DCS报警在生产中的应用

ＤＣＳ报警在生产中的应用

作者：秦 华

来源：《海峡科学》2008年第08期

1 引言

报警是DCS系统本身或生产工况发生异常时对操作工进行第一时间提醒的重要工具，但有时报警太多会有碍操作员正常操作，太少又不利于操作工及时发现生产问题，所以我们有必要了解好、使用好和管理好系统的报警资源，让报警为生产发挥最大的效用。

不同厂家的DCS在报警系统的功能上各有特色，但基本功能大致相同，本文就横河DCS系统对报警的应用、设置、隔离、屏蔽、查询等几个方面加以阐述。 2 DCS报警的分类及调用

报警大体分为系统报警和过程报警，系统报警是指当DCS系统设备出现异常时的报警，它可对整个DCS系统包括操作站，控制站，网络，输出设备等等进行实时检测。过程报警指按照工艺指标对生产过程数据的异常发出的报警。当前产生的报警会出现在操作站屏幕上方的信息区域，之前的报警可以在操作站上调用过程报警画面和系统报警画面，其报警内容是按照时间顺序显示过去最新的200条报警。如果还需查寻更早的报警，可以进入到历史记录画面，在历史记录里可以按站点，按位号，按报警发生时段有选择性地进行报警显示，在历史记录里可以记录最多20000条报警信息。 3 DCS报警级别

系统为每个控制点提供五个报警级别的设置，组态人员可以依据控制点的重要程度，进行针对性的选择，其五个报警级别分别是：（1）紧急报警；（2）高级别报警；（3）低级别报警；（4）日志级报警；（5）参考级报警。

而每个级别的报警又可以进行预定义，分别设置是否需在操作站CRT上显示，是否需打印输出，是否需保存到历史文件，是否需二次报警以及可以设置报警恢复和确认后控制点的闪烁及色变方式。工作人员利用这灵活实用的报警级别设置就可以很方便地为每个控制点量身定做出不同报警处理的报警。 4 DCS报警的应用

报警类型很多，看似简单，但要做到活学活用就需对其进行全面深入的了解，现例举几个常用类型的报警进行阐述： 4.1 报警器

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对于开关量信号，比方说现场的液位开关信号，泵启动信号，联锁发生后的警示信号等等，因为这类信号不像模拟量信号可以通过各类报警限设置报警，如果需要将这些信号作为报警信号可以将其组态成报警器，在需要时用程序进行激活显示在操作站的CRT上。报警器是需预定义的，依据开关量的性质和内容编辑出相应的报警提醒文本。 4.2 偏差报警

偏差报警指当调节回路的测量值（PV）偏离设定值（SV）超过偏差设定限（DL）时，即发生报警，偏差设定限（DL）可以在操作站上设定。DV+为正偏差报警，DV-为负偏差报警。 使用举例：树脂塔再生程序的洗涤I，反洗，HCl再生，洗涤II，NaOH再生，洗涤III等再生步中都需用到无离子水，其对无离子水流量FICA-1161的大小及波动范围都有一定苛求，这允许的波动范围就可用偏差限（DL）来限定。同时树脂塔再生程序中包含一个无离子水流量检测中断程序，在上面的再生步中都实时检测无离子水流量FICA-1161的偏差报警，一旦流量PV值偏差SV值(DL=2M3/H）时即暂停当步运行计时器，并在偏差报警恢复后，重新启动计时器，以保证每个再生步骤都能优质完成。 4.3 速率报警

速率报警指在单位时间过程值（PV）的变化值(⊿PV)超过速率设定限（VL）值时，即发生报警，速率设定限（VL）可以在操作站上设定。VEL+为上升速率超限报警，VEL-为下降速率超限报警。

最典型应用在电解槽电流IIZA-1230的检测上，IIZA-1230如果出现异常变化不仅影响生产的稳定控制而且对电解槽的离子膜也有很大伤害。但因为电流值是根据生产要求而定的，其没有一个固定工作值，因此对其设定高低限报警值就意义不大；又因为其为检测回路不存在SV值，因此也不可能设置偏差报警进行警示。于是我们利用速率报警可以很方便地诊断出电解槽电流是否有异常变化。 4.4 反馈不正常报警

对于类似程控阀、电机等同时具有开关量输出信号和反馈信号的设备，可以在软件上定义为一个SIO表，这样当开关或开停现场设备时如果现场设备无相应的信号返回，DCS系统就会自动生成一个反馈不正常报警，操作工便可以及时通知仪表或电气人员检查DCS至现场设备之间的回路哪里出现异常。反馈不正常报警有两种：

(I) ANS+报警：指DCS已输出开（阀门）或者启动（电机）信号，但现场(阀门)开或者（电机）运行的反馈信号尚未传回。(II) ANS-报警：指DCS已输出关（阀门）或者停止（电机）信号，但现场(阀门)关或者（电机）停止的反馈信号尚未传回。

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现以程控阀为例（以阀门反馈开关的触点闭合表示阀门闭合到位）阐述如何依据反馈不正常报警排查回路中的故障。 (I) 输入回路的检查：

a. 检查阀门阀位，出现ANS+报警，检查阀门是否全开，出现ANS-报警，检查阀门是否全关。

b. 检查反馈开关，出现ANS+报警，检查阀门反馈开关是否有受潮短路情况，反馈开关是否有卡住不能弹出情况；出现ANS-报警，检查阀门反馈开关是否有接线端脱落情况，反馈开关是否有闭合不到位情况。

c. 检查电缆线路，出现ANS+报警，检查电缆线路是否有受潮短路、短接情况；出现ANS-报警，检查电缆线路是否有断路情况。

d. 检查卡件，检查卡件是否能正常接收开关量输入信号。 (II) 输出回路的检查：

a. 出现ANS+报警，按顺序检查卡件、继电器、输出回路各接线端子处是否有24V输出，出现ANS-报警反之，如有异常即为该部件有故障。

b. 检查程控阀的电磁阀，出现ANS+报警，检查电磁阀是否有24V供电；出现ANS-报警，检查电磁阀24V供电是否断掉；检查电磁阀是否能在正常供电的情况下通断正常。 c. 检查气源，气源压力低会造成阀门开关不到位。 d. 检查程控阀本身是否有卡住等故障现象。 4.5 开路报警

当模拟信号回路出现短路或者断路，DCS系统会提示开路报警，共有如下四种开路信号：

(I) IOP报警，对电流/电压输入信号为输入短路提示，对热电阻信号为输入开路提示。 (II) IOP-报警，对电流/电压输入信号为输入开路提示，对热电阻信号为输入短路提示。 (III) OOP报警，为输出短路提示。 (IV) OOP-报警，为输出开路提示。

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一般仪表人员看到短路报警提示可以检查现场表头是否出现受潮短路情况，看到断路提示可以检查电缆线路各接线端子和现场表头接线是否出现脱落断开现象以及表头本身是否有故障而无信号输出。 5 报警隔离

在工艺生产中，DCS操作和监控是按照装置进行划分的，操作工只允许操作本装置甚至是本工段的设备，同时也只需接收本装置甚至是本工段的报警信息，因此这就需要在DCS系统中用软件按装置对操作及报警进行隔离。在实际组态中利用系统提供的操作分组功能，将操作站按装置进行分组，从而成功屏蔽了来自其他装置的报警信息干扰，同时阻止了其他装置操作站对本装置发生的报警进行越权确认，保障了操作工集中准确地对本装置进行监控。 6 屏蔽报警

在工业控制中并不是报警越多越好，有些报警属于垃圾报警，比方说当过程值在报警限附近来回波动时频繁产生的高低限报警，当现场进行设备检修时频繁产生的开路报警等等，这些已知的报警不但严重干扰了操作人员正常的生产监控，而且大量充斥历史记录，使有用的历史记录被覆盖。这就有必要对这类报警进行屏蔽。根据具体情况有以下三种解决方案可以实施： 6.1 设置报警回差

对于过程值在报警限附近来回波动情况，在工艺允许的情况下适当加大些报警回差值，以减少报警生成及恢复的频率，一般报警回差值设定在2%。 6.2 报警关闭

对于已知无危害性又频繁出现的报警，如现场进行设备检修时频繁产生的开路报警，可以单独进行报警关闭，这样此工位暂时不会生成任何报警。但一定切记在需要报警时及时恢复，以免给生产造成不良后果。 6.3 用程序屏蔽

例如PPG生产过程中的氧化物PO加料步骤，PO加料到反应器时其流量FRCAZ-121需严格控制在给定值SV±10%之内，以保证工艺要求的反应进程，因此原程序将FRCAZ-121的高高限报警值HH和低低限报警值LL强行跟踪于SV的±10%，使得PO进料过程中一旦出现FRCAZ-121流量值超过SV±10%即产生报警，联锁整个装置。以上程序是满足PO加料过程的，但是在PO加料结束后其FRCAZ-121的SV值是被锁定为0值的，这样造成HH、LL值都被程序强制为0。虽然PO此时不加料，但由于现场工况干扰使得流量计FRCAZ-121的PV值会在大于0值附近出现一定波动，这样使得LL、HH报警频繁产生，严重影响了操作工的操作。对于这种无用报警，考虑到PO加料过程中有一阶段是处于小流量加料，因此用加大回差和小流量切除方法都是不适用的。于是我们采取了程序屏蔽法，从方便使用和保证正常加料的

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角度，将HH、LL值强行跟踪SV值改为由程序自动识别PO加料结束，然后赋于LL为0值，赋予HH一个大于PO不投料时最大的波动值，如此进行程序修改即将原来的垃圾报警从根除去。 7 结语

随着DCS系统的推陈出新，必将随之带来新的更完善的报警功能，也会有新的报警问题出现，只要我们系统深入地掌握它，其就会使之成为生产操作和故障排查的得力工具。