心定位
HIMax 是 HIMA 公司推出的柔性安全控制系统平台，专为关键生产流程设计，核心价值在于兼顾 “高安全性” 与 “全生命周期可用性”—— 既满足 SIL 3/PL e（部分场景支持 SIL 4 CENELEC）安全等级要求，又支持系统运行中进行硬件 / 软件变更（如模块更换、程序更新），无需中断生产。系统适配集中式与分布式应用，可根据 I/O 点数、响应时间、容错需求灵活配置，覆盖从小型安全应用（如单机联锁）到大型复杂系统（如油气管道控制）的全场景，典型用于紧急停机（ESD）、火气监测（F&G）、高压保护（HIPPS）等安全关键领域。
核心优势与技术亮点
（一）全生命周期可用性设计
无间断运行能力
采用 XMR（eXtended Modular Redundancy）架构 与集成冗余管理，关键模块（如 CPU、系统总线）支持热插拔，更换时无需停机；
CPU 模块具备 “自学习功能”，更换后自动适配系统配置，减少人工干预时间；
在线验证测试（Proof Test）：支持运行中对安全功能进行测试，无需暂停生产，符合 IEC 61508 标准要求。
灵活扩展与兼容性
模块化设计：支持从小型（X-CPU 31 模块）到大型（X-CPU 01 模块）应用，I/O 点数可通过扩展机架灵活扩展，单系统最大支持大量 I/O 通道；
跨系统集成：通过 SafeEthernet 与 HIMatrix 控制器建立冗余链路，支持星形拓扑的远程机架部署，适配分布式工厂布局；
历史数据存储：处理器模块可存储 2500 条诊断记录，每块 I/O 模块存储 500 条记录，SOE（事件序列）功能支持 5000 条事件存储，分辨率达 1ms，便于故障追溯。
（二）安全与性能保障
安全设计与认证
安全等级：符合 SIL 3（IEC 61508/61511）、PL e（EN ISO 13849-1），部分场景（如铁路、海事）通过 SIL 4 认证（EN 50126/50129）；
防爆与环境适应性：支持 ATEX Zone 2（T4）、IEC Ex Zone 2（T4）、UL Class I Div 2 等防爆标准，耐受热带环境（ANSI/ISA-S 71.04 Class G3），工作温度范围覆盖工业场景需求；
共因故障防护：通过硬件隔离、软件冗余算法减少共因故障风险，确保单一故障不影响系统安全功能。
高性能控制能力
多任务处理：支持同时运行 32 个用户程序，满足复杂流程的分段控制需求；
快速响应：事件序列（SOE）分辨率 1ms，模拟量处理（如 4-20mA 信号）精度高，适配高速控制场景（如透平机械控制 TMC）；
双逻辑支持：同时兼容 “失电跳闸（De-energize to trip）” 与 “得电跳闸（Energize to trip）” 两种安全控制逻辑，适配不同行业安全规范。
硬件模块分类与关键参数
HIMax 模块分为中央模块与输入输出（I/O）模块，所有模块尺寸统一为 310×29×230mm，便于机架安装与更换，核心模块功能如下：
（一）中央模块（控制与通信核心）
模块类型 型号 核心功能 适用场景
处理器模块 X-CPU 01 高性能，支持复杂控制算法，冗余配置 大型系统、关键控制（如 HIPPS、TMC）
处理器模块 X-CPU 31 轻量化设计，成本优化 中小型安全应用（如单机联锁、火气监测）
系统总线模块 X-SB 01 管理系统总线通信，支持冗余总线（双模块配置） 所有系统，确保总线通信可靠性
通信模块 X-COM 01 4 个 RJ-45 接口、2 个 9 针 D-Sub 接口，同时支持 6 种协议 系统与第三方设备通信（如 PLC、HMI、SCADA）
（二）I/O 模块（信号采集与控制执行）
数字输入模块
覆盖多电压等级与功能需求，核心型号如下：
X-DI 64 01/51：64 通道 24VDC，01 型支持 SIL 3，51 型为标准型；
X-DI 32 01/02/03/04/05：32 通道，分别支持 24VDC（SIL 3）、8.2VDC（接近开关 + 线路监测，SIL 3）、48VDC（SIL 3）、24VDC（带 SOE，SIL 3）、8.2VDC（接近开关 + 线路监测 + SOE，SIL 3）；
X-DI 32 51/16 01：32 通道 8.2VDC（标准型）、16 通道 120VAC（SIL 3），适配不同现场传感器类型。
模拟输入模块
聚焦工业标准模拟信号，支持隔离与监测功能：
X-AI 16 51：16 通道，支持 0/4-20mA、±280mV 信号， galvanically 隔离，兼容热电偶（TC）、Pt100 温度传感器；
X-AI 32 01/02/51：32 通道 4-20mA，01 型带线路监测（SIL 3），02 型带线路监测 + SOE（SIL 3），51 型为标准型。
计数器模块
X-CI 24 01/51：24 通道，最大计数频率 20kHz，01 型支持 SIL 3，51 型为标准型，适用于转速、脉冲计数场景（如编码器信号采集）。
数字 / 继电器输出模块
强调安全控制与故障监测：
X-DO 32 01/51：32 通道 24VDC/0.5A，01 型带短路监测 + 单通道关断（SIL 3），51 型带输出保护 + 组关断；
X-DO 24 01/02：24 通道，分别支持 24VDC/0.5A（线路监测 + 单通道关断，SIL 3）、48VDC/0.5A（线路监测 + 单通道关断，SIL 3）；
X-DO 12 01/51：12 通道 230VAC/DC，01 型带电流测量 + 循环计数（SIL 3），51 型为标准型；
X-DO 12 02：12 通道 24VDC/2A，带短路监测 + 单通道关断（SIL 3），适配大功率负载。
模拟输出模块
X-AO 16 01/51：16 通道 4-20mA，01 型支持成对 galvanically 隔离，51 型为标准型，用于控制阀门、变频器等执行器。
特殊功能模块
X-HART 32 01：32 个 HART 调制解调器，支持与 X-AI/X-AO 系列模块配合，实现 HART 协议通信（SIL 3）；
X-MIO 7/6 01：超速跳闸模块，含 3 个计数器通道、4 个数字输入、5 个数字输出、1 个继电器通道（SIL 3），适用于透平、电机超速保护。
软件与编程支持
（一）编程工具与语言
采用 HIMA 统一工程工具 SILworX，支持多种符合 IEC 61131-3 标准的编程方式：
功能块图（FBD）：直观拖拽式编程，适合逻辑控制；
顺序功能图（SFC）：用于时序控制场景（如步序流程）；
结构化文本（ST）：高级编程语言，适合复杂算法；
C 代码（可选）：满足定制化控制需求，需通过 HIMA 认证。
（二）通信协议与集成能力
X-COM 01 通信模块支持同时运行 6 种协议，覆盖安全与标准通信需求：
安全通信：SafeEthernet（HIMA 安全协议，用于系统间冗余通信）、PROFIsafe（工业安全协议）；
标准通信：OPC DA/A&E、Modbus TCP（主 / 从）、PROFINET、PROFIBUS DP（主 / 从）、Modbus RS485（主 / 从）、TCP/UDP 收发、SNTP（时间同步）；
定制化通信：ComUserTask（CUT），支持用户编程自定义协议（RS422/RS485 接口），HART over IP（V7 版本支持），适配第三方智能设备。
合规认证与典型应用
（一）全球合规认证
系统通过多项国际安全与工业标准认证，覆盖全球主要市场需求：
安全标准：IEC 61508（SIL 3）、IEC 61511（SIL 3）、EN ISO 13849-1（PL e）、EN 62061（SIL 3）、EN 50126/50129（SIL 4）；
行业标准：EN 298（燃烧器控制）、EN 54-2（火灾报警）、NFPA 72/85/86（北美消防与锅炉标准）、ANSI/ISA-84.00.01（过程安全）；
防爆与环境：ATEX Zone 2（T4）、IEC Ex Zone 2（T4）、UL 508、CSA-C22.2 No.142、FM Class I Div 2、Achilles Level I（网络安全）；
特殊领域：DNV（海事）、Lloyd’s Register（船级社）、Russia EAC（俄罗斯市场）、ABS（船用设备认证）。
（二）典型应用场景
过程工业：紧急停机系统（ESD）、火气监测系统（F&G）、高压保护系统（HIPPS）、管道管理与控制（PMC）；
能源与动力：透平机械控制（TMC）、锅炉保护与燃烧器控制系统（BCS）；
交通与基础设施：铁路平交道口控制、轨道车辆安全控制；
通用工业：设备联锁、安全门控制、机器人防护。
总结
HIMax 系统以 “安全可靠”“灵活扩展”“全生命周期可用” 为核心，通过模块化硬件、冗余架构、多协议支持与全面认证，成为关键生产流程的理想安全控制平台。其既满足严苛的安全标准，又通过无间断运维、在线测试等设计降低停机损失，适配从中小型到大型复杂系统的全场景需求，广泛应用于石油化工、能源、交通等对安全与可用性要求极高的行业。
