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Alarm-Management

Mehr Effizienz im Alarm-Management durch ganzheitlichen Ansatz

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Die Anforderungen an einen Alarm gemäß Namur-Definition

Im Arbeitsblatt 102 (NA 102) der Interessengemeinschaft Prozessleittechnik der chemischen und pharmazeutischen Industrie (Namur) ist ein Alarm als Meldung definiert, „die eine unverzügliche Reaktion des Operators erfordert. Reaktion kann dabei z.B. ein Bedieneingriff, erhöhte Aufmerksamkeit oder das Veranlassen weiterer Untersuchungen bedeuten“ [1]. Aus der Namur-Definition ergeben sich für den Alarm selbst wenigstens folgende Anforderungen:

  • Er muss dem Operator verständlich präsentiert werden und eindeutige Handlungsanweisungen beinhalten.
  • Er muss unverzüglich durch alle Ebenen des Systems durchgereicht werden, vom Geber bis zum Human Machine Interface (HMI) bzw. bis zur Langzeitdatenhaltung.

Während der erste Punkt in den Zuständigkeitsbereich der Alarmprojekteure fällt, spielt bei der Umsetzung der zweiten Anforderung das Leitsystem selbst die tragende Rolle. Bis ein Alarm in einer Alarmliste auf dem Bildschirm und zusätzlich als visueller oder akustischer Hinweis beim Operator in der Leitwarte ankommt, hat er als elektronisches Signal bereits einen weiten Weg hinter sich gebracht: Ausgelöst im Feld, muss er beispielsweise über eine I/O-Karte an die CPU des Automatisierungssystems weitergereicht werden und wird dann von dort über einen Server auf dem Bedien- und Beobachtungsgerät visualisiert.

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Je nach Anlagenumfang und angewandter Alarmphilosophie ist auch eine Weitergabe der Alarminformation in Richtung Manufacturing Execution System (MES) denkbar, z.B. für Auswertungen hinsichtlich der Gesamtanlageneffektivität oder des Downtime-Managements. Die Langzeitdatenhaltung für Kontrollen durch TÜV oder FDA (Food and Drug Administration, USA) ist branchenabhängig vorgeschrieben.

Optimale Grundlage für die unmittelbare und verlustfreie Weitergabe ist der Einsatz von aufeinander abgestimmten Komponenten auf allen Ebenen einer Anlage. So kann der Alarm über eindeutig definierte Schnittstellen durch die verschiedenen Ebenen gereicht werden: den beteiligten Komponenten ist bei modernen Alarm-Management-Systemen die Semantik des Alarms bekannt. Das macht beispielsweise eine millisekundengenaue Zeitstempelung von Ereignissen möglich. Der Einsatz von Prozessleitsystemen, Distributed Control Systems (DCS) wie dem Siemens Prozessleitsystem Simatic PCS 7, ist dabei einer Kombination aus Controller und SCADA-System (Supervisory Control and Data Acquisition) vorzuziehen, da aufgrund des in ihnen realisierten Systemgedankens Informationswege und -schnittstellen über die Ebenen hinweg immanent sind.

Wo der SCADA-Benutzer Zugriff auf Funktionen einzelner Komponenten hat, arbeitet der Anwender eines modernen Distributed Control Systems mit funktionellen Einheiten und bekommt eine Anlagensicht präsentiert. Der Sensor im Feld wird ihm als technologischer Baustein angezeigt. Das Engineering geschieht auf Funktionslevel, d.h. die einzelnen Bausteine besitzen Schnittstellen für Prozesswerte, verfügen bereits über Alarmfunktionen etc. Hinsichtlich der Bedienung steht dem DCS-Anwender ohne Programmieraufwand die Anlagenübersicht mit einem Standardbediensatz inklusive Alarm- und Prozessbilder zur Verfügung. Sämtliche Schnittstellen sind auf Kompatibilität und Durchgängigkeit getestet. Bei SCADA-Lösungen hingegen müssen Alarme einzeln für jede Komponente anlagenspezifisch projektiert werden, jeder Datenaustausch zwischen SCADA und PLC muss getestet werden – eine zeit- und kostenaufwändige Prozedur.

Alarm-Engineering: Fokus auf das Wesentliche

Die von der britischen Health and Safety Executive (HSE) herausgegebenen HSE Human Factor Briefing Note No. 9 [2] bietet Lösungsmöglichkeiten für verschiedene Szenarien, die im Rahmen der Alarmbearbeitung auftreten können. So kann man z.B. für ungerechtfertigte Alarme auf die Veränderung von Sollwerten, Hysteresen oder Totzonen zurückgreifen, um das System für kurzzeitige und unbedeutende Schwankungen weniger empfindlich zu machen. Das erwähnte Prozessleitsystem Simatic PCS 7 mit integriertem Alarm-Management bietet z.B. diese Möglichkeiten zur Alarmunterdrückung. Beim Auftreten so genannter Flatteralarme, also stets wiederkehrender Alarme, die beispielsweise auf nicht optimal eingestellten Messkreisen oder fehlerhaften Sensoren beruhen, bietet sich, neben leittechnischen Veränderungen wie Delay oder Hysterese, auch das manuelle Ausblenden an: Der Operator hat die Möglichkeit, einen erkannten Flatteralarm in der Alarmliste auszuwählen und auszublenden. Der Alarm wird dann für eine einstellbare Zeitspanne nicht mehr angezeigt, aber trotzdem korrekt archiviert.

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