HIMA H4135A 992413560
一、产品概述
HIMA H4135A 992413560是增强型安全输入输出模块，隶属于HIMA HIMax系列安全仪表系统（SIS）的核心扩展组件，专为石油化工、精细化工、核电、海上平台、冶金等行业中高风险安全关键场景设计。该模块延续1oo2冗余容错硬件架构，优化升级了信号处理精度、抗干扰能力及诊断覆盖率，整合20路安全模拟量输入、10路安全数字量输入及10路安全数字量输出通道，可直接衔接高精度安全传感器（如高精度压力变送器、红外测温仪、有毒气体探测器）、智能执行元件（如智能紧急停车阀、防爆安全阀）与安全控制器，为紧急停车系统（ESD）、火灾与气体检测系统（FGS）、安全联锁系统（SIS）、燃烧管理系统（BMS）等关键环节提供符合IEC 61508 SIL 3级认证的高可靠性技术支撑，是极端工况下工业生产安全的核心保障设备。
作为HIMA HIMax系列的增强型单元，HIMA H4135A 992413560具备更优的兼容性与扩展能力，可无缝适配HIMA HIMax系列全型号安全控制器（H41q、H51q、H61q、H81q）及HIMA HIMatrix系列高端控制器，支持与HIMA Safe EYES V6.0及以上版本组态软件、安全级HMI人机交互界面及工业互联网平台的深度数据交互。其凭借升级后的冗余容错设计、高精度信号处理、强化防爆抗扰性能及宽工况适应能力，能在高温、高湿、高粉尘、强电磁干扰、腐蚀性气体及海上盐雾等极端工业工况中稳定运行，为大型反应釜超压联锁、储罐区泄漏联动保护、机组轴系振动超限停机、海上平台火气联动等安全关键场景提供精准的信号采集与可靠控制执行服务，从硬件层面构建更严密的工业生产安全防线。
二、技术参数
参数类别 | 参数名称 | 具体参数 | 单位 |
|---|
基本参数 | 型号 | HIMA H4135A 992413560 | - |
通道配置 | 20路AI、10路DI、10路DO（安全级） | - |
外形尺寸（长×宽×高） | 200×140×65 | mm |
重量 | 约2.2 | kg |
供电参数 | 供电电压 | DC 24V±20%，双冗余输入 | V |
输入电压范围 | 19.2-28.8 | V DC |
额定供电电流 | ≤1000mA（单路供电，满载） | A |
冗余切换时间 | ≤5μs | μs |
模拟量输入参数 | 支持信号类型 | 4-20mA电流、0-5V/0-10V电压、K/J/T/E型热电偶、Pt100/Pt1000热电阻 | - |
A/D转换精度 | 32位 | 位 |
采集精度 | ±0.05% FS（电流/电压）；±0.2℃（热电偶，0-800℃）；±0.1℃（热电阻，-50-500℃） | -/℃ |
采样速率 | 200Hz（单通道），多通道同步采样 | Hz |
输入阻抗 | 电流信号≤50Ω；电压信号≥10MΩ；热电阻信号≤10Ω | Ω |
冷端补偿精度（热电偶） | ±0.1℃ | ℃ |
热电阻断线检测 | 支持，检测电阻≥1kΩ | - |
数字量输入参数 | 输入类型 | NPN/PNP自适应，干接点/湿接点兼容 | - |
输入电压范围 | DC 9-36V | V |
响应时间 | ≤0.5ms（可配置0.5-100ms防抖） | ms |
输入电流 | ≤8mA（DC 24V时） | mA |
故障检测 | 开路、短路、过压、过温 | - |
数字量输出参数 | 输出类型 | 增强型故障安全型晶体管（低电平安全，可选高电平安全） | - |
输出容量 | 1A/24V DC（单通道），总输出电流≤5A | A/V |
切换时间 | ≤0.5ms | ms |
保护功能 | 短路保护、过载保护、过温保护（≥85℃）、开路诊断 | - |
安全状态 | 低电平（默认）/高电平（可配置） | - |
通讯参数 | 通讯接口 | 2路HIMA专用安全总线（冗余），1路以太网调试接口 | - |
通讯速率 | 100Mbps（安全总线），10/100Mbps（调试以太网） | bps |
数据传输延迟 | ≤30μs | μs |
组态软件 | HIMA Safe EYES V6.0及以上 | - |
环境与可靠性参数 | 工作温度范围 | -40~85 | ℃ |
存储温度范围 | -60~100 | ℃ |
相对湿度 | 5%~95%（凝露环境≤48小时） | % |
防护等级 | IP68 | - |
抗振动性能 | 10-2000Hz，3g加速度（IEC 60068-2-6） | - |
平均无故障运行时间（MTBF） | ≥2,000,000 | 小时 |
三、功能特点
- SIL 3级高精度安全信号处理：模块集成20路安全模拟量输入（AI）、10路安全数字量输入（DI）及10路安全数字量输出（DO）通道，所有通道采用独立增强型信号处理单元与故障检测电路，完全满足IEC 61508 SIL 3级安全认证要求。模拟量输入通道升级支持4-20mA电流、0-5V/0-10V电压、K/J/T/E型热电偶及Pt100/Pt1000热电阻信号，采用32位高精度A/D转换器，采集精度达±0.05% FS，具备信号超量程、短路、开路、漂移超限及热电阻断线等故障自检测功能；数字量输入通道支持NPN/PNP双类型自适应输入，响应时间≤0.5ms，内置5ms防抖过滤电路，可有效避免高频干扰导致的误触发；数字量输出通道采用增强型故障安全型晶体管输出，输出容量提升至1A/24V DC，具备输出短路、过载、过温保护及开路诊断功能，故障时自动切换至预设安全状态，确保安全控制指令零延迟执行。
- 1oo2D冗余容错架构升级：采用1oo2D（1取2带诊断）冗余硬件设计，模块内置双独立增强型核心处理单元（MCU）、双电源接口、双通讯接口及双信号调理电路，两个处理单元同步采集、同步运算并实时交叉校验数据与运算过程。正常工况下双单元并行工作，数据一致性校验通过后输出控制指令；当其中一个单元出现硬件故障或数据异常时，故障诊断电路在5μs内识别故障并隔离故障单元，另一个单元无缝接管全部功能，核心安全功能无中断。新增单元级自诊断电路，每10ms执行一次全组件快速诊断，诊断覆盖率提升至99.95%，从硬件层面杜绝单点故障与隐性故障导致的安全风险。
- 强化防爆抗扰与极端环境适配：采用全金属密封屏蔽外壳，外壳材质升级为316L不锈钢，表面经喷砂+钝化+PTFE涂层三重防腐处理，防护等级提升至IP68，可直接安装于Zone 2危险区域及海上平台等潮湿盐雾环境，有效抵御粉尘、高压水汽、油污、盐雾及弱腐蚀性气体侵蚀。内部电路采用四重光电隔离+电磁屏蔽+接地优化设计，模拟量通道隔离电压≥6kV AC，数字量通道隔离电压≥3kV AC，可抵御±15kV空气放电静电、±8kV接触放电静电、±4kV浪涌冲击及30MHz-3GHz频段30V/m辐射干扰，完全符合IEC 61000-4-2/3/5/6系列电磁兼容标准，同时通过ATEX、IECEx、UL 61508、GB/T 21109及船级社（ABS、DNV）认证。选用宽温域军工级元器件，工作温度范围覆盖-40℃~85℃，相对湿度适应范围5%-95%（凝露环境下可短期运行≤48小时），适配寒区户外、高温反应区、海上平台等极端环境。
- 三级全维度智能诊断系统：构建模块级、通道级、组件级三级智能诊断体系，诊断覆盖率达99.95%。模块级诊断实时监测双电源状态、双MCU运行状态、冗余通讯链路、总线连接状态及模块温度；通道级诊断针对每路输入输出通道监测信号幅值、线路通断、负载状态、信号漂移趋势，热电偶/热电阻通道额外监测冷端温度异常、热电阻断线；组件级诊断监测A/D转换器、D/A转换器、隔离芯片、功率驱动单元、时钟电路等核心组件的运行参数与老化趋势，提前预警潜在故障。模块正面配备30个通道状态LED指示灯（绿色常亮正常、红色闪烁故障、黄色闪烁预警）、6个冗余状态指示灯及1个3.5英寸彩色LCD显示屏，显示屏可实时显示模块型号、固件版本、故障代码、通道数据、冗余状态及老化预警信息；诊断信息通过HIMA专用安全通讯总线实时上传至控制器及上位系统，支持10000条故障历史记录存储与追溯，故障代码附带详细排查指南与维护建议，大幅提升运维效率。
- 智能组态与灵活扩展兼容：无缝适配HIMA HIMax、HIMatrix系列安全控制器，通过HIMA Safe EYES V6.0及以上版本组态软件实现全流程可视化智能操作，支持功能块图（FBD）、结构化文本（ST）、顺序功能图（SFC）及梯形图（LD）四种编程方式，内置安全联锁、高精度PID调节、逻辑判断、趋势分析等标准化与定制化功能块库。新增智能组态辅助功能：自动逻辑一致性校验、冗余配置一键生成、离线仿真与故障注入测试、版本变更审计追踪与回滚，防止误操作导致安全逻辑失效。支持在线组态下载、固件升级及功能扩展，升级过程中模块自动切换至故障安全状态，升级完成后无缝恢复运行，不影响SIS系统整体安全完整性。支持带电热插拔功能，系统运行状态下插拔模块时，控制器自动识别状态并切换冗余单元，实现无扰维护；新增扩展接口，可外接HIMA专用信号扩展模块，扩展通道数量或新增特殊信号处理功能。
- 高可靠性与长寿命智能设计：采用双冗余独立增强型供电设计，支持两路DC 24V±20%宽范围电源输入，电源切换时间≤5μs，电源回路具备反接保护、过压保护（36V DC阈值）、过流保护（1.5A熔断阈值）及过温保护功能；核心元器件（MCU、A/D转换器、隔离芯片）均选用军工级高可靠性产品，经过-55℃~100℃温度循环、10-2000Hz振动、100g冲击、1000小时盐雾测试等可靠性测试。模块平均无故障运行时间（MTBF）≥2,000,000小时，设计寿命达20年，新增老化监测功能，实时监测核心组件运行参数，提前5000小时预警老化趋势。通过SIL 3、ATEX、IECEx、UL 61508、GB/T 21109、ABS、DNV等多项国内外安全与行业认证，完全满足安全仪表系统长期连续运行的严苛要求。
