HIMA HIMatrix F35手动安全相关控制器
产品概述
1. 核心定位与认证
HIMatrix F35是 HIMA 推出的高安全性紧凑型可编程电子控制器，专为工业自动化安全控制场景设计，可替代传统分散式继电器回路，适用于紧急停机、过程防护、设备联锁等安全相关功能。该控制器通过 TÜV 权威认证，最高支持 SIL 3安全等级（符合 IEC 61508、IEC 61511、IEC 62061标准），同时满足 EN 954-1第4类、EN ISO 13849-1 PL e等安全规范，适配 区域2危险环境（符合 欧盟指令94/9/EG ATEX指令），部分型号可用于海底场景（符合 ISO 13628-6标准）。
2. 型号变体与环境适配
控制器提供 6 种型号变体，分别适配不同编程工具和使用环境，核心差异如下：
型号 编程工具 工作温度 特殊设计 适用场景
F35 01 ELOP II工厂0~60℃标准金属外壳 常规工业环境
F35 011（-20℃）ELOP II工厂-20~60℃电子元件涂防护漆 低温工业环境
F35 012（水下/-20℃）ELOP II工厂-20~60℃V2A不锈钢外壳、抗冲击振动 海底生产控制系统
F35 01 SILworX SILVorX 0~60℃标准金属外壳 常规工业环境（OS≥7版本）
F35 011 SILworX（-20℃）SILworX-20~60℃电子元件涂防护漆 低温工业环境（OS≥7版本）
F35 012 SILworX（水下/-20℃）SILworX-20~60℃V2A不锈钢外壳、抗冲击振动 海底生产控制系统（OS≥7版本）
3. 物理与电气基础参数
防护等级：IP20（标准），2区环境需搭配 IP54 以上防护外壳；
供电要求：24VDC（-15%~+20%），符合SELV/PELV安全标准，外部需串联 10A 延时保险丝；
功率消耗：15~29W（连续输出负载变化）
物理尺寸：宽 257mm× 高 114mm× 深 97mm
重量：标准型约 1.2kg，海底型约 1.7kg；
存储温度：-40~+85℃，海拔 < 2000m，污染等级 II（符合IEC/EN 61131-2）
硬件配置与功能细节
1. 输入 / 输出 / 计数器核心配置
（1）数字输入（24 路）
电气特性：非隔离式，电流吸收逻辑，24V 类型 1（符合 IEC 61131-2）
电压范围：0~30V默认低电平 <7V、高电平> 13V，阈值可通过系统参数自定义；
电流参数：24V 时约 3.5mA，30V时约 4.5mA，输入电阻 < 7kΩ
过载保护：-10V ~+35V过压防护；
接线与供电：分为 3 组（每组 8 路），每组由独立 LS+（24V）供电，支持无源机械触点和有源信号源连接，最长接线距离 300m
安全特性：遵循 “失电跳闸” 原则，故障时输出低电平安全状态，通道故障通过 错误代码反馈。
（2）数字输出（8 路）
负载能力：通道 1-3/5-7（0.5A@60℃），通道 4/8（1A@60℃、2A@50℃），最小负载 2mA / 通道；
电气特性：非隔离式，共地L设计，输出电压为 L + 减 2V，内部压降最大 2W（2A时），漏电流≤1mA（低电平时）
过载保护：单通道过载时自动断电，故障解除后自动恢复；总电流超 7A 时所有输出断电，循环重试；
接线要求：1 极开关输出需搭配对应通道组的 L - 接地（2 极连接），感性负载建议并联保护二极管；
安全特性：模块或通道故障时，输出切换至失电安全状态，激活 故障指示灯指示灯。
（3）模拟输入（8 路）
测量范围：单极性 0~10V 电压（12 位分辨率）、0~20mA电流（需外接 Z7301/Z7302分流适配器）；
精度指标：25℃时测量精度 ±0.1% 满量程，全温度范围 ±0.5% 满量程，安全相关精度 ±2% 满量程；
电气特性：输入电阻 1MΩ信号源内阻≤500Ω，采样时间约 45μs每控制器周期刷新一次测量值；
供电与接线：每通道配备 24~28V、 ≤46mA的短路保护型变送器电源，需使用屏蔽双绞线（最长 300m） 屏蔽层单端接地（控制器侧），未使用通道需短路；
扩展功能：可通过外接电阻和稳压管实现数字输出的短路 / 断路监测（符合 SIL 3要求）。
（4）计数器（2 路独立通道）
电气特性：非隔离式，支持 5V/24V输入电压（通过系统参数配置），输入电流 1.4mA（5V）/6.5mA（24V）输入阻抗 3.7kΩ
性能参数：24 位分辨率，最大计数值 16777215，最小脉冲宽度 5μs最大输入频率 100kHz（5V/24V）触发沿为下降沿，脉冲占空比 1:1.
工作模式：支持 3 种模式 ——① 方向可控计数（输入 B 控制增减）；② 固定方向计数（用户程序控制增减）；③ 格雷码解码（适配 3 位绝对式旋转编码器）；
接线要求：每通道含 A（计数输入）、B（方向/位置1）、Z（复制位置/位置2）3个输入，最长线路距离500m屏蔽双绞线两端接地。
2. 通信接口配置
（1）以太网接口（4 个 RJ-45型端口）
传输特性：支持 10/100Base-T半双工 / 全双工自动协商，自动跨界车自动适配线缆类型；
协议支持：安全相关协议（安全以太网）、非安全协议（Modbus TCP、OPC、SNTP、TCP-SR）、以太网/IP仅支持 ELOP II工厂
端口分配：UDP 端口（8000 用于编程工具、8001/ELOP II工厂远程 I/O 配置、8004/SILworX远程 I/O 配置、502/Modbus）、TCP端口（502/Modbus、44818/以太网/IP）
硬件特性：集成交换机，MAC 地址固化（贴于端口上方），IP 地址和子网掩码可自由配置（默认 IP:192.168.0.99）
（2）现场总线接口（3 个 9 针 端子连接器）
接口 支持模块 兼容协议 核心用途
FB1现场总线主 / 从、RS485/RS232/RS422、INTERBUS主PROFIBUS DP、Modbus、ComUserTask主现场总线通信
FB2 同 FB1 同 FB1 冗余或备用现场总线通信
FB3 固定 RS485 Modbus（主/从）、ComUserTask辅助现场总线通信
3. 其他硬件功能
LED 指示灯：含电源灯（24VDC）绿色）、系统灯（运行/错误/程序/强制/故障等）、通信灯（以太网 / 现场总线状态）、I/O 灯（每通道独立指示），boot 时所有 LED 同步点亮；
复位键：位于外壳左上角，需用绝缘针长按 20 秒并重启控制器激活，复位后 IP 地址（默认 60000.0.0）和系统 ID 恢复默认，仅管理员账户有效；
硬件时钟：内置金电容，断电后可维持时钟约 1 周；
ESD 防护：需佩戴防静电手环操作，闲置时存放于原包装。
软件编程与配置
1. 编程工具适配
SILworX：适用于处理器 OS 版本≥7、通信 OS≥12支持硬件参数配置、变量映射、故障代码读取，项目文件与 ELOP II工厂不兼容；
ELOP II工厂：适用于处理器 OS 版本 < 7、通信 OS<12支持信号编辑、通道赋值、协议配置，可用于将 OS 升级至 7 及以上版本，后续需切换至 SILworX
2. 核心配置功能
（1）变量与参数配置
数字输入：可配置通道使能（已使用）、高低电平阈值（滞后低/高）读取模拟值（0~3000 对应 0~30V）和故障代码；
数字输出：配置输出值（BOOL型，1=通电/0=断电）读取通道和模块故障代码；
模拟输入：选择分辨率（FS1000:0~1000/0~10V；FS2000:0~2000/0~10V）配置通道使能，读取测量值和故障代码；
计数器：配置输入电压（5V/24V）工作模式、计数方向、复位方式，读取计数值、时间戳、溢出状态和故障代码。
（2）故障代码体系
控制器通过系统变量输出故障代码，支持通道级和模块级故障定位，核心故障代码含义如下：
数字输入故障：0x01（模块故障）、0x04（A/D转换器故障）、0x08（测量值超安全精度）等
数字输出故障：0x02（过电流）、0x04（输出值错误）、0x200（总电流超限）等
模拟输入故障：0x04（A/D转换故障）、0x08（测量值超安全精度）、0x20（通道失效）等
计数器故障：0x02（数值比较错误）、0x04（时间比较错误）和0x08（参数设置错误）等
（3）接线变体配置
模拟输入接机械触点：需搭配 Z7308分流适配器（过压保护），供应电压 26.7~27.3V，切换阈值：L→H=6V（1200位数字）、H→L=3V（600位数字）故障阈值≤0.5V 或≥8.4V；
数字输入接机械触点：3 组独立 电源（16.7~26.9V）每组需 1 个数字输入监测 供应电压，切换阈值：L→H> 12V、H→L<10V故障阈值 < 2V 或 = 电源-1.1V
安装与启动
1. 安装要求
安装方式：标准型 35mm DIN导轨安装，海底型（F35012系列）安装板固定；
区域2环境额外要求：① 安装于 IP54 以上防护外壳，外壳标注 “仅失电状态下可操作”；② 外壳需满足散热需求（15~29W）③ 供电为 PELV/SELV型 24VDC④ 接线符合 电话：60079-15/14标准；
接线规范：数字输入 / 输出 / 计数器 / 模拟输入均需使用屏蔽双绞线，按端子定义接线（详见表 33~36），屏蔽层单端（控制器侧）或两端接地（计数器）。
2. 启动流程
硬件安装与接线：确认电源极性、屏蔽层接地、端子紧固；
编程工具连接：通过以太网端口连接 PADT（PC+编程工具），配置 IP 地址（默认 192.168.0.99）；
项目配置：加载或创建项目，配置 I/O 通道、计数器模式、通信协议、故障响应逻辑；
下载与启动：将配置下载至控制器，设置模块模式为 跑执行冷启动，控制器进入 RUN 状态（LED指示灯 RUN 常亮）；
故障排查：若启动失败，通过 LED 状态和编程工具诊断日志定位问题（如配置不匹配、接线错误）。
运行与维护
1. 运行操作
正常运行时无需人工干预，通过 LED 指示灯和编程工具监测状态；
强制操作（强制）：支持全局 / 局部强制，需授权激活，可设置时间限制，重启后自动复位；
诊断功能：通过 SILworX/ELOP II工厂读取诊断日志（含故障时间、类型、通道），支持故障过滤和导出。
2. 维护要点
定期维护：模拟输入模块每 10 年校准一次，风扇（若有）定期更换；
故障处理：OS≥6.42版本故障时自动重启，1 分钟内重复故障则进入 STOP_INVALID状态（输出失电）；操作系统<6.42版本直接进入 错误停止状态；
操作系统升级：通过编程工具加载新版本 OS，升级前需将控制器置于 STOP 状态；
更换与报废：模块故障时需整体更换（仅制造商可维修），报废需符合环保要求，可与 HIMA 签订处置协议。
