过程报警管理最佳实践

过程控制报警的目的是利用自动化辅助人类操作员监控和控制过程，并在异常情况发生时向他们发出警报。恰当的过程报警管理需要仔细规划，对控制系统的整体效能有着重大影响。

对输入的过程信号进行连续监控，如果某一信号值进入异常范围，则通过视觉和/或听觉报警通知操作员该状况。这看似一个简单的概念，几乎无需多加思考，遗憾的是，有时控制系统中报警的配置并未得到应有的重视。

本帖将讨论 制造中过程报警的历史，并讨论配置报警以实现有效过程控制的最佳实践。

早期过程报警管理

在数字过程控制出现之前，每个报警指示器都需要一个专用灯和一些物理布线。这意味着：

1. 由于需要付出努力，对每个报警的需求进行仔细审查，从而限制了报警总数
2. 一旦报警设置好，它便有了一个固定的位置，操作员可以熟悉其位置和含义

数字报警的引入

随着控制系统变得数字化，报警的创建和呈现方式发生了显著变化。首先，与“传统”控制面板占用数平方英尺面积相比，数字控制系统的人机界面 (HMIs) 由少数几台计算机显示器组成，以英寸而非平方英尺为单位来衡量显示过程的区域；

其次，创建报警事件只需重新配置一些软件即可。可以轻易地为单个过程值分配多个级别的报警(如高限与超高限、低限与超低限)，导致可能的过程报警通知数量增加；

最后，当报警激活时，它以图标形式或闪烁文本出现在过程示意图屏幕上，并记录在显示屏集合中某个专用报警列表中。然而，与传统物理灯相比，报警在呈现时缺乏一致的位置和直观的含义。

数字报警面临的困境

数字报警系统对于单个报警和小规模扰动表现得相当不错，但在大规模扰动时，有限的视觉空间和阅读并理解每个报警的心理负担导致短时间内难以快速确认和妥善响应大量报警。

例如，如果过程中关键组件如大型感应风扇的润滑泵失效，可能导致短时间内“洪水般”的报警。第一波报警与直接故障相关，如润滑油压力低、流量低、轴承温度高。

第二波报警则与风扇停机连锁有关，如入口压力高、空气流量低、下游压力低。如果无 ID 风机，上游锅炉很快就会开始停机并产生大量警报，紧随其后的可能是由该锅炉服务的工艺或工序出现的问题。

ASM 联盟

对一系列严重工业事故的分析表明，导致事故严重性的一个重要因素是操作员面对数量庞大的报警无法及时理解并作出恰当应对。基于这些发现，1992 年，Honeywell 与多家石油和化工制造商共同成立了一个联盟，专门研究报警管理或更广泛意义上的异常情况管理问题。

ASM 联盟在国家标准与技术研究所的资助下，对操作员态势感知、操作员效率以及报警管理进行了深入研究，并发布了一系列相关文献。此后，英国工程设备与材料用户协会、美国仪器学会等其他行业团体和专业组织也对报警管理问题进行了探讨，并发布了最佳实践文件。

过程报警管理：最佳实践

这些过程报警管理最佳实践文件的核心信息是：数字控制系统中的报警部分应与同系统其余部分一样，精心设计并构建。简单地为每个输入的过程变量设置高低限并不能满足需求。有多种实践方法可以改善报警系统的易用性和有效性，其中一些技术易于实施，而另一些则较为复杂且需要更多努力。

1.规划

在设计或评估现有系统时，首先逐个审视每个报警。评估其是否真正必要，设置是否正确。例如，泵电机可能有一种报警设置，当电机跳闸时触发。但如果泵下游设有流速传感器，且该传感器也有报警设置，那么当泵停止运行时，会触发两个报警。考虑到对过程的实际影响是流速损失，保留流速报警并取消电机跳闸报警更为合理。

2.优先级划分

报警应按优先级划分。部分报警与安全相关，需以强调其重要性的方式呈现给操作员。高优先级报警应在专用报警显示界面上的固定位置显示，使操作员能在关键时刻立即识别并作出反应。若报警仅出现在持续滚动且在工艺异常期间会不断增长的列表中，将难以阅读、理解并快速应对，此种方式不可取。

降速类别反映了低于目标(最高)速度运行所造成的损失。如欲了解如何在性能系数计算中选用合适的速度目标，敬请参阅《成功实施 OEE 的六大关键》。

3.分组与抑制

正确识别所需的报警并划分优先级有助于解决问题，但仅凭这些技术无法阻止危机期间报警的激增。为了显著减少呈现给操作员的危机报警数量，需要采用报警分组和报警抑制等方法。如上文 ID 风机示例所示，单点故障可能导致多个异常过程条件和多个报警。

可以预测这些模式并创建更为优雅的控制逻辑来处理这种情况。对于 ID 风机，如果风机入口压力升高、出口流量下降，向操作员呈现“风机停机”这一虚拟报警，比在几秒钟内连续呈现十几个单独报警更利于操作员理解和应对。在操作员试图通过一组独立报警并推断风机停机时，上游锅炉可能已跳闸。

希望凭借一则简洁明了的风机失联报警，操作员就能在锅炉侧及时采取行动，或许能在风机恢复前保持其以较低负荷运行。所有报警仍由系统记录，以供诊断和故障排除，但仅向操作员呈现精简、相关的报警信息。这种分组和抑制也可手动实现。如果某个过程单元有时会离线或旁路运行，应将与此单元运行相关的所有报警进行分组和抑制。操作员不必持续确认一条明知无流量的管线上的低流量报警。

4.人为管理

报警管理中最重要的一部分或许是系统的实际人为管理。无论系统如何设计，其目的和使用方式都应清楚地传达给使用系统的操作员。培训操作员如何使用和响应报警与良好的初始系统设计同样重要。过程报警管理是一项动态任务，随着操作员使用系统，他们将提供反馈，推动设计改进。系统应定期进行审核，查找故障点和改进区域。随着工艺变化，报警配置也将随之改变。对报警系统的持续关注将使其更加稳健，最终形成一个能够预防严重工艺相关事故的系统。

展望未来

配置和维护过程报警需要精心规划，并对控制系统的整体效能产生重大影响。过程报警管理最佳实践指出，数字控制系统中的报警部分应与系统其余部分一样精心设计和构建。