Nâng cấp SCADA: dịp để làm lại HMI và alarm theo ISA-101 và ISA-18.2

Vì sao nên làm lúc nâng cấp

Khi thay SCADA — FactoryTalk View SE, AVEVA System Platform, InTouch hay Ignition — phần lớn thời gian thường dành cho việc "vẽ lại cho giống màn hình cũ". Kết quả là hệ mới chạy trên phần mềm mới nhưng vẫn giữ nguyên những điểm yếu của hệ cũ: màn hình chép từ P&ID, màu sắc rực rỡ khắp nơi, hàng trăm alarm mỗi ca mà người vận hành đã quen bấm acknowledge cho qua.

Nâng cấp là thời điểm duy nhất việc sửa các điểm này gần như không tốn thêm chi phí: màn hình và danh sách alarm đằng nào cũng phải làm lại. Hai tiêu chuẩn cho cách làm có trình tự là ANSI/ISA-101.01 (HMI cho tự động hóa quá trình) và ANSI/ISA-18.2 (quản lý alarm).

ISA-101: tài liệu trước, màn hình sau

ISA-101 là tiêu chuẩn về vòng đời HMI — cách HMI được đặc tả, thiết kế, triển khai, vận hành và thay đổi — chứ không phải một bảng màu. Tiêu chuẩn độc lập với nền tảng, áp dụng như nhau cho FactoryTalk View, AVEVA hay Ignition.

Trước khi vẽ màn hình sản xuất đầu tiên, dự án cần ba tài liệu:

Philosophy và style guide có thể gộp thành một tài liệu. Nếu nhà máy chưa có, style guide và toolkit nên là sản phẩm kỹ thuật đầu tiên của dự án nâng cấp — sửa sau FAT luôn tốn hơn viết tài liệu từ đầu.

Phân cấp màn hình được khuyến nghị tối đa bốn cấp: tổng quan toàn phạm vi người vận hành (cấp 1), màn hình vận hành chính cho từng khu vực (cấp 2), chi tiết thiết bị cho thao tác không thường xuyên (cấp 3), và chẩn đoán (cấp 4).

Những thói quen nên bỏ lại

Nguyên tắc chung: nền trung tính để trạng thái bình thường trông "yên", bất thường tự nổi lên; màu mạnh chỉ dành cho bất thường; không bao giờ dùng màu làm cách duy nhất để phân biệt trạng thái — luôn kèm hình dạng, chữ hoặc vị trí.

ISA-18.2: chỉ báo alarm khi người vận hành phải hành động

Một tín hiệu chỉ là alarm khi đồng thời thỏa ba điều kiện: (1) có bất thường — thiết bị hỏng hoặc quá trình lệch; (2) người vận hành phải làm gì đó; (3) còn đủ thời gian để hành động đó có tác dụng. Thiếu một điều kiện, đó là sự kiện, trạng thái hoặc bản ghi — không phải alarm. Riêng quy tắc "không có hành động thì không có alarm" đã loại được phần lớn alarm gây nhiễu.

Mỗi alarm giữ lại cần được rationalize và ghi vào cơ sở dữ liệu alarm: nguyên nhân, hậu quả nếu không ai xử lý, hành động cụ thể, thời gian cho phép phản ứng, mức ưu tiên (suy ra từ hậu quả và thời gian theo bảng cố định trong alarm philosophy — kỹ sư không chọn ưu tiên theo cảm tính từng alarm), setpoint và nhóm.

Để biết hệ alarm có "khỏe" hay không, ISA-18.2 đưa ra các chỉ số tham chiếu cho mỗi vị trí vận hành, đo trên ít nhất 30 ngày vận hành:

Đây là mức tham chiếu cho nhà máy đang vận hành, không phải tiêu chí nghiệm thu trừ khi hợp đồng quy định. Nếu gần như mọi alarm đều "cao", phần rationalize chưa làm xong.

Chỗ hai tiêu chuẩn gặp nhau

• Màu đã dùng cho một mức ưu tiên alarm thì không dùng cho việc gì khác trên bất kỳ màn hình nào.
• Ưu tiên được thể hiện bằng ba cách cùng lúc — màu, hình dạng và ký hiệu chữ — để vẫn đọc được với người mù màu hoặc màn hình kém.
• Chỉ báo alarm nằm ngay cạnh giá trị trên màn hình quá trình, không chỉ trong danh sách alarm.
• Acknowledge, shelve và nhảy tới nguồn alarm theo một cách duy nhất trên mọi màn hình.
• Với hệ Logix + FactoryTalk View SE: chốt bảng ánh xạ severity của alarm trong controller sang mức ưu tiên hiển thị ngay trong style guide, trước khi cấu hình alarm đầu tiên.

Áp dụng trong một dự án nâng cấp

1. Khảo sát: số màn hình, số alarm, thống kê alarm thực tế ít nhất vài tuần nếu hệ cũ có lưu.
2. Viết (hoặc cập nhật) HMI philosophy + style guide, dựng toolkit trên nền tảng mới.
3. Rationalize danh sách alarm cùng vận hành và công nghệ — thường giảm đáng kể số alarm mà không mất thông tin.
4. Dựng màn hình theo phân cấp, FAT theo style guide, chạy song song với hệ cũ trước khi chuyển.
5. Bàn giao baseline (project, danh sách alarm, style guide) và đưa mọi thay đổi sau bàn giao vào quy trình quản lý thay đổi.

Mức áp dụng ISA-101 và ISA-18.2 nên được thống nhất với nhà máy ngay từ bước khảo sát, dù nền tảng mới là FactoryTalk View, AVEVA System Platform / InTouch hay Ignition. Việc sửa màn hình hoặc bổ sung alarm quy mô nhỏ có thể làm theo gói Sửa và mở rộng SCADA nhỏ.