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自动化过程控制报警响应

通过D/3分布式控制系统,NovaTech解决了加工行业采用基于标准的报警管理方法,以避免报警泛滥的问题。

Novatech D3 DCS 8000series I/O。
Novatech D3 DCS 8000series I/O。

在过程自动化中,警报被定义为向操作员指示设备故障、过程偏差或需要操作员响应的异常状态的声音和/或可见手段。但是现在有多少警报符合这个定义呢?

并不多,根据罗伯特M.阿德,主管,应用工程NovaTech自动化,过程划分。阿德说:“当警报太多、通知太多时,运营商就会开始忽略它们。

不幸的是,性能不佳的报警系统仍然是导致重大事故的因素。在正常情况下,设计和维护不善的报警管理系统可能会发出喋喋不休和令人讨厌的警报,使操作员不堪重负,当异常状态出现时,警报泛滥。当这种情况发生时,操作人员很难确定最关键的警报并采取行动,从而导致异常情况、产量损失甚至严重事故。

阿德说:“如果你读过那些归咎于报警系统的工业事故报告,你会发现,经常会有这样的描述:操作员每分钟都会接到(许多)警报,而真正需要注意的那个(关键)警报被其他所有警报淹没了。”

部分挑战是在整个行业建立标准化的良好警报管理实践。然而,随着ANSI(美国国家标准协会)和ISA(国际自动化学会)等组织发布更新的指南,以及过程自动化公司将更多基于标准的方法纳入应用程序开发,重点越来越多地放在区分需要立即关注的警报和不太紧急的通知、警报和消息。

ANSI/ISA 18.2标准

ANSI/ISA 18.2标准解决了从设计和配置到性能监控、审计和控制应用程序生命周期的警报管理的整个生命周期。

根据标准,警报应保留给那些需要操作员响应的事件。换句话说,如果事件不需要操作员采取行动,它就不应该触发警报。正常事件不应通过报警器通知生产人员。

Novatech D3 DCS PCM5控制器。 Novatech D3 DCS PCM5控制器。 “当ISA 18.2发布时,影响最大的关键特性之一是他们对‘警报是什么?’”Ard解释道。“基本上,ISA委员会的决定是,只有在需要运营商做出反应的情况下,才应该使用警报。这可能是大多数加工厂违反的第一件事。他们使用闹钟来进行各种通知、提醒和提醒。”

事实上,许多工程师基本上都是围绕着对警报的响应来设计他们的控制系统,而不是让控制系统发挥应有的功能。

“我的问题是,为什么控制系统要依赖于操作员?控制系统应该能够处理这些问题。”“如果控制系统有可能进行调整,我们会自动执行这一过程,而不是创建警报并依赖于操作员进行调整。这样就消除了警报的产生,操作员什么也不用做。”

优先级的警报

Ard表示,NovaTech的D/3分布式控制系统(DCS)旨在满足或超过ISA-18.2中概述的要求,尽管术语略有不同。

在NovaTech的D/3系统中,警报仅限于循环标记或外部点名(EPN)事件。EPN告警设置屏幕上的指示灯闪烁和声音指示灯。还有一个“静音”键,可以在不确认警报的情况下静音声音指示。

S18.2标准还根据告警的严重程度规定了告警的优先级。D/3系统支持紧急和非紧急两种告警优先级。然而,NovaTech更进一步,通过分配从0到99的优先级数字来进一步对告警摘要显示中的告警进行排序。

S18.2标准还允许基于分类对告警进行优先级排序,分类是与特定设备、位置或告警目的相关联的告警分组。D/3系统为每个EPN分配分类,满足告警分类的目的。S18.2标准的措辞表明,如果合适的话,单个告警可以被分配多个分类。


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动态令人担忧

在D/3系统上,还可以动态更改告警优先级和告警类别(分类),以满足特定的流程条件。动态警报被定义为基于当前进程状态自动更改警报设定值、优先级和抑制。

例如,如果没有动态告警,在正常设备关闭时可能会发生告警泛滥。然而,在这种情况下,这些警报中的大多数与操作员无关,并且从流程的其余部分掩盖了更重要的警报。

Novatech PAS PlantState Suite告警管理截图。 Novatech PAS PlantState Suite告警管理截图。 Ard给出了间歇式反应器中低压指示报警器的实例。如果没有当前的反应运行反应堆,低压警报可能没有多大意义。然而,如果反应堆中有活动,那么低压警报是非常重要的。通过动态报警管理,如果反应堆中没有发生任何事情,低压报警可以被禁用。

NovaTech采用基于设备当前状态的动态报警方法。

例如,在酿造啤酒时,第一步是在麦芽浆搅拌机中进行的,在那里,各种碾碎的谷物被浸泡在温水中。空容器以“空且准备就绪”状态开始。当配方中的水和酶成分加载后,状态变为“基础水”。一旦水达到一个精确的温度,各种磨碎的谷物被加入并注入一些额外的水,在“谷物和喷雾”状态。

Ard说:“当我们从每个状态转换到下一个状态时,我们可以启用和禁用警报,更改警报限制,甚至根据当前的流程条件分配新的警报类别和优先级。”

Non-alarm消息

对于不符合告警定义的所有其他通知,如警报、提示和通知,NovaTech使用其专有的SABL(顺序和批处理语言)程序将消息发布到操作员控制台、HMI和/或告警历史文件。

D/3系统生成的消息有五种类型:

  • 由各种任务生成的系统消息,这些任务标识各种组件及其子系统的健康状况和状态;
  • 操作员记录器消息,用于记录操作员所做的流程更改,包括对设定值、输出、调优参数和报警确认的更改;
  • 当EPN超出预定义的告警限制时,处理告警消息;
  • SABL程序可以将批处理和调试信息打印到警报和批处理历史文件中;
  • SABL程序可以在控制台查询操作员,以请求信息或确认。

Ard说:“有些人将SABL程序发送的消息称为警报,但它们不符合ISA 18.2警报标准的定义,[因此]我们不为它们分配优先级,它们是不可确认的。”

控制过程

当然,警报管理只是一个更大的整体过程控制理念的一个方面,它始于在所有过程条件下的健壮的、可预测的控制。合理的设想和执行,报警管理有助于操作员的效率和性能,是高效操作的必要条件。

Ard说:“如果你用一个设计合理的DCS控制整个过程,你就不会产生那么多的警报。”“目标是根据ISA 18.2标准中概述的定义,专注于实际操作人员可操作的警报,其余的留给控制系统自行处理。”

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