Yazar: Site Editörü Yayınlanma Tarihi: 2025-09-11 Menşei: Alan
HIQuad X, HIMA tarafından geliştirilen, kanıtlanmış HIQuad sistem platformu üzerine inşa edilmiş, yenilikçi, yüksek performanslı, güvenlikle ilgili programlanabilir bir elektronik sistemdir (PES). SIL 3 (IEC 61508) ve PL e'ye (EN ISO 13849) kadar güvenlik açısından kritik uygulamalar için tasarlanmış olup aynı zamanda yüksek kullanılabilirlik özelliklerine sahiptir. HIQuad X, proses endüstrisi ve fabrika otomasyonundaki çeşitli kontrol görevleri için uygundur ve özellikle proses tesislerinde mükemmeldir. Sistem modüler bir tasarıma sahiptir, esnek konfigürasyonu destekler ve HIMA'nın olgun SILworX® mühendislik aracı kullanılarak programlanabilir, yapılandırılabilir, izlenebilir, çalıştırılabilir ve belgelenebilir.
Sistem Aileleri ve Yapısı
HIQuad X iki sistem ailesini kapsar: H51X ve H41X. Aynı modülleri kullanırlar ancak yapı ve genişletme yetenekleri bakımından farklılık gösterirler:
HIQuad H51X:
Yapı: Son derece modüler.
Taban Rafı: 1 (G/Ç modülleri içermez).
Uzatma Rafları: Maksimum 16.
İşlemci Modülleri (F-CPU 01): 1 veya 2.
G/Ç İşleme Modülleri (F-IOP 01): Uzatma rafı başına 1 adet.
İletişim Modülleri (F-COM 01): Taban rafında en fazla 10 adet.
Uzatma Rafı başına G/Ç Modülleri: 16.
Toplam G/Ç Modülleri: 256'ya kadar.
HIQuad H41X:
Yapı: Modüler.
Taban Rafı: 1 (en fazla 12 G/Ç modülü barındırabilir).
Uzatma Rafları: Maksimum 1.
İşlemci Modülleri (F-CPU 01): 1 veya 2.
G/Ç İşleme Modülleri (F-IOP 01): 1 adet taban rafında, 1 adet uzatma rafında.
İletişim Modülleri (F-COM 01): Taban rafında en fazla 2 adet.
Uzatma Rafı başına G/Ç Modülleri: 16.
Toplam G/Ç Modülleri: 28'e kadar.
Bu farklılıklar, kullanıcıların I/O sayısı ve kullanılabilirliği için özel uygulama gereksinimlerine göre en uygun sistem platformunu seçmesine olanak tanır.
Temel Özellikler
1. Güvenlik ve Sertifikasyon
HIQuad X sistemi, hem 'Açma için Enerjiyi Kesme' hem de 'Açma için Enerji Verme' ilkelerine bağlı kalan güvenlik uygulamaları için tasarlanmıştır. Temel güvenlik özellikleri şunları içerir:
Güvenlik Bütünlüğü Düzeyi (SIL): SIL 3'e (IEC 61508), PL e'ye (ISO 13849) kadar destekler.
Sertifikasyon: Sistem ve I/O modülleri, yangın alarm sistemlerinde kullanım (DIN EN 54-2 ve NFPA 72 ile uyumlu) ve Bölge 2 tehlikeli alanlara montaja uygunluk da dahil olmak üzere çeşitli uluslararası standartlara (bkz. Güvenlik Kılavuzu HI 803 209 E) göre sertifikalandırılmıştır.
1oo2 Mimarisi: Güvenlikle ilgili işlemci modülleri (F-CPU 01) ve I/O işleme modülleri (F-IOP 01), dahili bir 1oo2 (ikiden biri) işlemci sistemini içerir. İki mikroişlemci çekirdeği verileri sürekli olarak senkronize edip karşılaştırarak arıza korumalı çalışmayı sağlar.
Güvenlikle İlgili İletişim: Safeethernet protokolü aracılığıyla güvenlikle ilgili iletişimi destekler.
2. Yüksek Kullanılabilirlik ve Yedeklilik
Sistem, sistem kullanılabilirliğini en üst düzeye çıkarmayı amaçlayan birden fazla yedekleme seçeneği sunar (Not: Artıklık, Güvenlik Bütünlüğü Düzeyini (SIL) değil, kullanılabilirliği artırır):
İşlemci Yedekliliği: İki yedekli F-CPU 01 işlemci modülüyle yapılandırılabilir. Bir modülün arızalanması durumunda sistem, güvenli çalışmayı sürdürmek için otomatik olarak diğerine geçer. Arızalı modül sistem çalışması sırasında değiştirilebilir (yedekleme modunda çalışırken değiştirilebilir).
Sistem Veri Yolu Yedekliliği: Sistem, iletişim için iki bağımsız sistem veriyoluna (A ve B) dayanır. Yedekli konfigürasyonda her iki veri yolu da aynı anda çalışır. Bir veri yolunun arızalanması sistemin çalışmasını etkilemez.
G/Ç Modülü Yedekliliği: Modül yedekliliğini (bir yedeklilik grubu oluşturan aynı türden iki G/Ç modülü) ve kanal yedekliliğini (yedek modüller içinde aynı kanal numaralarının eşleştirilmesi) destekler. Kullanılabilirliği artırmak için yedek modüller farklı raflara kurulmalıdır.
Güç Kaynağı Yedekliliği: Yedekli 24 VDC güç kaynağı ünitelerine bağlantıyı destekleyerek yüksek güç kaynağı kullanılabilirliği sağlar. İsteğe bağlı tampon modülleri (F-PWR 02), 20 ms'yi aşan voltaj düşüşlerini telafi etmek için kullanılabilir.
3. Modüler Tasarım ve Ölçeklenebilirlik
Sistem, yüksek esneklik sunan standart 19 inçlik bir raf yapısı kullanır:
Taban Rafı: İşlemci modüllerinin, iletişim modüllerinin, güç kaynağı modüllerinin (H41X ayrıca G/Ç modüllerini de içerir) kurulumu için arka paneli içerir.
Uzatma Rafları: F-BASE RACK 11 uzatma rafları kullanılarak H51X sistemi, her biri 16 I/O modülü ve bir F-IOP 01 modülü taşıyabilen 16 rafa kadar genişletilebilir ve bu da I/O kapasitesini önemli ölçüde artırır.
Modül Türleri: Sistem, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çok çeşitli modül türlerini destekler:
F-CPU 01: Güvenlik İşlemci Modülü.
F-IOP 01: Sistem veriyolunu G/Ç veriyoluna bağlayan G/Ç İşleme Modülü.
F-COM 01: 2 Ethernet arayüzü ve 1 fieldbus arayüzü sağlayan Haberleşme Modülü.
F-PWR 01: 24VDC/5VDC Güç Kaynağı Modülü.
F-PWR 02: 24VDC Tampon Modülü.
Çeşitli G/Ç Modülleri: Hem güvenlikle ilgili hem de güvenlikle ilgili olmayan uygulamalara yönelik Dijital Giriş/Çıkış (DI/DO), Analog Giriş/Çıkış (AI/AO), Röle Çıkışı, Sayaç modülleri vb. dahil.
4. İletişim Yetenekleri
Sistem, F-COM 01 modülleri aracılığıyla harici sistemlerle iletişim kurar:
Güvenlik Protokolleri: HIMA'nın güvenli ethernet güvenlik protokolünü destekler.
Standart Protokoller: Modbus gibi çeşitli standart endüstriyel iletişim protokollerini (lisanslama gereklidir) destekler. İletişim yedekliliği, kullanıcı programı veya belirli protokolün kendisi (örn. Modbus Slave) aracılığıyla yönetilmelidir.
Mühendislik Bağlantısı: Ethernet arayüzleri (RJ-45) aracılığıyla en fazla 5 Programlama ve Hata Ayıklama Aracı (PADT) bağlanabilir, ancak herhangi bir zamanda yalnızca bir tanesi yazma erişimine sahip olabilir.
5. Teşhis ve Bakım
Sistem, hızlı sorun giderme ve bakım için kapsamlı teşhis işlevleri sağlar:
LED Göstergeler: Her modülün ön plakasında çalışma durumunu, hataları, iletişim durumunu vb. gösteren LED göstergeler bulunur.
Tanılama Geçmişi: F-CPU, F-IOP ve F-COM modülleri, kısa vadeli ve uzun vadeli tanılama olarak kategorize edilen, sistem olaylarını, hataları ve uyarıları kaydeden yerleşik tanılama geçmişi arabelleklerine (halka arabellekleri) sahiptir. Bu, SILworX aracı kullanılarak görüntülenebilir ve analiz edilebilir.
Çevrimiçi Teşhis: SILworX çevrimiçi görünümünde, modül durumu, renk değişiklikleri (örneğin, kritik hatalar için kırmızı, uyarılar için sarı) yoluyla sezgisel olarak görüntülenir ve ayrıntılı durum bilgileri görüntülenebilir.
Sistem Değişkeni İzleme: Kullanıcı programı içinde veya izleme amacıyla kullanılabilecek kapsamlı sistem değişkenleri (örn. sıcaklık durumu, güç kaynağı durumu, döngü süresi, hata sayaçları) sağlar.
6. Programlama ve Yapılandırma
Sistem mühendisliği SILworX kullanılarak gerçekleştirilir:
Programlama Dilleri: IEC 61131-3 standardına uygun programlama dillerini destekler.
Değişken Yönetimi: Yerel ve global değişkenleri destekler. Değişkenlere başlangıç değerleri, Retain (RETAIN) nitelikleri vb. atanabilir.
Sistem Parametreleri ve Değişkenleri: Kaynak ve donanım gibi farklı düzeylerde erişilebilen çok sayıda sistem parametresi (kontrolör davranışını yapılandırmak için, örneğin Güvenlik Süresi, İzleme Süresi) ve sistem değişkenleri (sistem durumu bilgilerini elde etmek için) sağlar.
Zorlama İşlevi: Kullanıcıların test ve simülasyon amacıyla değişkenlerin mevcut değerini geçersiz kılmasına olanak tanır. Güvenli kullanımı sağlamak için zorlamaya yönelik zaman sınırları ve erişim izinleri ayarlanabilir.
Kullanıcı Yönetimi: İki seviyeli kullanıcı yönetimi sunar: PADT (proje erişimi) ve PES (kontrolör erişimi). Farklı kullanıcı grupları ve izinler (örn. Salt Okunur, Operatör, Okuma+Yazma, Yönetici) tanımlanarak sistem güvenliği artırılabilir.
7. Gürültü Engelleme
Sistemin geçici parazite karşı bağışıklığını geliştirmek için HIQuad X bir gürültü engelleme işlevi sağlar:
İşlev: Sistemin kısa süreli girişim nedeniyle yanlışlıkla güvenli duruma girmesini önlemek için son geçerli değeri yapılandırılmış bir süre boyunca koruyarak veri yolları veya G/Ç modülleri üzerindeki geçici girişimi bastırır ve böylece kullanılabilirliği artırır.
Yapılandırma: Etkin gürültü engelleme süresi Güvenlik Süresine, Gözetleme Süresine ve Döngü Süresine bağlıdır (Maks. Gürültü Engelleme Süresi = Güvenlik Süresi - (2 x Gözetleme Süresi)). SILworX'teki I/O modülleri için yapılandırılabilir.
Etkili Yön: Gürültü engelleme farklı yönlerde etki gösterebilir:
Giriş modülünden işlemci modülüne (giriş ve veri yolu parazitini bastırır).
İşlemci modülünden çıkış modülüne (veri yolu girişimini bastırır).
Çıkış modülünden işlemci modülüne (durum bildirimlerinin bastırılması, örneğin SC/OC tespiti).
Çalışma Prensibi
HIQuad X sisteminin temel işleyişi, donanım mimarisi ve güvenlik mekanizmaları etrafında döner.
Sinyal Akışı ve İşleme:
Giriş Tarafı: Saha sensörü sinyalleri güvenlik G/Ç modüllerine (örn. F 3237 DI modülü) bağlanır. G/Ç modülleri, G/Ç veriyolu aracılığıyla ilgili raftaki F-IOP 01 G/Ç işleme modülüyle iletişim kurar.
Veri İşleme: F-IOP 01 modülü, yedek sistem veri yolları (A ve B) aracılığıyla temel raftaki F-CPU 01 işlemci modülleri ile veri alışverişinde bulunur. F-CPU 01, iki işlemci çekirdeğinin döngüsel olarak giriş verilerini okuduğu, kullanıcı programını yürüttüğü ve sonuçları karşılaştırdığı dahili bir 1oo2 mimarisini kullanır.
Çıkış Tarafı: İşlemci modülleri, işleme sonuçlarını sistem veri yolları aracılığıyla F-IOP 01 modülüne geri gönderir, daha sonra bunları I/O veri yolu aracılığıyla çıkış modüllerine (örneğin, F 3330 DO modülü) iletir ve böylece saha aktüatörlerini kontrol eder. F-IOP 01 aynı zamanda I/O Watchdog (WD) sinyalinin oluşturulmasından ve izlenmesinden de sorumludur. Çıkış modülleri yalnızca bu sinyal mevcut olduğunda (yüksek seviye) çalışır; aksi takdirde güvenli bir duruma girerler.
Güvenlik Mekanizmaları:
Arıza Tespiti: Sistem, işlemci çekirdeği karşılaştırması, iletişim sağlama toplamları, modül durumu izleme, güç kaynağı izleme ve sıcaklık izleme dahil olmak üzere çeşitli düzeylerde sürekli olarak kendi kendine testler ve çapraz kontroller gerçekleştirir.
Güvenli Durum: Bir dahili arıza veya harici komutun (örn. acil durdurma) algılanması üzerine sistem, çıkışları önceden tanımlanmış bir güvenli duruma (tipik olarak enerjisiz durum) yerleştirerek 'açma için enerjinin kesilmesi' ilkesini izler.
Zaman İzleme: Güvenlik Süresi, süreç için izin verilen maksimum yanıt süresidir. Watchdog Süresi, işlemci döngüsü için izin verilen maksimum süredir; aşılması durumunda sistem bir güvenlik tepkisini tetikler. Döngü Süresi, işlemcinin bir kullanıcı programı döngüsünü yürütmek için harcadığı gerçek süredir. Bu zamanlamaların konfigürasyonu sistem güvenliği ve performansı açısından çok önemlidir.
Artıklık Senkronizasyonu:
Yedekli bir konfigürasyonda, iki işlemci modülü dahili durumlarını ve verilerini sistem veri yolları aracılığıyla sürekli olarak senkronize eder.
Birincil işlemci modülü arızalanırsa, bekleme modülü bunu hemen algılar ve kontrolü devralarak sistemin güvenli çalışmasını sürdürür, kesintisiz anahtarlama ve yüksek kullanılabilirlik sağlar.
Güç Dağıtımı:
Sistem, 24 VDC SELV/PELV güç kaynağıyla çalıştırılır. Güç dağıtım modülleri (örn. K 7212) güç devrelerini dağıtmak ve korumak için kullanılır.
Taban rafındaki 5V güç kaynağı F-PWR 01 modülleri tarafından üretilir ve arka panel aracılığıyla dağıtılır. Uzatma rafları için 5V güç, yıldız topolojisinde taban rafından sağlanır.
I/O modülleri için 24V yardımcı ve saha gücü, güç dağıtım modülleri (F 7133) tarafından dağıtılır ve korunur; her F 7133, 4 I/O modülü yuvası için sigortalı koruma sağlar.
Termal Yönetim:
Sistem tasarımında elektronik bileşenlerden kaynaklanan ısı dağılımı dikkate alınır. Ortam sıcaklığının 0°C ila +60°C arasında tutulması için kontrol kabininde yeterli havalandırma (doğal konveksiyon veya cebri havayla soğutma) gereklidir.
Modüller sıcaklık sensörlerini içerir ve sıcaklık durumu sistem değişkenleri aracılığıyla izlenebilir. Sıcaklık izlemenin kendisi güvenlikle ilgili olmasa da, sıcaklık eşikleri aşılırsa uyarılar veya hatalar bildirilir.
Uygulama Alanları
HIQuad X sistemi, güvenlik ve kullanılabilirlik konusunda yüksek taleplerin olduğu endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır:
Kimya ve Petrokimya: Acil Durum Kapatma (ESD) sistemleri, Brülör Yönetim Sistemleri (BMS), Proses Kapatma sistemleri.
Petrol ve Gaz: Kuyu başı kontrolü, Boru hattı koruma sistemleri, Açık deniz platformu güvenlik sistemleri.
Enerji Üretimi: Türbin kontrolü, Acil durum açma sistemleri.
Metaller: Yüksek fırınlar için güvenlik sistemleri, Değirmen kontrolleri.
Demiryolu Taşımacılığı: Sinyalizasyon kontrol sistemleri (ilgili standartlara tabidir).
Genel Fabrika Otomasyonu: Güvenlik makinesi kontrolleri (PL e'ye kadar).
Yangın ve Gaz Algılama Sistemleri: Sertifikalı analog giriş modüllerinin kullanılması.
