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文档简介
1、HIMA系统一、概述HIMA厂家生产的HIQuad系统分为H41Q和H51Q系统,它们根据其安全性及可用性分为3类:1、MS: MONO Safety-related System (单一配置的安全系统),系统的CPU、I/O卡件不冗余。结构图:现场传感器将安全相关的信号传送给单一的配置的输入模块,经过输入模块的处理,再将输入信号经输入输出总线即IO BUS进入CU模块,经过CU模块的运算处理,将结果通过IO BUS传送给单一配置的输出模块,最后输出到现场执行机构。2、HS: High Availability Safety-related System (有较高使用性的安全系统),系统CPU
2、冗余,I/O卡件不冗余。结构图:现场传感器将安全相关的信号传送给单一配置的输入模块,经输入模块的处理,再将输入信号通过IO BUS传递给冗余配置的CU模块,经过CU模块的运算处理,将结果通过IO BUS传给单一配置的输出模块,最后输出到现场执行机构。3、HRS: Highly Recommended Safety-related System (强力建议使用的安全系统),系统的CPU、I/O卡件全冗余。结构图:现场的传感器将安全相关的信号传递给冗余配置的输入模块,经输入模块的处理后,将输入信号经各自的IO BUS传递给冗余配置的CU模块,经CU模块处理运算后,通过各自的IO BUS传递给冗余配
3、置的输出模块,最后输出结果并联叠加到现场的执行机构。其中H41Q最多能带13块I/O卡件,如果做成冗余系统只能做6对冗余,且是左右冗余;H51Q系统主机架最多可带16块子机架,如果做成冗余系统可以实现8对子机架上下冗余。二、系统硬件介绍平台上使用的HIMA的系统为H51Q-HRS系统,CU及I/O卡件的全冗余大大提高了安全系统的可靠性。平台上的HIMA H51Q-HRS系统包含一个电源分配单元,一个主机架和八个子机架,其中八个子机架两两冗余。图中1.1指的是子机架的逻辑地址,第一个1指的是总线编号,第二个1指的是机架编号。电源分配单元主机架1.1子机架2.1子机架1.2子机架2.2子机架系统外
4、观图1、主机架硬件介绍主机架型号为B5233-2 包含1个机笼、主机架背部电路板、3块电源模块、1块电源监控模块、2块冗余的CU模块及2块冗余的通讯模块组成。1.1、机笼H51Q系统采用的主机架机笼型号为K1412B,它有5个单元高、19英寸宽,正面带有可摇动标签架,内部装有3个型号为K9212的风扇,底部有电缆托盘。电缆托盘5个单元高电缆托盘5个单元高风扇电缆托盘可摇动标签架5个单元高19英寸宽1.2、主机架背部电路板1块Z1001电路板作为主机架上的背板,3块Z6011电路板用来接受输入的3路24V电源,2块Z6013电路板用来给看门狗信号供电,1块Z6018电路板监测保险丝和风扇的状态,
5、4块F7546做总线终端。1.3、主机架卡件配置1-6槽位固定安装3块F7126作用是把电源由24V转换成5V给系统使用,7槽位固定安装1块F7131作用是监控电源卡件的运行状态,8、9和15、16槽位固定安装冗余的CU1和CU2,型号为F8650x。1.3.1、F7126电源模块F7126电源模块将24VDC主电源转换为5VDC的系统电源,输入和输出电压之间具有安全隔离功能且具有过压保护和限流功能.输出具有短路保护功能。F7126电源模块的前面板有测试用插孔以及用于调整输出电压的电位器。各冗余电源模块输出电压的差值不大于0.025V,保证了F7126电源模块冗余供电时的负载平衡。1.3.2、
6、F7131带存储电池的电源监视模块F7131对电源模块输出的5V电压进行状态监视;最多可监视3个电源模块。前面板有3个LED指示灯即3个状态监视位(bit),用于在中央单元CU的诊断显示和计算机用户程序的操作。在I/O子机架套件B9361内,完成对3个电源模块(PS1PS3)的功能监视。1.3.3、F8650X中央处理模块中央处理模块包含两个时钟同步的微处理器p1和p2,每个微处理器都有自己的存贮器,一个处理器处理实际数据和程序,另一个处理反转(Inverted)的数据与程序。可测试的硬件比较器,用于两个微处理器的外部存取,在故障情况下,看门狗被设置为安全状态,并送出报警信息。供操作系统与用户
7、程序使用的闪存FlashEPROM 1MB,数据内存 SRAM 1MB中的数据存贮器连接I/O总线、DPR和冗余CU的多路转换器。两个电隔离的RS485接口,传输率:最高57600bps,通过开关设置为9600bps和57600bps,或者通过软件设置为其它传输率。用于系统、I/O级和用户程序信息的诊断显示的两个LED。 1.3.4、F8627X快速以太网卡串行接口FB无功能不能用;以太网接口,IEC 802.3规程,10BaseT或100BaseTX,RJ45口,接入交换机实现ESD系统与上位机及PCS系统的通讯;高速串行通讯接口,使用BV 7053电缆,通过RJ-12接口将高速冗余(HSR
8、)通讯模块连接,实现冗余通讯卡件的连接,正常运行时,通讯线是没有作用的,当在程序下装过程中,把程序下装到CU1后,可以通过通讯线自动进行CU2程序的下装。F8627X IP地址的确定:取决于系统的站号即CU上设置的BSN号码。2、子机架硬件介绍子机架型号为B9302-0.5 包含1个机笼、子机架前16个槽位可安装的I/O卡件,第17个槽位固定安装的F7553 通讯模块,4块7133 4通道电源分配模块,以及一根型号为BV 7032-0.5的输入输出总线,0.5表示这个电缆长度为0.5m。2.1、机笼H51Q系统采用的子机架机笼型号为K1406,它有4个单元高、19英寸宽,正面带有可摇动标签架,
9、底部有电缆托盘。2.2、F3236 16通道数字量输入模块(Z7116前端电缆插头型号)工作原理:与每一个通道相连的信号为触点信号,L+在所有的HIMA文档中表示+24VDC,当触点信号闭合时,高电平信号导通即1的信号被通过IO BUS传递到CU进行处理。卡件在正常工作的时候,有自检测功能,一旦检测到卡件中某个通道故障时,操作系统就会把整个卡件上所有的通道的变量都赋值为零,在程序中进行处理,同时整个卡件在CU中有报警。例如:第1个BUS上第3个子机架上第14卡件中有故障,在CU的显示屏上就会显示1314。F3236 16通道数字量输入模块使用的安全相关的DI信号,如: 安装在现场或者控制室的急
10、停按钮, 安全相关的压力开关、液位开关(干接点信号), 安全相关的接近开关(干接点信号),机械式阀位开关反馈信号 ,来自电气的开关量信号 ,来自现场隔爆仪表的DI信号。 2.3、F3330 8通道数字量输出模块(Z7138前端电缆插头型号)工作原理:在正常工作时,CU运算的结果通过IO BUS,经过卡件及电缆接插件,将输出结果传送到负载上。负载有两种类型:阻性的负载(灯泡、喇叭等)额定功率不能超过4W,感性的负载(继电器线圈、电磁阀线圈)额定功率不能超过12W。卡件在正常工作的时候有自检测功能,当检测到某一个通道故障时,操作系统将整个卡件切除,输出立即失电,保证现场安全。F3330卡件有一部分
11、公共电路,被称为一体化安全切断电路。根据IEC的标准,安全切断电路必须是冗余的,在卡件正常进行自检测时,如果检测到某一个通道有故障,操作系统会通过其中一个电路来切除整个卡件,如果切除失败,操作系统会通过冗余电路切除卡件,如果仍然切除失败,看门狗信号就会生效即24VDC失电使得输出卡件被切除,当然看门狗信号的失效意味着该CU下面所有机架上的所有输出卡件都会失电。F3330卡件还有短路保护的功能即任意一个回路的电流超过500mA,那么整个卡件就会被保护起来,同时CU上会有卡件的报错信息,如果故障消除可以按下CU上的ACK按钮重新启动卡件运行。在使用过程中还要注意,感性负载两端要有阻容回路,它的作用
12、是保护卡件在突然断电的时候被感性负载两端的感应电压所伤害。感性负载两端还要有二极管用来保护卡件。F3330 8通道数字量输出模块使用的安全相关的DO信号(24V DC),如:连接安全继电器的线圈,直接驱动现场安全相关的电磁阀的电压信号,连接到电气的安全信号。2.4、F6217 8通道模拟量输入模块(Z7127/Z7128前端电缆插头型号)前端电缆插头型号为Z7127的8通道模拟量输入模块的工作原理:现场的4-20mA标准电流信号连接到电缆接插件,在接插件对应的每一个通道内有一个阻值为250的精密电阻,将4-20mA的标准电流信号转换为1-5V的标准电压信号供卡件使用。卡件本身作为A/D转换器就
13、是把标准的1-5V的电压信号转换为数码再通过IO BUS传递给CU进行运算。电缆接插件Z7127不能给外部供电。前端电缆插头型号为Z7127的8通道模拟量输入模块冗余工作的连接方式:现场的电流信号直接连接到主卡件的某一个通道经接插件内的转换电阻将电压信号传递给卡件进行A/D转换同时从主卡件的接插件内电阻两端并联出电缆连接到冗余卡件的接插件,电压信号并联后直接传输给冗余卡件进行A/D转换。两个接插件的型号由于内部构造的不同而有所区别,带有电阻的接插件型号的后缀为R2,不带有电阻的接插件型号的后缀为R1。前端电缆插头型号为Z7128的8通道模拟量输入模块的工作原理:在正常工作时,电缆接插件本身可以
14、通过内部指定的电路向两线制仪表供电,反馈回来的电流信号还会流经接插件内部的转换电阻变成电压信号传递给卡件进行A/D转换。电缆接插件Z7128可以给外部供电。前端电缆插头型号为Z7128的8通道模拟量输入模块冗余工作的连接方式:电缆接插件通过特定的电路对两线制仪表供电,反馈回来的电流信号会流经接插件内部的转换电阻转换为电压信号后传递给主卡件进行A/D转换,同时从主卡件电缆接插件的电阻两端引出电缆直接把电压信号并联到冗余卡件供冗余卡件进行A/D转换。两个接插件的型号由于内部构造的不同而有所区别,带有电阻的接插件型号的后缀为R2,不带有电阻的接插件型号的后缀为R1。F6127卡件A/D转换的关系与运
15、用:正常的4-20mA的电流信号被线性的转换为745-3723之间的数码,通过IO BUS 传递给CU进行运算。大于22mA的电流在卡件中转换的结果一直为4095,同时CU上会有报错信息。软件中模拟量信号的处理是将3.6mA对应的数码670定义为开路电流所对应的数码,21mA转换的数码3909定义为短路电流所对应的数码,670和3909所对应的数码在软件中用来判断线路的状态。F6217 8通道模拟量输入模块使用安全相关的AI信号,如: 现场4线制隔爆变送器420mA信号,配置Z7127,现场2线制隔爆变送器420mA信号, 配置Z7128,经隔离栅隔离后的420mA信号,配置Z7127。2.5
16、、F7553 通讯模块F7553 I/O通讯模块具有看门狗(Watch Dog)信号切除功能, WD状态指示灯指示和安全相关的看门狗信号;SEL状态指示灯用于指示系统对I/O子机架上的I/O模块数据访问状态;开关WD(有on和off状态)将F7553通讯模块切除,从而在不导致系统停车的情况下完成对F7553的更换;编码开关S1S4用于完成I/O总线号(柜号)和子机架号的设定;F7553通讯模块具有对I/O子机架5V电源的监视功能,同时会向中央处理单元CU发送相应的状态信号;F7553通讯模块在运行过程中,自动完成所有的自检功能。F7553通讯模块设置逻辑地址的方式:左边代表第1条总线上的1.1
17、-1.8逻辑地址的设定,右边代表第二条总线上2.1-2.8逻辑地址的设定。2.6、F7133 4通道电源分配模块子机架上最多可安装4块F7133 4通道电源分配模块,此电源分配模块有4个小型保险丝,每个保险丝对应给一个I/O模块供电,第1个保险丝对应的是子机架上第1槽位I/O卡件,以此类推第16个保险丝对应的是第16槽位的I/O卡件,每一保险有相应的发光二极管指示其状态。通过模件内部的评估逻辑电路完成对每一路保险状态的监视,并用评估逻辑电路产生的状态监视信号分别触发四个LED状态指示灯。模块前面板的接片1、2、3、4和L-用来连接L+/EL+和L-,用于给I/O模块和现场检测元件或继电器/执行
18、机构供电。后部有4个端子接头d6,d10,d14,d18,每一个接头提供一个I/O槽位的24vdc电源。如果所有的保险都正常,继电器触点d22-z24闭合。如果有一个保险没有安装或发生故障,则继电器变为非励磁状态。故障通过发光二极管指示如下:电源电压保险正常故障/没有安装正常LED灯亮LED闪烁故障LED灯灭LED闪烁三、系统硬件图解654897321工程硬件图纸;工程项目号,C表示HIMA China,6表示工程类型,07表示即2007年,0009该年度的项目流水号;POS表示该项目下的第几套系统,02即第二套系统;Custamer表示与HIMA签订的客户方;Project title表示工
19、程名称;Enduser表示最终用户的名称;Status表示当前图纸的状态FI = For Information 用于工程早期设计;FA = For Approval 用于详细设计之后的确认;FAT = FAT 用于工厂验收;DS = Delivery State 表示发货时的图纸状态;AB = As Built 表示到现场之后的系统如果在硬件上有修改需要在DS版本的基础上更改为AB版本;Cover Sheet 表示每一页的标题;表示每一页图纸完整的图纸号,C6070009项目号,02该项目下的第二套系统,/1该项目下第二套系统第一页。1、机柜布置1.1、Overview List of dr
20、awing 当前图纸所有页面的列表4321Drawing number 当前图纸每一页图纸的图纸号;Page no. 每一张图纸的页码,与图纸号的最后一位一致,页码的间断不是图纸有缺失,而是制图软件预先为不同类型的图纸定义了足够多的页码,用了的才显示出来,没有用的不会显示,将来即使有图纸的增加也不会对现有图纸页码的改变; Based Date status 当前图纸的发表日期和状态;Kind of drawing 每一页图纸的标题。1.2、Overview Project software 该项目中用到的系统软件1Firmware 软件列表,项目中所使用的软件名称。1.3、Cross refe
21、rence list 交叉引用表21 tag no. 列出所有的位号按照字母和数字的顺序进行自动排序;Page 列出当前位号的进线出现在图纸中第几页第几列;例如:tag no. CEP-APS-1091 Page /2501.2出现在第2501页第2列。1.4、Legend General 贯穿整个图纸所使用的图例35421Drawing Number图号;BMK 每一个物理设备唯一的字母代码A:机笼;C:电容器;D:安装在机笼中的卡件;E:温度检测元件;F:保险丝,断路器;G:电源;H:声光元件;K:继电器,接触器;P:电脑;R:电阻;S:开关,按钮T:变送器;U:转换器;V:二极管;X:端
22、子排XG:接线管脚;Y:电磁阀;Z:安全栅; /12.4表示:/是起始符,12是第十二页,4是第四列; D2.15:d4 表示:-是起始符,D是卡件,2是机架编号,15是第十五个槽位,d4是卡件或设备的具体接线管脚;-X1:5 表示端子编号;1.5、Earth and screen conception 系统接地图模拟量信号接入接口端子前屏蔽线要连接到机柜内部提供的仪表接地或工作接地,数字量信号直接接入接口端子。每个机柜内会提供一个中央接地点PE柜内所有的金属部件连接到一起。机柜内的仪表地要安装到现场的IE仪表地上,机柜内部的中央接地点也要连接到现场的保护接地上。1.6、Bus built u
23、p 系统通讯的网络连接图主机架上的冗余通讯模块F8627X的RJ45口引出两根网线分别接入两台交换机上,再从交换机上接入上位机的两个网卡,实现上位机与CU的通讯,另交换机上的信号接入中控DCS的通讯模块,实现ESD系统与DCS系统的通讯。1.7、Cross reference list devices 按照设备名称进行的索引21device按照字母和数字的顺序对机柜内所有的设备名称进行的排序;Page 列出每一个设备的进线出现在图纸中第几页第几列;1.8、Cabinet layout Front view ESD1-2 ESD1-2柜的正面布置图M3443 1个单元高的标牌,后面带有汇线槽K7
24、214 带有18个断路器的电源分配盘(A11表示第一个机柜内的第一个电子设备,A21表示第二个机柜内的第一个电子设备);B5233-2 主机架;B9361 辅助机架;B9302 子机架;K9203 每两个子机架下安装的风扇;M3434 4个单元高的盲板,M3431 1个单元高的盲板,M3432 2个单元高的盲板。1.9 Cabinet layout rear view ESD1-2 ESD1-2柜的背面布置图1.10、Cabinet layout Definition terminal rows and fixing points 机柜内部端子排的布置和底座的固定1.11、Cabinet layout Doors front view 机柜柜门正面视图1.12、Arrangement of terminal rows Survey rear view 机柜背面端子排的布置图1.13、IO bus connections IO BUS连接图CU1背面用BV 7032-0.5的通讯电缆连
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