梁昌莉，康志北，武文府

（獨(dú)山子石化公司煉油廠 儀表車間，新疆維吾爾自治區(qū) 獨(dú)山子 833600）

0 引言

化學(xué)品安全委員會（CSB）指出，報警泛濫是導(dǎo)致多起工業(yè)事故的重要原因。英國的工程設(shè)備和材料用戶協(xié)會（EMEUA）在2013的報告中得出了同樣的結(jié)論，分析了世界各地的重大事故，包括三哩島和德士古米爾福德港。因此，多年來報警泛濫與事故的聯(lián)系已得到充分證實(shí)。在建立智能化、數(shù)字化工廠的過程中，設(shè)置有需要的報警，取消不必要的報警至關(guān)重要，報警泛濫可能會導(dǎo)致操作員錯過嚴(yán)重警報。當(dāng)報警的優(yōu)先級很高，且操作員響應(yīng)時間相對較短或風(fēng)險較高時，這一點(diǎn)尤其重要。根據(jù)報警流中警報的數(shù)量，操作員可能永遠(yuǎn)不會知道有一個臨界警報，因?yàn)榫瘓笤谒怀錆M無意義的騷擾警報的時候顯示在概要屏幕上。在其他情況下，操作員會變得十分繁忙，確認(rèn)和診斷警報，不能及時履行其他職責(zé)。無論發(fā)生哪一個事件，操作員都處于無法勝任的狀態(tài)，被迫應(yīng)對裝置的波動，并可能錯過更多有意義的警報。當(dāng)這種情況重復(fù)時，錯過重要警報的機(jī)會就會增加，操作員出錯的機(jī)會也會增加。同樣，遏制事件失敗，設(shè)備損壞和人身傷害或更糟的事件發(fā)生的概率就會增加。在許多化工裝置上的資本支出可能源于一場事故，事故是報警泛濫直接造成的。

通過橫河系統(tǒng)報警診斷功能，對集中的DCS系統(tǒng)所有報警數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)控，通過圖表提高報警分析能力和效率，從根本上降低報警，減輕操作負(fù)荷，提高操作效率，做到有針對性、有層次性操作。同時管理人員可定期對報警進(jìn)行管理，做到科學(xué)地管理和削減報警。

1 工廠報警概況

近年來由于DCS、GDS等系統(tǒng)的開發(fā)，使報警愈加廉價化、簡易化，造成報警過于繁冗及泛濫，使得很多異常工況處理不及時，導(dǎo)致更嚴(yán)重的后果，造成重大損失。

設(shè)置過程報警和系統(tǒng)報警的目的是為了確保設(shè)備的完好以及工廠生產(chǎn)的持續(xù)與安全，甚至可以拯救人的生命，一般情況下DCS中幾乎每一個組態(tài)點(diǎn)都設(shè)置有多個報警，整個控制系統(tǒng)中還設(shè)置了很多的系統(tǒng)報警，大部分的系統(tǒng)報警對操作員來說是沒有多大意義的，而所有的這些報警都會瞬間推送至操作站，讓操作人員手忙腳亂。所以優(yōu)化報警，減少無效報警，讓有需要的人看到他需要看到的報警，對整個裝置生產(chǎn)至關(guān)重要。

2 報警管理

隨著智能化工廠的深入，工廠逐步加深了對裝置報警管理的重視，同時也提出了許多關(guān)于報警管理的理論知識和概念。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，根據(jù)對報警的初步認(rèn)識，采取報警分級以及報警分析統(tǒng)計等手段，達(dá)到初步降低誤報的目的，形成報警管理相應(yīng)制度，實(shí)現(xiàn)裝置無效報警減少，突出重要和關(guān)鍵報警，減少作業(yè)人員誤操作的幾率。

2.1 報警相關(guān)定義

OSHA認(rèn)為ISA18.2-2009對過程工業(yè)報警系統(tǒng)的管理是RAGAGEP[1]。該標(biāo)準(zhǔn)定義了報警頻繁以及報警泛濫[1,2]：①報警頻繁包括間歇報警和瞬閃報警：間歇報警（每分鐘發(fā)生3次以上的報警），瞬閃報警（1s之內(nèi)恢復(fù)正常狀態(tài)的報警）；②報警泛濫是指報警數(shù)量超出操作員有效處理能力，即10min之內(nèi)發(fā)生10個以上報警，導(dǎo)致操作員放棄了報警系統(tǒng)，不看報警就進(jìn)行確認(rèn)，從而丟失重要的報警信息?？山邮芊秶?50次/天～300次/天，平均每個崗位每分鐘報警1次以上屬于報警泛濫。

2.2 報警分級

報警主要分為工藝報警、系統(tǒng)報警。針對橫河VP系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)對所有報警進(jìn)行后臺導(dǎo)出并進(jìn)行報警分級，將報警分為A、B、C、D 4類：

①緊急報警：A類 紅色 報警閃爍/彈出/報警聲。

②重要報警：B類 粉色 報警閃爍/彈出/報警聲。

③一般報警：C類 藍(lán)色 報警閃爍/彈出/報警聲。

④診斷性報警：D類 黑色 不閃爍/不彈出/無報警聲。

將報警類型按照以上要求定義為USER(5)、USER(6)、USER(7)、USER(8) 分 別 對 應(yīng) HIGH、MEDIUM、LOW、LOGGING 4個等級，同時將A、B類報警列入報警臺賬，并做到DCS畫面。當(dāng)實(shí)際報警設(shè)置與報警臺賬不一致時，可在系統(tǒng)畫面上直觀看出，便于操作工對報警值進(jìn)行管理，后期對修改報警值存在不一致的可在畫面上直接觀測出來。

2.3 報警自動化統(tǒng)計及分析

通過橫河報警統(tǒng)計軟件EXPLOG，可每日對裝置報警進(jìn)行實(shí)時統(tǒng)計和分析。EXPLOG軟件通過安裝在連接各裝置工程師站的多項(xiàng)目連接服務(wù)器上，通過多項(xiàng)目服務(wù)器讀取連接的各裝置工程師站的報警數(shù)據(jù)，并將統(tǒng)計分析后的數(shù)據(jù)推送至各裝置的操作站上，便于操作人員查看和分析。

其中，報警分為工藝報警、系統(tǒng)報警，報警等級分為High、Medium、Low、Logging。數(shù)據(jù)量最大可容納數(shù)據(jù)100萬條，存儲內(nèi)容以硬盤容量為主，存儲一年以上報警內(nèi)容沒有問題。通過該軟件，可按月、周、日進(jìn)行統(tǒng)計，匯總出所選時間段內(nèi)高頻報警，并可通過餅圖查看工藝報警、系統(tǒng)報警、操作頻次等所占比例。

2.4 現(xiàn)狀分析

化工廠事故的發(fā)生大部分在生產(chǎn)裝置由一種穩(wěn)定狀態(tài)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)的過程中或隨后，而這種狀態(tài)的表現(xiàn)過程即是異常工況，而大量的安全生產(chǎn)事故都發(fā)生在生產(chǎn)裝置產(chǎn)生異常工況的情況下，因此對異常工況的報警管理尤為重要，可以大幅降低安全生產(chǎn)事故。通過對報警記錄進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，通過對報警進(jìn)行優(yōu)化，在裝置正常平穩(wěn)運(yùn)行時報警條數(shù)可滿足或接近KPI指標(biāo)，但是異常工況下裝置波動，開停工等情況，報警泛濫情況非常嚴(yán)重，遠(yuǎn)超KPI指標(biāo)，甚至是該指標(biāo)的數(shù)十倍至數(shù)百倍。

以催化裝置為例，催化內(nèi)操崗位數(shù)3，在裝置正常平穩(wěn)運(yùn)行時報警（2月9～12日），可滿足KPI指標(biāo)每個崗位150次/天的要求。裝置在異常工況2月13～18日5天，工藝及系統(tǒng)報警共計39284次，工藝操作頻次24895次。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過3個崗位5天KPI指標(biāo)可接受范圍2250次，最大報警頻次范圍4500次的要求。按照分鐘進(jìn)行計算，此次異常工況每10min內(nèi)發(fā)生了54次報警，遠(yuǎn)超過報警泛濫的10次，屬于嚴(yán)重報警泛濫。因此，通過以上發(fā)現(xiàn)，報警優(yōu)化需重點(diǎn)針對異常工況下的報警泛濫，而異常工況下裝置的安全運(yùn)行對于報警管理是關(guān)鍵性的。

3 報警優(yōu)化

從以下3個方面入手進(jìn)行報警優(yōu)化，深度降低無效報警數(shù)量，注意從開停工裝置、備用機(jī)組切換等著手，減少異常工況下的報警數(shù)量，避免報警泛濫。

3.1 多工況自動化切換報警值

根據(jù)裝置實(shí)際情況，確定3套報警參數(shù)，分別針對3種工況：正常、停工、循環(huán)。在不同工況下執(zhí)行不同報警參數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同工況下與之相適應(yīng)的報警值設(shè)定，多層次的報警值預(yù)警，從而讓報警值變實(shí)用而不是負(fù)擔(dān)。通過橫河自帶的_SFCSW順控模塊、ST16邏輯模塊、RL比較模塊、CTS計數(shù)器與PBS5C按鈕模塊相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)裝置投用后多工況下可自動化修改報警值，在無需修改下位報警參數(shù)的情況下，實(shí)時修改和管理參數(shù)報警值，具體實(shí)現(xiàn)邏輯如圖1。

圖1 多工況邏輯圖Fig.1 Logic diagram of multiple operating conditions

通過橫河ST16邏輯模塊，實(shí)現(xiàn)操作工況按鈕啟動對應(yīng)工況的_SFCSW程序，實(shí)現(xiàn)3種工況賦值的邏輯功能和中斷功能：

1）工況選擇按鈕，通過橫河PBS5C（選擇模塊）實(shí)現(xiàn)，其中PB13.MV01對應(yīng)正常工況，PB13.MV03對應(yīng)停工工況，PB13.MV05對應(yīng)循環(huán)工況。

2）針對3種工況設(shè)置3個橫河_SFCSW（邏輯功能模塊），分別對應(yīng)3種工況（正常：SFC-1、停工：SFC-2、循環(huán)：SFC-3），在_SFCSW模塊內(nèi)定義數(shù)組AL，將報警參數(shù)存儲在此數(shù)組內(nèi)。3個工況的邏輯模塊各自有循環(huán)功能，實(shí)現(xiàn)邏輯跳轉(zhuǎn)。通過引入計數(shù)器，當(dāng)?shù)却粹o再次按下時繼續(xù)執(zhí)行新的參數(shù)賦值程序，以正常工況為例，程序如下所示：

① 對應(yīng)多工況邏輯圖正常工況的01步驟程序，將原始參數(shù)賦值到數(shù)組：

Block PVI FQ1051 ALIAS 10712FQ1051

Block CTS CTP2 ALIAS CTP-2

Block CTS CTP3 ALIAS CTP-3

[%.AL[1,1],%.AL[2,1],%.AL[3,1],%.AL[4,1]=1,1,1,1]

[FQ1051.HH,FQ1051.PH,FQ1051.PL,FQ1051.LL=%.AL[1,1],%.AL[2,1],%.AL[3,1],%.AL[4,1]]

CTP2.PV=0 ,CTP3.PV=0

② 對應(yīng)工況邏輯圖正常工況的02步驟程序，等待再次按下對應(yīng)工況按鈕，計數(shù)器計數(shù)為2時，執(zhí)行將數(shù)組內(nèi)修改后的參數(shù)賦值到對應(yīng)位號，計數(shù)器減1：

WAIT UNTIL(CTP1.PV= =2) [FQ1051.HH,FQ1051.PH,FQ1051.PL,FQ1051.LL=%.AL[1,1],%.AL[2,1],%.AL[3,1],%.AL[4,1]]

CTP1.PV=1

③ 同時設(shè)置中斷程序，用于重置報警參數(shù)為原始報警參數(shù)，如下所示SFC-4模塊程序，觸發(fā)時SFC1/SFC2/SFC3這3種工況邏輯模塊停止工作，同時計數(shù)器清零：

SFC1.BSTS=”STOP” 正常工況程序停止

SFC2.BSTS=”STOP” 停工工況程序停止

SFC3.BSTS=”STOP” 循環(huán)工況程序停止

CTP1.PV=0 正常工況計數(shù)器清零

CTP2.PV=0 停工工況計數(shù)器清零

CTP3.PV=0 循環(huán)工況計數(shù)器清零

該程序投用后，可以在3種工況對應(yīng)的_SFCSW模塊內(nèi)，對報警參數(shù)進(jìn)行管理和修改。在上位畫面修改報警參數(shù)后，操作人員按下對應(yīng)工況按鈕，將此工況下相關(guān)位號報警值自動更新。由于此賦值為按下按鈕時才觸發(fā)，而非循環(huán)一直寫入，所以不影響正常生產(chǎn)時報警值的修改。增加上位畫面，便于報警值的管理和設(shè)置，操作人員可直接從畫面中修改對應(yīng)工況下的報警參數(shù)。

3.2 報警屏蔽優(yōu)化

針對具體工況進(jìn)行針對性報警屏蔽：

1）催化裝置小型加料重量超過112kg時，脫硫脫硝氮氧化物等報警頻繁。

2）PH沖洗閥打開時，PH值檢測值報警頻繁。

根據(jù)此類工況，針對性進(jìn)行報警屏蔽優(yōu)化，具體觸發(fā)條件如下：

報警屏蔽：小型加料器當(dāng)前重量≥112kg；報警恢復(fù)：報警屏蔽功能啟用后5min結(jié)束屏蔽功能。

報警屏蔽：PH計沖洗閥XV5006A打開；報警恢復(fù)：PH計沖洗閥XV5006A打開。

圖2 程序邏輯Fig.2 Program logic

報警屏蔽：PH計沖洗閥XV5006B打開；報警恢復(fù)：PH計沖洗閥XV5006B打開。

報警屏蔽：PH計沖洗閥XV5005A打開；報警恢復(fù)：PH計沖洗閥XV5005B打開。

報警屏蔽：PH計沖洗閥XV5005B打開；報警恢復(fù)：PH計沖洗閥XV5005B打開。

報警屏蔽：PH計沖洗閥XV5059打開；報警恢復(fù)：PH計沖洗閥XV5059打開。

設(shè)置橫河RL比較模塊，將小型加料當(dāng)前重量與112kg進(jìn)行比較，計時器與5min進(jìn)行比較。通過ST16模塊實(shí)現(xiàn)小型加料報警屏蔽功能：當(dāng)小型加料重量大于112kg，開始計時，同時將對應(yīng)位號進(jìn)行報警屏蔽。如果計時器到300s，停止計時器同時將報警屏蔽進(jìn)行恢復(fù)。閥門的ST16報警屏蔽邏輯程序：當(dāng)閥門打開時，對應(yīng)的PH測量值進(jìn)行報警屏蔽；當(dāng)閥門關(guān)閉時，報警屏蔽取消。

3.3 裝置部分區(qū)域停工自動報警屏蔽

焦化每年要停加熱爐清理焦炭，爐子分東爐和西爐，為了焦化裝置的正常生產(chǎn)，先停東爐待檢修完畢，開東爐停西爐，分別對爐子進(jìn)行檢修。在此過程中為了避免裝置區(qū)域開停造成的無效報警，對開停過程中無需監(jiān)控的測量點(diǎn)進(jìn)行報警屏蔽。程序分為自動和手動兩種模式：

1）自動模式：當(dāng)加熱爐動爐兩個爐出口溫度都小于450℃，觸發(fā)加熱爐東爐報警屏蔽；當(dāng)溫度高于450℃則將報警恢復(fù)，通過橫河RL比較模塊，設(shè)定加熱爐停工觸發(fā)條件。

2）手動模式：當(dāng)人工觸發(fā)報警屏蔽，則對應(yīng)東西爐相關(guān)測量點(diǎn)報警進(jìn)行屏蔽。人工取消報警屏蔽，則對應(yīng)報警屏蔽取消。

自動模式：

10202 JRLPB-RL.X01 LT Y N

10202 JRLPB-RL.X02 LT Y N

10202 JRLPB-SF1.BSTS RUN RUN 當(dāng)滿足兩個爐出口溫度小于450 ℃，執(zhí)行報警屏蔽。

10202 JRLPB-SF1.BSTS RUN RUN 當(dāng)兩個爐出口溫度不小于450 ℃，報警屏恢復(fù)。

手動模式：

10202 BJPB-PB1.PV ON Y N

10202 JRLPB-SF1.BSTS RUN RUN 按下按鈕，執(zhí)行報警屏蔽。

10202 JRLPB-SF1.BSTS RUN RUN 取消，報警屏蔽恢復(fù)。

通過ST16來調(diào)用對應(yīng)東西爐報警屏蔽和報警恢復(fù)程序，該程序用橫河_SFCSW功能模塊進(jìn)行編寫。其中，JRLPB-SF1為報警屏蔽邏輯模塊，JRLPB-SF2為報警屏蔽取消邏輯模塊。當(dāng)滿足條件時，邏輯執(zhí)行一次，對應(yīng)邏輯模塊如上所示，先對引用變量進(jìn)行定義，并將對應(yīng)位號的報警功能打到AOF狀態(tài)（報警禁用）/AON狀態(tài)（報警恢復(fù)）。

4 效果驗(yàn)證

程序投用運(yùn)行后，工作過程中裝置一天報警次數(shù)從原來的12000次降低到238次。在裝置正常生產(chǎn)時，每天原有報警286條，現(xiàn)有報警每天4條，共計屏蔽報警282條。將自動化報警屏蔽程序持續(xù)推廣至備用機(jī)組、備用裝置等，可實(shí)現(xiàn)降低裝置無效報警的目的。

5 結(jié)束語

隨著科技的日新月異，智能化系統(tǒng)在工廠的運(yùn)用越來越頻繁[3]，越來越多的報警平臺管理軟件可通過與OPC建立連接來讀取DCS中的實(shí)時數(shù)據(jù)，從而建立工廠報警管理體系，建設(shè)智能化工廠，實(shí)現(xiàn)工廠大數(shù)據(jù)管理，不僅方便了工廠報警管理以及報警信息統(tǒng)計分析，還便于進(jìn)一步對報警泛濫進(jìn)行針對性治理，可從DCS系統(tǒng)入手，優(yōu)化報警邏輯程序，設(shè)立其他工況下的多套報警參數(shù)，更利于工廠報警值設(shè)置的合理性，可從根本上降低異常工況下發(fā)生的報警泛濫情況，后期仍需根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況來優(yōu)化不同工況下的報警參數(shù)[1,2]。