ЕНЕРГИЯ - Списание за оборудване, технологии и инженеринггодина VI, брой 4, 2014

Ефективно управление на аларми в SCADA системите

Ефективно управление на аларми в SCADA системите

Много SCADA системи имат вградени функции, които могат да бъдат използвани за подобряване на обработката на алармите, времето за отговор на оператора и анализа на основните причини. Превръща ли се в проблем управлението на аларми в предприятията? Губят ли операторите критични аларми, които могат да доведат до непредвидени престои или инциденти, защото те са затрупани с прекалено много нископриоритетни аларми? След като алармата се потвърди, отнема ли твърде много време за да се намери основната причина?

Впроизводствените или преработващите предприятия условията се променят непрекъснато. Някои промени са рутинни, като например спирането или стартирането на двигателя при нормална експлоатация. Други могат да бъдат критични, като например повишаване на температурата над максималната граница. Операторите непрекъснато наблюдават условията за предотвратяване на проблеми и постигне на максимална ефективност и производителност.

Предимствата от използването на система за управление на аларми включват осигуряване на навременен отговор за критичните аларми, избягване на умора на оператора от твърде много аларми от ниско ниво, изпращане на данни в реално време на операторите за незабавна реакция, получаване на подробна информация от работните листове с алармите, бързо идентифициране на основните причини чрез филтриране на алармите с текстови тагове. Въвеждането на компютърно базирани SCADA системи и големите технологични скокове, които последваха, са намалили значително разходите за сигнализиране на повреди, като вече е възможно да се добавят точки за аларми почти без ограничения. Повечето предприятия се контролират от една или повече системи за автоматизация, като тези системи осигуряват изобилие от данни за SCADA системата – данни, които могат да бъдат използвани за наблюдение на почти всеки аспект от работата на предприятието. Чрез модерната автоматизация и SCADA системите, алармите могат да бъдат добавени към екрана, без това да води до добавяне на кабелна точка и монтиране на устройство за визуализация.

Докато почти неограниченият брой аларми може да осигури големи ползи, всеки път трябва да се внимава с концепцията на SCADA системата, когато се добавя точка за аларма. Например, добавянето на твърде много аларми може да създаде умора за операторите, които могат да бъдат разсеяни от нископриоритетни обекти, за сметка на идентифицирането на основната причина за проблема.

SCADA системата трябва ясно да показва подходящи аларми, показващи възможните проблеми, но това не трябва да бъде за всяка рутинна промяна в работата на инсталацията. Лесно е да се обвинява SCADA системата за претоварване с аларми и други въпроси, свързани с алармите, но тя е само един инструмент. Персоналът на предприятието трябва правилно да използва този инструмент, като избира и прилага системи, чрез които се избягва претоварването с аларми и е убеден, че са разгледани своевременно всички критични събития.

Създаване на система за управление на алармите
Ключът към предотвратяване на многобройните аларми от операторите е правилното проектиране на SCADA системата и по-специално възможностите и за обработване на алармени сигнали. Една добре проектирана система ще даде приоритет на аларми за предотвратяване на сериозни повреди, вместо те да бъдат пренебрегвани в резултат на претоварване с голям брой нископриоритетни аларми. Тя също така може да предложи и други предимства като възможността за по-лесно диагностициране на основната причина за проблема.

Първата стъпка при разработването на SCADA система за управление на аларми е изготвянето на цялостен план, който определя критериите за алармите. Тази стъпка от проектирането трябва да бъде реализирана от екип, състоящ се от оператори на инсталацията, инженери и други, които имат дълбоки познания за това как действително работи инсталацията. Този екип ще определи и документира кои аларми трябва да бъдат с приоритет, какъв вид намеса на оператора се изисква за всяка аларма. Също та той взима в предвид с колко време трябва да разполага един оператор, за да реагира на алармата, за да обработи алармите, какви са процедурите при ескалация на състоянието и как да се справя системата с различни рутинни аларми.

Одит на алармите
Първоначалният одит на системата за управление на аларми, обикновено се базира на повече от 700 активни аларми. В повече случай се, констатира част от тези аларми попадат в категорията фалшиви. Анализът определя седем категории с фалшиви аларми и процента им на възникване. Резервираните аларми повтарят или индикират същата основна причина като другите аларми. Алармите със забавяне са преходни аларми, които могат да бъдат намалени чрез системни функции като първоначално забавяне или забавяне след изключване, което намалява чувствителността на системата за откриване на преходни аларми. Алармите за мъртва зона са „тракащи" аларми, които могат да бъдат намалени чрез промяна на мъртвата зона на алармата, малкия диапазон около стойността на алармата, в който състоянието й не се променя.

Приоритетни аларми са тези, които могат да бъдат преназначени на по-нисък приоритет. Алармите за обхват на сензор са в резултат от промяна на диапазона на сензор, който е настроен твърде близо до толерансите на калибриране. Граничните аларми са в резултат от ограниченията, които са зададени твърде близо до нормалните работни параметри. Подтиснатите аларми са в резултат от нормални операции (напр. оборудване определено като „извеждане от експлоатация" или „готовност"). Тези аларми могат да се потиснат като се посочи в системата за контрол, че е настъпило нормално работно състояние. Този одит определя първоначалното описание на въпросите, свързани с управление на аларми, засягащи операторите.

Резервираните и подтиснатите аларми съставят 64% от фалшивите аларми. Почти 10% са причинени от граници на аларми, зададени твърде близо до допустимите оперативни граници или толерансите на калибриране. Други 13% от алармите се считат, че са с по-нисък приоритет от назначения.

Одитът установява активни аларми в базата данни, създадени да записват експериментални данни и да следят производителността на оборудването. Провеждането на изпитванията и следенето на техническите характеристики на оборудването обикновено се счита за нормална дейност и обикновено не се изискват действия от оператор. Тези данни трябва да се показват само на лица, които извършват изпитване или контрол на оборудването, а не на всички оператори.

Значение на границите на алармите в конфигурацията
Повечето модерни SCADA системи са PC-базирани и избраната система трябва да включва вградени функции, за да има възможност за евтино и просто реализиране на ефективен режим за управление на алармите. Една добре проектирана SCADA-базирана система за управление на алармите трябва да помогне на операторите да правят разлика между високоприоритетни и нископриоритетни аларми, да реагират правилно на всяка аларма и бързо да могат да определят основната причина за нея. Системата за управление на алармите трябва да съдържа инструменти за изпълнение на тези функции, включително, но не само, конфигурируеми граници на алармите, визуализация на алармите и най-важното – филтри.

При избора на нова SCADA система е важно да се потърсят възможности, които ще позволят да се даде приоритет на аларми и съобщения чрез задаване на ограничения и осигуряване на възможности за сортиране. Създаването на работни листове с граници на алармите е един от най-добрите начини да се започне процеса за управление на алармите. Границите на алармите дефинират високи и ниски стойности заедно с точките на отклонение, създавайки по-добро управление на алармите, като по този начин помагат на операторите с един поглед към екрана бързо да определят приоритета на алармите.

Тези граници на аларми могат да бъдат свойства на маркери и не трябва да се приспадат от общия брой маркери в SCADA системата. Това е важно, тъй като SCADA софтуерът често се оценяват въз основа на общите маркери.

Например, може да бъде създаден маркер, наречен „температура", която има зададена стойност от 100°C. Маркерът HiLimit може да се зададе на 110°C, а маркерът LoLimit може да бъде зададен на 90°C.

При създаване на граници на аларми някои или всички от следните елементи обикновено включват HiLimit – това е първата висока точка на алармата, достигната при нарастване на стойността; HiHiLimit е втората висока точка на алармата, достигната при нарастване на стойността, което показва ескалиране на състоянието; LoLimit е първата ниска точка на алармата, достигната при намаляване на стойността; LoLoLimit е втората ниска точка на алармата, достигната при намаляване на стойността, което показва ескалиране на състоянието; DevSetpoint (отклонение) е допустимото отклонение или промяната над и под желаната работна точка; Dev+Limit е допустимото отклонение плюс границата на алармата; Dev-Limit е допустимото отклонение минус границата на алармата; DeviationDeadband е диапазона, в който може да се получи отклонение без да се задейства аларма.

Има много начини за настройка границите на алармите и тяхната визуализация. Те могат да бъдат зададени за всеки от елементите, изброени по-горе и повече. Границите на алармите могат да бъдат показвани на екрана на SCADA, използвайки цифрови стойности или графично, като например плъзгачи. При много SCADA системи границите на алармите могат да се съхраняват в отделни работни листове с имена на маркерите, което ги прави лесни за разглеждане и коригиране на настройките, ако е необходимо.

Работни листове с аларми
Работните листове с аларми, известни също като конфигурационни листове или страници, се използват за конфигуриране на работните точки и границите на именуваните маркери, като например HiLimit на 110°C за маркера „Температура" с номинална работна точка 100°C. Ако се отдели достатъчно време за правилна настройка на границите и отклоненията на алармите ще се генерират по-малко на брой фалшиви аларми.

Работните листове с аларми съдържат също секции със съобщения, които се свързват с алармата, нейния приоритет и поле за избор, а всички те предоставят на оператора повече информация за алармата. Например, за алармата за температура HiLimit в рамките на работния лист потребителите могат да създадат съобщение (Твърде горещо), приоритет (0-255), а в полето „по избор", което се дефинира от потребителя, като „Резервоар 2".

Всички елементи в работните листове с алармите могат да се настройват, както и да се променят. Чрез включване на стойностите в съобщения работните листове осигуряват лесно филтриране.

Предупреждаване на операторите
Информацията в работните листове с аларми трябва да се появи на екрана като алармен обект. Веднъж импортирани в SCADA системата, работните листове трябва да осигурят функционалност за автоматично изпращане на съобщенията за алармите на имейл. Освен това, SCADA системата трябва да осигури настройките, които контролират точно кога и как се изпращат тези алармени съобщения. Някои общи настройки са честота, брой на алармите, формат на съобщението, време за реакция, както и процедури при ескалиране на състоянието.

Обикновено настройката по подразбиране на SCADA система е да показва всички активни аларми, но тези настройки могат да бъдат променени, за да се показват само определени аларми. Възможността да има „онлайн алармен обект" като настройка по подразбиране означава, че не е необходимо да се изтегля информация от база данни, което е от жизненоважно значение. Това е важно, когато операторите трябва да видят само текущите аларми, за разлика от всички активни аларми за по-дълъг период от време

SCADA системата трябва също да предоставя функционалност, която да позволява извличане на данни за алармите от база данни, за да се получи представа за избран период от време, тъй като това често е полезно за отстраняване на проблеми от персонала за техническо обслужване и други. Характерно за тази функция е, че позволява разглеждане на всички аларми, които са били записани. При много SCADA системи, алармите могат да бъдат записани с помощта на вградения в PDF редактор, който превръща алармите в PDF документ. Този документ може да бъде съхранен, изпратен по електронна поща като прикачен файл или отпечатан като доклад.

Използване на филтри за управление на аларми
Филтрите са една от най-важните характеристики за предотвратяване на затрупването с аларми и неправилното им приоритизиране. Повечето модерни SCADA системи осигуряват лесна конфигурация на функциите, които предлагат голямо разнообразие от механизми за сортиране и филтриране.

Един от най-големите въпроси при управлението на алармите е, че операторите са затрупани с аларми с нисък приоритет и следователно се пропускат критични аларми с висок приоритет поради умора и невъзможност бързо да се разграничи спешността на алармата. Това е мястото, където една SCADA система с превъзходни филтриращи механизми става много ценна.

Първата стъпка за филтрирането беше обсъдена в секцията за работните листове, в които информацията може да бъде приоритизирана за да има появяване само на определени граници на алармите. Например, на екрана могат да се извеждат само аларми с Приоритет 10 и по-висок или само HiHiLimit аларми.

В допълнение, към настройката на приоритетите на алармите персоналът на предприятието трябва да разглежда SCADA системи, които предлагат филтриране, което включва израз, за да позволи на потребителите да персонализират филтъра. Например, на екрана да се показват само HiHiLimit аларми, които в съобщението имат думата „Горещо" в отговор на определени условия. Този израз трудно може да бъде кодиран, но за да се повиши ефективността често е по-добре да се създаде стрингов маркер, който променя стойностите по време на изпълнението в зависимост от конкретните условия на работа.

При възникване на инцидент ще бъдат генерирани бързо стотици съобщения, свързани с него. Обикновено само една аларма е основната причина, а останалите са симптомите на проблема. Това е мястото, където много SCADA системи се провалят, защото операторите няма как да разграничат основната причина от симптомите. Но способността да се изградят стрингове, базирани на ключови критерии, може да помогне на операторите по-бързо да намерят основната причина на проблема.

Например, алармите за температура могат да започнат да се появяват със съобщения, съдържащи думите: „Температурата в резервоар 1 е прекалено висока" или „Налягането в тръба 1 е твърде ниско". Операторите сега трябва бързо да определят основната причина защо температурата в резервоар 1 е твърде висока. Способността да се филтрират всички съобщения с една дума като „горещо" или с фраза като „затворен клапан" може да им помогне да разберат защо температурата на резервоара се покачва. Могат също да се използват заместващи изрази за сортиране по думи или отделни фрази в съобщенията.

Съвременните системи за контрол на процеси предоставят огромен капацитет за показване на аларми, свързани с огромен брой производствени процеси и условия. За да има смисъл от тези функции и в крайна сметка да се подобри ефективността на производството, тези възможности трябва да се планират, изпълняват и управляват.

Чрез прилагане на доказан инженерен подход на оценяване, разработване, внедряване и оптимизиране, може да се осигури ефективно управление на алармите, намаляване на активните аларми, премахване на фалшивите аларми, намаляване на непотвърдените аларми до нула, както и значително подобряване и ранно откриване и предотвратяване на инциденти.

За съжаление, много от операторите и дори някои мениджъри в предприятието намират управлението на алармите толкова тежко, че почти го смятат за досадно. Това отношение може да доведе до пропуснати или игнорирани важни аларми, а това е опасна ситуация. Това не трябва да се случва, когато алармите са ключова част в операциите за наблюдение на инсталацията и могат да се управляват ефективно чрез използване на подръчни софтуерни инструменти.

Един от ключовите фактори за ефективно управление на алармите е избор на подходяща SCADA система, която предлага разширени функции и лесно конфигуриране управлението на алармите. Тези характеристики трябва да включват приоритизиране на алармите за уведомяване на операторите за условия, които изискват бърза реакция. Функциите за филтриране са необходими за да се даде възможност на операторите бързо да намерят причините за тях.

Прилагането на тези и други характеристики в съвременните SCADA системи като част от ефективна програма за управление на алармите ще подобри реакциите при поява на събития. Това ще сведе до минимум времето за престой, повишаване на безопасността и поддържане на малък брой аларми от ескалиране на състоянието до сериозни инциденти.