1、 HiaGuard 硬件手册 和利时集团 地址：北京经济技术开发区地盛中路 2 号院 编码：100176 电话：010-58981000 传真：010-58981100 杭州和利时自动化有限公司 地址：杭州市下沙经济技术开发区 19 号大街（北）1 号 编码：310018 电话：0571-81633800 传真：0571-81633700 www.HollyS 2012年 11 月 V1.0版 1 版权申明 本手册内容，包括文字、图表、标志、标识、商标、产品型号、软件程序、版面设计及 其它内容等，均受中华人民共和国著作权法 、 中华人民共和国商标法 、 中华人民共和 国专利法及与之适用的国际公
2、约中有关著作权、商标权、专利权或其他财产所有权法律的 保护，为和利时公司专属所有或持有。 由于本手册中所描述的设备有多种使用方法， 用户以及设备使用责任人必须保证每种方 法的可容许性。对由使用或错误使用这些设备造成的任何直接或间接损失，和利时公司将不 负法律责任。 由于实际应用时的不确定因素， 和利时公司不承担直接使用本手册中提供的数据的责任。 本手册仅供商业用户阅读，在未得到杭州和利时自动化有限公司书面授权的情况下，无 论出于何种目的和原因，不得以任何形式（包括电子、机械或其它形式）传播或复制本手册 的任何内容。违者我公司将依法追究其相关责任。 已核对本手册中的内容、图表与所述硬件设备相符，
3、但误差难以避免，并不能保证完全 一致。同时，会定期对手册的内容、图表进行检查、修改和维护，恕不另行通知。 HiaGuard、HollySys、和利时 的字样和徽标均为和利时公司的商标或注 册商标。 手册中涉及到的其他商标或注册商标属于它们各自的拥有者。 杭州和利时自动化有限公司版权所有 杭州和利时自动化有限公司 浙江省杭州市下沙经济技术开发区 19 号路北 1 号 邮编：310018 服务热线: 400-881-0808 邮箱: 主页: http:/ 1 目录 1 前言 1 1.1 目的 . 1 1.2 适用对象 1 1.3 内容简介 1 1.4 术语和缩略语 2 1.4.1 术语 2 1.
4、4.2 缩略语 2 1.5 标志说明 3 1.6 版本和修订信息 3 2 HiaGuard 概述 . 4 2.1 系统组成和结构 4 2.2 系统特点 5 2.3 认证标准 6 3 硬件设备清单 6 4 系统规划 8 4.1 系统限制 8 4.2 系统容量 8 4.2.1 最大控制站容量 8 4.2.2 单机柜最大容量 8 4.3 扩展机柜配置 8 4.4 电源配置 9 4.4.1 系统侧电源配置 9 4.4.2 现场侧电源配置 9 4.5 控制周期估算 9 4.6 系统与第三方设备通讯 . 10 5 安装维护 10 5.1 系统布局和布线 . 10 5.2 模块安装和拆卸 . 10 5.2.
5、1 防混淆编码销 . 10 5.2.2 安装 . 11 5.2.3 拆卸 . 12 5.3 IO模块冗余 . 14 5.4 IO模块更换 . 14 5.5 端子板安装和拆卸（模块公共部分） 15 5.5.1 安装 . 15 5.5.2 拆卸 . 16 2 6 机柜 18 6.1 机柜尺寸 . 18 6.2 安装 19 6.3 布局 20 6.3.1 风扇 . 22 6.3.2 空开 . 22 6.3.3 交流电源分配板 . 22 6.3.4 24V DC电源 . 23 6.3.5 主机笼 . 23 6.3.6 扩展机笼 . 23 6.3.7 端子模块 . 23 6.4 布线 24 6.4.1
6、220V AC 供电电源电缆 24 6.4.2 系统网络网线、校时信号线、MODBUS通讯线 . 24 6.4.3 现场信号线 . 24 6.5 电源 25 6.5.1 电源要求 . 25 6.5.2 机柜供电 . 25 6.6 接地 28 6.6.1 一般接地准则 . 28 6.6.2 接地方式 . 29 6.6.3 接地总体要求 . 29 6.6.4 机柜接地方法 . 30 6.6.5 现场信号线缆接地 31 7 机笼 32 7.1 SGM101主机笼 . 32 7.1.1 概述 . 32 7.1.2 组态限制 . 32 7.1.3 接口说明 . 33 7.1.4 机笼的安装 . 39 7
7、.1.5 技术指标 . 42 7.2 SGM110扩展机笼 43 7.2.1 概述 . 43 3 7.2.2 组态限制 . 43 7.2.3 接口说明 . 44 7.2.4 机笼的安装 . 47 7.2.5 技术指标 . 47 8 SGM201控制器模块 . 49 8.1 概述 49 8.2 工作原理 . 49 8.3 状态灯说明 . 50 8.4 拨码开关配置 . 51 8.4.1 原有工程加载使能 51 8.4.2 固件更新使能 . 52 8.5 诊断和报警 . 53 8.6 技术指标 . 54 9 SGM210通讯模块 . 58 9.1 概述 58 9.2 工作原理 . 58 9.3 状
8、态灯说明 . 59 9.4 接口说明 . 61 9.4.1 系统网接口 . 62 9.4.2 MODBUS接口 . 63 9.4.3 校时脉冲接口 . 63 9.4.4 通讯网络接线图 . 64 9.5 拨码开关配置 . 66 9.5.1 原有工程加载使能 66 9.5.2 固件更新使能 . 66 9.6 诊断和报警 . 67 9.7 软件参数设置 . 68 9.8 技术指标 . 69 10 SGM410 16通道 AI模块 72 10.1 概述 72 10.2 工作原理 . 72 10.3 状态灯说明 . 73 10.4 诊断和报警 . 74 10.4.1 设备级诊断 . 74 10.4.2
9、 通道诊断 . 75 10.5 软件参数设置 . 75 10.5.1 组态参数 . 75 4 10.5.2 用户参数 . 77 10.6 技术指标 . 81 11 SGM610 32通道 DI模块 84 11.1 概述 84 11.2 工作原理 . 84 11.3 状态灯说明 . 85 11.4 诊断和报警 . 85 11.4.1 模块诊断 . 85 11.4.2 通道诊断 . 86 11.5 软件参数设置 . 87 11.5.1 组态参数 . 87 11.5.2 用户参数 . 89 11.6 技术指标 . 92 12 SGM710 32通道 DO模块. 94 12.1 概述 94 12.2
10、工作原理 . 94 12.3 状态灯说明 . 95 12.4 诊断和报警 . 96 12.4.1 设备级诊断 . 96 12.4.2 通道诊断 . 97 12.5 软件参数设置 . 99 12.5.1 组态参数 . 99 12.5.2 用户参数 . 101 12.6 技术指标. 105 13 SGM3410 16通道 AI端子板模块 108 13.1 概述 108 13.2 外观结构. 108 13.3 接线说明. 109 13.4 外部电缆. 1 10 13.5 技术指标. 111 14 SGM3610 32通道 DI端子板模块 112 14.1 概述 11 2 14.2 外观结构. 1 1
11、2 14.3 接线说明. 1 13 14.4 外部电缆. 1 14 14.5 保险丝更换 . 1 15 14.6 技术指标. 1 15 15 SGM3710 32通道 DO端子板模块 . 116 15.1 概述 11 6 5 15.2 外观结构. 1 16 15.3 接线说明. 1 17 15.4 外部电缆. 1 18 15.5 保险丝更换 . 1 19 15.6 技术指标. 1 19 16 SGM8610外部线缆故障检测模块 121 17 SM933 交流电源分配模块 . 121 18 电源 122 18.1 系统侧电源 . 122 18.2 现场侧电源 . 123 19 电池 125 20
12、 SGX002 IOBUS通讯线缆 . 125 20.1 特性 125 20.2 安装 125 20.3 拆卸 125 21 SGX001/SGX003 预制电缆 126 21.1 特性 126 21.2 安装 126 21.3 拆卸 126 22 运输和存储 127 22.1 运输 127 22.2 存储环境. 127 23 系统维护保养与服务 . 128 23.1 系统维护保养 . 128 23.2 公司服务. 129 23.2.1 产品服务方式 . 129 23.2.2 如何联系 HollySys 129 1 1 前言 1.1 目的 本手册对 HiaGuard系统架构、 硬件组成进行说明
13、， 可以帮助用户了解硬件产品的规格和原理， 确保用户正确使用硬件产品。 在使用 HiaGuard系统前请认真通读本手册。 1.2 适用对象 本手册适用于以下人员： 负责安全仪表系统选型的技术人员。 负责安全仪表系统工程实施的工程人员。 负责维护系统运行的操作人员和维修人员。 1.3 内容简介 前言 HiaGuard 概述 硬件设备清单 系统规划 安装维护 机柜 机笼 SGM201控制器模块 SGM210通讯模块 SGM410 16通道 AI模块 SGM610 32通道 DI模块 SGM710 32通道 DO模块 SGM3410 16通道 AI端子板模块 SGM3610 32通道 DI端子板模块
14、 2 SGM3710 32通道 DO端子板模块 SGM8610 外部线缆故障检测模块 SM933 交流电源分配模块 电源 电池 SGX002 IOBUS通讯线缆 SGX001/SGX003 预制电缆 运输和存储 1.4 术语和缩略语 1.4.1 术语 控制站：一个控制站包含了主机笼、扩展机笼以及属于这些机笼的模块。 系统网：通讯模块与上位机连接，进行信息交互的总线，采用以太网介质。 I/O总线：控制器与 IO模块进行通讯链路。 现场侧：指的是系统与现场相连的部分，主要包括 AI、DI、DO通道。 系统侧：指的是系统与现场没有直接连接的部分，包括控制器、 I/O模块处理器和通讯部分。 运算周期：
15、控制器两次执行用户逻辑的间隔时间。 全通道扫描时间：指的是输入模块所有通道采集一次，并将采集到的数据写入通讯缓冲区的 时间；或输出模块从输出缓冲区取出所有通道输出命令并且刷新所有通道输出状态的时间。 系统响应时间：指的是 AI 或 DI模块对现场信号进行采集，采集完毕后通过 I/O 总线将结果 送到控制器，控制器进行输入数据表决、运算、运算结果再表决处理后，将最终结果通过 I/O 总 线输出到 DO 模块，DO 模块通过对应通道输出，三冗余的模块通道再次表决后，通过继电器端 子板输出到现场，整个过程所消耗时间。 无扰切换：对于输入模块而言，是指在主备切换过程中，现场信号最多延迟一个最小的运算
16、周期上报；对于输出模块而言，是指在主备切换过程中，输出命令最多延迟一个最小的运算周期 发送给输出模块。 1.4.2 缩略语 SIS：safety instrumented system 安全仪表系统 SIL：safety integrity level 安全完整性等级 SC：systematic capability 系统能力 PFD：average probability of a dangerous failure on demand 要求时的平均危险失效概率 3 2oo3D：two out of three with diagnostic 带诊断的三取二 AT：AutoThink的缩写，
17、为和利时自主研发的一款组态软件 AI：analog input 模拟输入 DI：digital input 数字输入 DO：digital output 数字输出 1.5 标志说明 在本手册中，使用以下标识明确相应信息： 用来帮助用户深入理解系统的技术问题。 用来明确使用系统的相关习惯或安全注意事项。 用来明确使用系统的相关限制行为或安全注意事项。 1.6 版本和修订信息 本手册为首次发布，版本为 V1.0。 4 2 HiaGuard 概述 HiaGuard 是和利时集团面向工业自动化安全应用开发的一套安全仪表系统（SIS） 。 该系统通过 TV Rheinland Industrie Ser
18、vice GmbH认证， 满足 IEC61508/IEC61511中定义的 SC3 系统能力等级和 SIL3 安全完整性等级。依据 IEC61508/IEC61511/IEC50156-1 中要求，HiaGuard 系 统可应用于要求安全完整性等级为 SIL3 及以下的安全相关应用。 HiaGuard 系统采用 2oo3D架构， 适用的应用包括紧急停车系统 （Emergency Shutdown System） 、 火气监测系统（Fire & Gas System） 、燃烧炉管理系统（Burner Management System） 、紧急跳闸系统 （Emergency Trip Syste
19、m） 、过程停车系统（Process Shutdown System）以及关键过程控制（Critical Process Control） 。 2.1 系统组成和结构 此部分主要以图片形式展现整个系统的结构图，并加以说明。如图 2.1.1 所示为 HiaGuard 系统 架构图，图 2.1.2 所示为系统安全回路数据流。 图 2.1.1 系统架构图 图 2.1.2 安全回路数据流 5 每个控制周期内安全回路的数据流如下所述： 现场传感器信号通过输入端子模块将信号分配到三重化的输入通道； 每系输入通道通过 I/O总线将本系输入数据发送给本系控制器； 三系控制器通过 CPU 总线交换输入数据，每系
20、控制器得到三份输入数据； 每系控制器表决三份输入数据，用表决结果运行用户组态逻辑，得到本系输出数据； 三系控制器通过 CPU总线交换输出数据，每系控制器得到三份输出数据； 每系控制器表决三份输出数据，得到表决后的输出数据； 每系控制器通过 I/O总线发送输出数据到本系的输出通道； 每系输出通道通过 2oo3 硬件表决电路得到输出到输出端子模块的信号； 输出信号通过输出端子板输出到现场执行器。 2.2 系统特点 根据 HiaGuard 原理设计、技术性能以及安全性等多方面的考虑，其特点有： 作为保护系统，适用于低操作模式，平均要求危险失效概率（PFD AV ）可低至整个安全回 路的 10%以下，
21、便于安全回路其他部件的选择。 通讯模块支持冗余配置，可以提高系统可用性；同时通讯模块可以阻止外部网络风暴和病 毒对安全回路的影响，通讯模块失效安全回路的安全性不受影响。 控制器采用 2oo3D 架构，三系控制器在物理上相互独立，最大限度减少共因失效。 单 IO 模块可达到 SIL3，为了实现更高的可用性 IO 模块允许冗余配置。 机笼供电采用 1+1 冗余方式，冗余在每个模块内部实现，减少了共因环节，提高了安全性 与可用性。 安全回路可用性可达到 99.999%。 控制站内及控制站间的 SOE 精度可达到 1ms。 单控制站最大规模支持 1184 数字量点或 592 模拟量点。 组态软件符合
22、IEC 61508-2010 中对 T3 工具要求，组态语言支持 FBD和 LD。 可以与 HollySys 基本过程控制系统（BPCS）以太网层面实现无缝集成，共用 HMI 界面； 支持通过 Modbus与第三方的基本过程控制系统（BPCS）实现集成。 6 2.3 认证标准 与 HiaGuard相关的认证标准有： IEC61508 Parts 1-7:2010, Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems IEC61508 Parts 1-7:2010, F
23、unctional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems IEC61511 Parts 1-3:2007, Functional safety - Safety Instrumented Systems for the process industry sector EN50156-1:2004, Electrical Equipment for Furnaces Part1: Requirements for application Design and Installat
24、ion EN298:2003, Automatic gas burner control systems for gas burners and gas burning appliances with or without fans EN230:2005, Automatic burner control systems for oil burners IEC61131-2:2007, Programmable controllers Part2: Equipment requirements and tests IEC61326-3-1:2008, lectrical equipment f
25、or measurement, control and laboratory use - EMC requirements - Part 3-1: Immunity requirements for safety-related systems and for equipment intended to perform safety-related functions (functional safety) - General industrial applications EN50130-4:1995 + A1:1998 +A2:2003, Alarm systems Part4: Elec
26、tromagnetic compatibility - Product family standard - Immunity requirements for components of fire, intruder and social alarm systems EN54-2:1997 + AC:1999 +A1:2006, Fire detection and fire alarm systems Part2: Control and indicating equipment NFPA72:2010, National Fire Alarm Code NFPA85:2011, Boile
27、r and Combustion Systems Hazards Code NFPA86:2011, Standard for Ovens and Furnaces EN61000-6-2:2005, Electromagnetic Compatibility (EMC) - Part 6-2: Generic standards - lmmunity for industrial environments EN61000-6-4:2007, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 6-4: Generic standards - Emission
28、 standard for industrial environments 3 硬件设备清单 HiaGuard 所有的硬件设备清单如表 3.1 所示。 表 3.1 硬件设备清单 7 序号 型号 描述 1 SGP100 机柜 ( 宽*深*高 800mm*600mm*2000mm) 2 SGP101 机柜 ( 宽*深*高 800mm*800mm*2000mm) 3 SGM101 主机笼 4 SGM110 扩展机笼 5 SGM201 控制器 6 SGM210 通讯模块 7 SGM410 16通道模拟量输入模块 8 SGM610 32通道开关量输入模块 9 SGM710 32通道开关量输出模块 10
29、SGM3410 16通道模块量输入端子板模块 11 SGM3610 32通道开关量输入端子板模块 12 SGM3710 32通道开关量输出端子板模块 13 SGM8610 外部线缆故障检测模块 ( 配合 SGM610模块使用) 14 SGX001 78芯预制电缆，1.5米，连接机笼与端子板（柜内连接） 15 SGX002 IO总线电缆，1.5米 16 SGX003 78芯预制电缆，10米，连接机笼与端子板（柜间连接） 17 QS10 系统电源模块，24VDC/240W 18 QS20 现场电源模块，24VDC/480W 19 SM933 交流电源分配模块 20 SGC016 机笼内空槽位占位面
30、板 8 4 系统规划 4.1 系统限制 系统工程设计时需要多方面考虑，包括系统规模、电源配电、DO 模块的通道输出能力、对系 统的控制周期是否要求最小等。详细内容在接下来的几节中详细说明。 4.2 系统容量 4.2.1 最大控制站容量 系统最大控制站容量需按表 4.2.1 的规定配置。 表 4.2.1 最大控制站容量 序号 系统容量项 数量 备注 1 最大机柜数量 2个 1个主机柜 1个扩展机柜 2 最大机笼数 4 个 1 个主机笼 3个扩展机笼 3 最大 I/O模块数量 37对 4 最大开关量点数 1184点 系统内全部为开关量模块 5 最大模拟量点数 592点 系统内全部为模拟量模块 4.2.2 单机柜最大容量 对于单机柜配置，最大容量不能超过表 4.2.2 的规定。 表 4.2.2 单机柜最大容量 序号 项目 数量 注释 1 最大机笼数 2个 1个主机笼 1个扩展机笼 2 最大 I/O模块数量 17对 3 最大开关量点数 544点 系统内全部为开关量模块 4 最大模拟量点数 272点 系统内全部为模拟量模块 4.3 扩展机柜配置 本系统最大情况下包含两个机柜，机柜尺寸为 800*800*2200mm，主机柜正面安装主机笼和一 个扩展机笼，机柜背面安装两个扩展机笼。扩展机柜安装各种 I/O 模块的端子板，主机柜和扩展机 柜通过 10 米长 DB78 芯预制电缆进行连接。
