黑马HIMA简介
林子建
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扣28-02-6 5-34-20
德国HIMA公司创建于1908年，是世界著名安全控制系统专业制造商
。自1970年HIMA公司生产出世界上第一套TüV认证的故障安全型控制系统HIMA-Planar-System起，HIMA公司一直处于安全控制领域的最前沿，致
力于安全控制系统技术和产品的开发和应用，并在该领域保持世界领先
地位。三十多年来HIMA公司生产的安全控制系统已有14,000多套投入使
用，广泛分布于世界各地的炼油、化工、海上石油平台、长输管线、油
气站等行业。HIMA公司生产的安全控制产品满足IEC61508和DIN19250等
对安全控制的最高等级要求，并取得TüV最高等级AK7/SIL4的认证。随着
电子技术的发展，HIMA公司的安全控制系统已经发展到了第四代，1998
年HIMA公司推出了CPU四重化结构（QMR）的安全控制系统H41q 和H51q，使安全控制技术又有了重大性突破，首次实现了安全控制系统无故障修
复时间限制，该技术是目前世界上安全控制领域中最为先进和可靠的。
一．安全控制系统技术的发展
安全控制系统是专门用于危险场所（如：石油化工装置）联锁和紧
急事故停车的控制系统。它和普通工艺过程控制的DCS和PLC的本质区别
在于，其功能是在事故和故障状态下（包括装置事故和控制系统本身发
生故障时），使装置能够安全停车，并处于安全状态下，从而避免灾难
的发生，即避免对装置人员的伤害及对环境的影响等，因而安全控制系
统本身必须是故障安全型（Fail to Safe）的，系统的硬件和软件的可
靠性都要求很高。在国际安全标准IEC61508中，对安全等级及安全控制
系统的要求具有详尽的规定。TüV是目前世界上唯一的安全控制系统认证
机构。
自1970年HIMA公司首先推出TüV认证的故障安全型安全控制系统HIMA-Planar-System起，安全控制系统已有三十年的发展史。
HIMA安全控制系统的发展历史:
1970年HIMA推出的世界首例经TüV认证的故障安全型控制系统HIMA -Planar-System投入使用。
1983年HIMA推出世界首例故障安全型可编程电子控制系统（PES）
用于安全控制。
1986年HIMA推出世界首例经TüV认证的可编程安全控制系统H50投
入使用，CPU结构型式为双冗余容错完全自诊断型，即1oo2D。
1991年HIMA推出第二代经TüV认证PES系统H51和H41系列产品.
八十年代末九十年代初，其它安全控制系统厂家陆续出现，所采用
的技术一般为1oo2D或2oo3表决（TMR）技术，并将该技术沿用至今。
1997年HIMA推出世界首例经TüV认证的四重化（QMR）CPU结构的A型
系统产品，即2oo4D。
1998年HIMA推出第三代经TüV认证PES系统H41q和H51q, 采用四重化（QMR）CPU结构, 即2oo4D。
二．可编程（PES）安全控制系统的CPU结构
目前世界上符合IEC-61508标准并获得TüV AK6/SIL3等级认证的可
编程安全控制系统有以下三种主流CPU结构：
1．双重冗余容错完全自诊断结构，即1oo2D结构。
2．三重化表决部分自诊断结构，即2oo3结构( TMR )。
3．四重化冗余容错完全自诊断,即2oo4D结构（QMR）。
以下为三种不同CPU结构的安全控制系统性能比较：
HIMA HIQuard 四重化自诊断系统结构2oo4D (QMR)
Honeywell-FSC 双冗余自诊断系统结构1oo2D
Triconex 三重化表决系统结构2oo3 TMR
三．HIMA的四重化结构（QMR）产品H41q和H51q
H41q和H51q的CPU结构为四重化结构（QMR），系统的中央处理单元
共由四个微处理器构成。四个处理器同时工作，每二个微处理安装在一
块CPU卡上。中央处理单元共有2块CPU卡，一块CPU卡即构成1oo2D结构。
HIMA安全等级SIL AK6/SIL3 AK6 /SIL3
HIMAAK6故障修复时间限制无限制
HIMA带电插拨卡件件能
HIMATüV认证有
HIMATüV认证报告可提供给用户.
开放通信结构RS485 Profibus和以太网OPC
防喘振控制
HIMA公司成功把3C公司RELIANTTM
压缩机控制器集成于系统中,可以接受22AI/6PI/16DI;具有6AO/14DO
功能.可以完成PD/PS或H/PS计算.
HIMA:
四个CPU分成二对，即同时工作又相对独立。当其中一对CPU诊断出故障时，则该对CPU切除，切换到2-0工作方式，所剩余一对CPU以1oo2D继续工作，这对独立的CPU仍满足安全等级AK6/SIL3要求，当这对CPU其中再有一个故障时，系统停车。所以无故障修复时间限制。
ESD和其他控制器的区别就是容错，比冗余还高级。
例如：
SIEMENS:S7-414FH,S7-417FH;
GE:GMR;
INVENSYS:TRICONEX;
HONEYWELL:FSC;
HIMA;
AB:GUARDLOGIX;
ABB:PM865.
ESD是英文Emergency Shutdown Device紧急停车系统的缩写。这种专用
的安全保护系统是90年代发展起来的，以它的高可靠性和灵活性而受到
一致好评。
ESD紧急停车系统按照安全独立原则要求，独立于DCS集散控制系统
，其安全级别高于DCS。在正常情况下，ESD系统是处于静态的，不需要
人为干预。作为安全保护系统，凌驾于生产过程控制之上，实时在线监
测装置的安全性。只有当生产装置出现紧急情况时，不需要经过DCS系统
，而直接由ESD发出保护联锁信号，对现场设备进行安全保护，避免危险
扩散造成巨大损失。具有关资料，当人在危险时刻的判断和操作往往是
滞后的、不可靠的，当操作人员面临生命危险时，要在60s内作出反应，
错误决策的概率高达99.9%。因此设置独立于控制系统的安全联锁是十分
有必要的，这是作好安全生产的重要准则。该动则动，不该动则不动，
这是ESD系统的一个显著特点。
为何要独立设置ESD系统呢？当然一般安全联锁保护功能也可由DCS 来实现。但是对于较大规模的紧急停车系统应按照安全独立原则与DCS分
开设置，这样做主要有以下几方面原因：
（1）降低控制功能和安全功能同时失效的概率，当维护DCS部分故障时
也不会危及安全保护系统;
（2）对于大型装置或旋转机械设备而言，紧急停车系统响应速度越快越
好。这有利于保护设备，避免事故扩大；并有利于分辨事故原因记录。
而DCS处理大量过程监测信息，因此其响应速度难以作得很快；
（3）DCS系统是过程控制系统，是动态的，需要人工频繁的干预，这有
可能引起人为误动作；而ESD是静态的，不需要人为干预，这样设置ESD
可以避免人为误动作。
解决方案
ESD系统广泛应用于石油化工，冶金，电力，轻工，纺织，铁路，压
缩机，鼓风机等需要安全保护及自动连锁保护的场合和。针对这种场合
，GE FANUC AUTOMA TION推出了90-70 GMR（Genius Module Redundancy ）表决系统。
根据对冗余的不同需求；传感器信号被引入到隔离Genius输入模块
。设置在独立机架中，各自独立的CPU从每条Genius总线上接受这些输入信号并对信号进行表决，然后，根据表决的结果执行相应的应用程序。
由于系统的硬件采用了物理无藕合设计和分离式结构电路保护，因此用
户不用担心出现硬件故障影响操作。离散输出电路对电流，电压传感器
的信号进行综合分析，从而，实现对输出和负载状态的诊断。
GMR识别系统故障并对其进行自动补偿，同时，允许在不中断系统运
行的情况下对其实施维修和部件更换。故障是由一个软件报警器功能来
处理的，它可提供时间记录和I/O故障报告，系统故障的两个诊断表可以
由编程器显示，也可以送到计算机或其他协处理器进行显示。每一个PLC
中的诊断程序都在持续地运行以检测明显的和隐藏的故障，从而，降低
系统的平均修复时间（MTTR），同时，为维修和操作人员自动生成故障
报告。
解决方案
GMR控制器是由PLC CPU 788/789和CPM790以及相关电源，机架，通讯等模块组成。
组成：GMR CPU：IC697CPU788，或IC697CPU789，或IC697CPM790
90-70总线控制器（GBC）：IC697BEM731
电源（PS）：IC697PWR711/710
机架（RACK）：IC697CHS790 IC697CHS791
GMR软件：IC641SWP745
编程软件：IC640HWP706
90-70 GMR表决系统的特点：
应用灵活性，可组态逐点冗余使之可以
根据指定的应用要求配置自己的硬件系统。
Genius I/O加速系统的开车进程，不须长距离拉线。
消除保险，减低了平均修复时间（MTTR）
故障识别到点级，进一步降低了平均修复时间（MTTR）
GMR是一个"高可靠性"和"高可用性"的系统。
德国HIMA黑马安全系统组件B4243
德国HIMA黑马安全系统组件B4235
德国HIMA黑马安全系统组件B4236-1
德国HIMA黑马安全系统组件B4236-2
德国HIMA黑马安全系统组件B4237-1
德国HIMA黑马安全系统组件B4237-2
德国HIMA黑马安全系统组件B5230
德国HIMA黑马安全系统组件B5231
德国HIMA黑马安全系统组件B5232-1
德国HIMA黑马安全系统组件B5232-2
德国HIMA黑马安全系统组件B5233-2
德国HIMA黑马安全系统组件B9302
德国HIMA黑马中央模块F8650A,E
德国HIMA黑马中央模块F8652X,E
德国HIMA黑马电源F7126
德国HIMA黑马电源F7130A
输入/输出模件
德国HIMA黑马数字输入模件F3221
德国HIMA黑马数字输入模件F3222
德国HIMA黑马数字输入模件F3223
德国HIMA黑马数字输入模件F3224
德国HIMA黑马数字输入模件F3236
德国HIMA黑马数字输入模件F3237
德国HIMA黑马数字输入模件F3238
德国HIMA黑马数字输入模件F3240
德国HIMA黑马数字输入模件F5203
德国HIMA黑马数字输入模件F5220
德国HIMA黑马模拟输入模件F6208
德国HIMA黑马模拟输入模件F6214
德国HIMA黑马模拟输入模件F6215
德国HIMA黑马模拟输入模件F6216
德国HIMA黑马模拟输入模件F6216A
德国HIMA黑马模拟输入模件F6217
德国HIMA黑马模拟输入模件F6220
德国HIMA黑马模拟输入模件F6221
德国HIMA黑马输出模件F3322
德国HIMA黑马输出模件F3330
德国HIMA黑马输出模件F3331
德国HIMA黑马输出模件F3332
德国HIMA黑马输出模件F3333
德国HIMA黑马输出模件F3334
德国HIMA黑马输出模件F3348
德国HIMA黑马输出模件F3422
德国HIMA黑马输出模件F3430
德国HIMA黑马输出模件F6705
德国HIMA黑马输出模件F6706
德国HIMA黑马配电模件与子机架F7133 德国HIMA黑马辅助设备F7131
德国HIMA黑马辅助设备H7013
德国HIMA黑马辅助设备K7214
德国HIMA黑马通讯模件F8627X
德国HIMA黑马通讯模件F8628
德国HIMA黑马I/O 总线连接模件
德国HIMA黑马F7553
德国HIMA黑马HIBVS 的总线连接模件
德国HIMA黑马H7505 H7506
德国HIMA黑马PC485ISA
德国HIMA黑马继电器模件H4116
德国HIMA黑马继电器模件H4122
德国HIMA黑马继电器模件H4135
德国HIMA黑马继电器模件H4136
德国HIMA黑马数据连接电缆Bv7032
德国HIMA黑马数据连接电缆Bv7040
德国HIMA黑马数据连接电缆Bv7043
德国HIMA黑马数据连接电缆Bv7044
德国HIMA黑马数据连接电缆Bv7045
德国HIMA黑马数据连接电缆Bv7046
德国HIMA黑马数据连接电缆Bv7048
德国HIMA黑马数据连接电缆Bv7049
德国HIMA黑马数据连接电缆Bv7050
德国HIMA黑马数据连接电缆Bv7051
德国HIMA黑马数据连接电缆Bv7052
德国HIMA黑马数据连接电缆Bv7053
黑马组件
德国HIMA黑马ITCC和ESD综合或TMC才是高端，
德国HIMA黑马安全控制系统的四重化结构（QMR）技术德国黑马HIMA安全控制系统主控卡件
卡件F3430, F6705, F6706 黑马模拟输出模件
卡件F3430, F6705, F6706
卡件F3348, F3422 黑马模拟输出模件
卡件F3348, F3422
卡件F3333, F3334 黑马模拟输出模件
卡件F3333, F3334
卡件F3331, F3332 黑马模拟输出模件
卡件F3331, F3332
卡件F6220, F6221 黑马模拟输入模件
卡件F6220 F6221
卡件F6216A, F6217 黑马模拟输入模件
卡件F6216A, F6217
卡件F6215, F6216 黑马模拟输入模件
卡件F6215, F6216
卡件F6208, F6214 黑马模拟输入模件
卡件F6208, F6214
卡件F5203, F5220 黑马数字输入模件
卡件F5203, F5220
卡件F3238, F3240 黑马数字输入模件
卡件F3238, F3240
卡件F3236, F3237 黑马数字输入模件
卡件F3236, F3237
卡件F3223, F3224 黑马数字输入模件
卡件F3223, F3224
卡件F3221, F3222 黑马数字输入模件
卡件F3221, F3222
卡件F7126, F7130A 黑马安全系统电源
卡件F7126, F7130A
卡件F8650A,E F8652X,E 黑马中央模块
卡件F8650A,E F8652X,E
卡件B5233-2, B9302, B9361 黑马安全模块卡件B5233-2,B9302,B9361
卡件B5232-1, B5232-2 黑马安全模块
卡件B5232-1, B5232-2
卡件B5230,B5231 黑马安全模块
卡件B5230,B5231
卡件B4237-1, B4237-2 黑马安全模块
卡件B4237-1, B4237-2