Wanneer dit by outomatisering van prosesse in die petrochemiese bedryf kom, kom die stereotipe dikwels ter sprake dat produksie kompleks is, wat beteken dat alles wat bereik kan word daar geoutomatiseer word, danksy geoutomatiseerde prosesbeheerstelsels. Eintlik nie heeltemal so nie.
Die petrochemiese industrie is inderdaad redelik geoutomatiseer, maar dit gaan oor die kern tegnologiese proses, waar outomatisering en minimalisering van die menslike faktor van kritieke belang is. Alle verwante prosesse word nie geoutomatiseer nie as gevolg van die hoë koste van outomatiese prosesbeheeroplossings en word met die hand uitgevoer. Daarom, 'n situasie waar 'n werknemer een keer elke paar uur met die hand kyk of hierdie of daardie pyp behoorlik verhit is, of die vereiste skakelaar aangeskakel is en of die klep ingetrek is, of die vibrasievlak van die laer normaal is - dit is normaal .
Die meeste nie-kritieke prosesse is nie geoutomatiseer nie, maar dit kan gedoen word deur Internet of Things-tegnologieë eerder as outomatiese prosesbeheerstelsels te gebruik.
Ongelukkig is daar 'n probleem hier - 'n gaping in kommunikasie tussen kliënte van die petrochemiese industrie en die ysterontwikkelaars self, wat nie kliënte in die olie- en gasbedryf het nie en gevolglik nie inligting oor die vereistes vir toerusting vir gebruik ontvang nie. in aggressiewe, plofbare gebiede, in moeilike klimaatstoestande, ens.
In hierdie pos sal ons praat oor hierdie probleem en hoe om dit op te los.
IoT in petrochemikalieë
Om sommige parameters na te gaan, gebruik ons deurloop vir die doel van visuele en tasbare inspeksie van nie-kritiese installasie komponente. Een van die algemene probleme hou verband met die stoomtoevoer. Stoom is die koelmiddel vir baie petrochemiese prosesse, en dit word deur lang pype van die verhittingsaanleg na die finale knooppunt voorsien. Daar moet in ag geneem word dat ons fabrieke en installasies in taamlik moeilike klimaatstoestande geleë is, winters in Rusland is hard, en soms begin sommige pype vries.
Daarom moet sekere personeel volgens die regulasies een keer per uur rondtes maak en die temperatuur van die pype meet. Op die skaal van 'n hele plant is dit 'n groot aantal mense wat amper niks doen as om rond te loop en aan pype te raak nie.
Eerstens is dit ongerieflik: temperature kan laag wees, en jy moet ver stap. Tweedens, op hierdie manier is dit onmoontlik om data oor die proses in te samel en veral te gebruik. Derdens is dit duur: al hierdie mense moet nuttiger werk doen. Ten slotte, die menslike faktor: hoe akkuraat word die temperatuur gemeet, hoe gereeld gebeur dit?
En dit is maar een van die redes waarom aanleg- en installasiebestuurders ernstig besorg is oor die minimalisering van die impak van die menslike faktor op tegniese prosesse.
Dit is die eerste nuttige gevallestudie van die moontlike gebruik van IoT in produksie.
Die tweede is vibrasiebeheer. Die toerusting het elektriese motors, en vibrasiebeheer moet uitgevoer word. Vir eers word dit op dieselfde manier uitgevoer, met die hand – een keer per dag loop mense rond en gebruik spesiale instrumente om die vibrasievlak te meet om seker te maak dat alles in orde is. Dit is weereens 'n mors van tyd en menslike hulpbronne, weereens die invloed van die menslike faktor op die korrektheid en frekwensie van sulke rondtes, maar die belangrikste nadeel is dat jy nie met sulke data kan werk nie, want daar is feitlik geen data vir verwerking en dit is onmoontlik om voort te gaan om dinamiese toerusting op grond van toestand te versien.
En dit is nou een van die hoofneigings in die bedryf – die oorgang van roetine-instandhouding na toestand-gebaseerde instandhouding, met behoorlike organisasie waarvan aktiewe en gedetailleerde rekords van toerusting se werksure en volle beheer oor sy huidige toestand gehandhaaf word. Byvoorbeeld, wanneer die tyd aanbreek om die pompe na te gaan, gaan jy hul parameters na en sien dat pomp A gedurende hierdie tyd daarin geslaag het om die vereiste aantal enjinure vir diens te versamel, maar pomp B het nog nie, wat beteken dat dit kan' nog nie gediens word nie, dis te vroeg.
Oor die algemeen is dit soos om die olie in 'n motor elke 15 000 kilometer te verander. Iemand kan dit binne ses maande afskud, vir ander sal dit 'n jaar neem, en vir ander sal dit selfs langer neem, afhangend van hoe aktief 'n spesifieke motor gebruik word.
Dit is dieselfde met pompe. Boonop is daar 'n tweede veranderlike wat die behoefte aan onderhoud beïnvloed - die geskiedenis van vibrasie-aanwysers. Kom ons sê die vibrasiegeskiedenis was in orde, die pomp het ook nog nie by die klok gewerk nie, wat beteken dat ons dit nog nie hoef te versien nie. En as die vibrasiegeskiedenis nie normaal is nie, moet so 'n pomp selfs sonder werksure gediens word. En omgekeerd - met 'n uitstekende vibrasiegeskiedenis diens ons dit as die ure gewerk is.
As jy dit alles in ag neem en instandhouding op hierdie manier uitvoer, kan jy die koste van diens aan dinamiese toerusting met 20 of selfs 30 persent verminder. As die skaal van produksie in ag geneem word, is dit baie betekenisvolle syfers, sonder verlies aan kwaliteit en sonder om die vlak van veiligheid in te boet. En dit is 'n klaargemaakte saak vir die gebruik van IIoT in 'n onderneming.
Daar is ook baie tellers waaruit inligting nou met die hand ingesamel word ("Ek het gegaan, gekyk en neergeskryf"). Dit is ook meer doeltreffend om dit alles aanlyn te bedien, om intyds te sien wat gebruik word en hoe. Hierdie benadering sal baie help om die kwessie van die gebruik van energiebronne op te los: as jy die presiese verbruiksyfers ken, kan jy byvoorbeeld meer stoom aan pyp A in die oggend verskaf, en meer stoom na pyp B in die aand, byvoorbeeld. Verhittingstasies word immers nou gebou met 'n groot marge om alle komponente akkuraat van hitte te voorsien. Maar jy kan nie met reserwes bou nie, maar wyslik, hulpbronne optimaal versprei.
Dit is die modieuse data-gedrewe besluit, wanneer besluite geneem word op grond van volwaardige werk met die data wat ingesamel is. Wolke en analise is vandag veral gewild; by Open Innovations was daar vanjaar baie gepraat oor groot data en wolke. Almal is gereed om met groot data te werk, dit te verwerk, te stoor, maar eers moet die data ingesamel word. Hieroor word minder gepraat. Daar is deesdae baie min hardeware opstart.
Die derde IoT-geval is personeelopsporing, omtreknavigasie, ens. Ons gebruik dit om werknemers se bewegings op te spoor en beperkte gebiede te monitor. Sommige werk word byvoorbeeld in die sone uitgevoer, waartydens geen vreemdelinge daarin moet wees nie - en dit is moontlik om dit visueel in reële tyd te beheer. Of die lynstaanman het die pomp gaan kyk, en is al lank daarmee en beweeg nie - dalk het die persoon siek geword en hulp nodig.
Oor standaarde
Nog 'n probleem is dat daar geen integreerders gereed is om oplossings vir industriële IoT te maak nie. Want daar is nog geen gevestigde standaarde op hierdie gebied nie.
Byvoorbeeld, hoe dinge by die huis is: ons het 'n wifi-router, jy kan iets anders vir 'n slimhuis koop - 'n ketel, 'n sok, 'n IP-kamera of gloeilampe - koppel dit alles aan die bestaande wifi, en alles sal werk . Dit sal beslis werk, want wifi is die standaard waarop alles aangepas is.
Maar op die gebied van oplossings vir ondernemings bestaan standaarde van hierdie vlak van voorkoms nie. Die feit is dat die komponentbasis self relatief onlangs bekostigbaar geword het, wat hardeware op so 'n basis toegelaat het om met menslike hulpbronne te kompeteer.
As ons visueel vergelyk, sal die getalle ongeveer dieselfde skaal wees.
Een outomatiese beheerstelselsensor vir industriële gebruik kos ongeveer $2000.
Een LoRaWAN-sensor kos 3-4 duisend roebels.
10 jaar gelede was daar net outomatiese prosesbeheerstelsels, sonder alternatiewe, het LoRaWAN 5 jaar gelede verskyn.
Maar ons kan nie net LoRaWAN-sensors regdeur ons ondernemings neem en gebruik nie
Tegnologie seleksie
Met huis-wifi is alles duidelik, met kantoortoerusting is alles omtrent dieselfde.
Daar is geen gewilde en algemeen gebruikte standaarde in terme van IoT in die industrie nie. Daar is natuurlik 'n klomp verskillende industriële standaarde wat maatskappye vir hulself ontwikkel.
Neem byvoorbeeld wireless HART, wat deur die ouens van Emerson gemaak is – ook 2,4 GHz, amper dieselfde wifi. Die oppervlakte van sulke dekking van punt tot punt is 50-70 meter. As u in ag neem dat die oppervlakte van ons installasies die grootte van verskeie sokkervelde oorskry, word dit hartseer. En een basisstasie in hierdie geval kan met selfvertroue tot 100 toestelle bedien. En ons is nou besig om 'n nuwe installasie op te rig; in die beginstadium is daar reeds meer as 400 sensors.
En dan is daar NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), verskaf deur sellulêre operateurs. En weer, nie vir gebruik in produksie nie - eerstens is dit eenvoudig duur (die operateur vra vir verkeer), en tweedens vorm dit 'n te sterk afhanklikheid van telekommunikasie-operateurs. As u sulke sensors in 'n perseel soos 'n bunker moet installeer, waar daar geen kommunikasie is nie, en u addisionele toerusting daar moet installeer, sal u die operateur moet kontak, teen 'n fooi en met onvoorspelbare sperdatums vir die uitvoering van 'n bestelling om te dek. die voorwerp met 'n netwerk.
Dit is onmoontlik om suiwer wifi op die werwe te gebruik. Selfs tuiskanale is op beide 2,4 GHz en 5 GHz vas, en ons het 'n produksieterrein met 'n groot aantal sensors en toerusting, en nie net 'n paar rekenaars en selfone per woonstel nie.
Natuurlik is daar eie standaarde van gesonde gehalte. Maar dit werk nie wanneer ons 'n netwerk met baie verskillende toestelle bou nie, ons het 'n enkele standaard nodig, en nie iets geslote wat ons weer van die een of ander verskaffer afhanklik sal maak nie.
Daarom blyk die LoRaWAN-alliansie 'n baie goeie oplossing te wees; die tegnologie ontwikkel aktief en het na my mening alle kans om tot 'n volwaardige standaard te groei. Na die uitbreiding van die RU868-frekwensiereeks het ons meer kanale as in Europa, wat beteken dat ons glad nie bekommerd hoef te wees oor netwerkkapasiteit nie, wat LoRaWAN 'n uitstekende protokol maak vir die periodieke insameling van parameters, byvoorbeeld, een keer elke 10 minute of een keer per uur.
Ideaal gesproke moet ons een keer elke 10 minute data van 'n aantal sensors ontvang om 'n normale toesigbeeld te handhaaf, data in te samel en in die algemeen die toestand van die toerusting te monitor. En in die geval van lynmanne is hierdie frekwensie op sy beste gelyk aan 'n uur.
Wat ontbreek nog?
Gebrek aan dialoog
Daar is 'n gebrek aan dialoog tussen hardeware-ontwikkelaars en petrochemiese of olie- en gaskliënte. En dit blyk dat IT-spesialiste uitstekende hardeware uit 'n IT-oogpunt maak, wat nie massaal in petrochemiese produksie gebruik kan word nie.
Byvoorbeeld, 'n stuk hardeware op LoRaWAN om die temperatuur van pype te meet: dit aan die pyp gehang, dit met 'n klem vasgemaak, die radiomodule gehang, die beheerpunt toegemaak - en dit is dit.
Die IT-toerusting is absoluut geskik, maar daar is probleme vir die bedryf.
Battery 3400 mAh. Natuurlik is dit nie die eenvoudigste nie, dit is tionielchloried, wat dit die vermoë gee om by -50 te werk en nie kapasiteit te verloor nie. As ons een keer elke 10 minute inligting vanaf so 'n sensor stuur, sal dit die battery binne ses maande leegmaak. Daar is niks verkeerd met 'n pasgemaakte oplossing nie - skroef die sensor af, plaas 'n nuwe battery vir 300 roebels elke ses maande.
Wat as dit tienduisende sensors op 'n groot terrein is? Dit sal 'n groot hoeveelheid tyd neem. Deur die man-ure wat aan rondtes bestee word uit te skakel, kry ons dieselfde hoeveelheid tyd om die stelsel in stand te hou.
'N Redelik voor die hand liggende oplossing vir die probleem is om 'n battery nie vir 300 roebels te installeer nie, maar vir 1000, maar vir 19 000 mAh, dit sal een keer elke 5 jaar verander moet word. Dit is goed. Ja, dit sal die koste van die sensor self effens verhoog. Maar die bedryf kan dit bekostig en die bedryf het dit regtig nodig.
Niemand is 'n kasdev nie, so niemand weet van die behoeftes van die bedryf nie.
En oor die belangrikste ding
En die belangrikste, waaroor hulle struikel, is juis weens die banale gebrek aan dialoog. Petrochemikalieë is 'n produksie, en produksie is redelik gevaarlik, waar 'n scenario van 'n plaaslike gaslek en die vorming van 'n plofbare wolk moontlik is. Daarom moet alle toerusting sonder uitsondering ontploffingsbestand wees. En het die toepaslike ontploffingsbeskermingsertifikate in ooreenstemming met die Russiese standaard TR TS 012/2011.
Die ontwikkelaars weet eenvoudig nie hiervan nie. En ontploffingsbeskerming is nie 'n parameter wat eenvoudig by 'n byna voltooide toestel gevoeg kan word nie, soos 'n paar bykomende LED's. Dit is nodig om alles oor te doen van die bord self en die stroombaan tot die isolasie van die drade.
Wat om te doen
Dis eenvoudig – kommunikeer. Ons is gereed vir direkte dialoog, my naam is Vasily Ezhov, eienaar van die IoT-produk by SIBUR, jy kan vir my hier skryf in 'n persoonlike boodskap of per e-pos - [e-pos beskerm]. Ons het klaargemaakte tegniese spesifikasies, ons sal jou alles vertel en jou wys watter toerusting ons benodig en hoekom en wat in ag geneem moet word.
Op die oomblik bou ons reeds 'n aantal projekte op LoRaWAN in die groen sone (waar ontploffingsbeskerming nie vir ons 'n verpligte parameter is nie), ons kyk hoe dit in die algemeen is, en of LoRaWAN geskik is om probleme op so 'n skaal. Ons het baie daarvan gehou op klein toetsnetwerke; nou bou ons 'n netwerk met 'n hoë digtheid van sensors, waar ongeveer 400 sensors vir een installasie beplan word. In terme van hoeveelheid vir LoRaWAN is dit nie veel nie, maar in terme van netwerkdigtheid is dit reeds 'n bietjie baie. So kom ons kyk dit uit.
By ’n aantal hoëtegnologie-uitstallings het hardewarevervaardigers vir die eerste keer van my gehoor van ontploffingsbeskerming en die noodsaaklikheid daarvan.
Dit is dus eerstens 'n kommunikasieprobleem wat ons wil oplos. Ons is baie ten gunste van cusdev, dit is nuttig en voordelig vir alle partye, die kliënt ontvang die nodige hardeware vir sy behoeftes, en die ontwikkelaar mors nie tyd om iets onnodigs te skep of bestaande hardeware heeltemal van nuuts af te hermaak nie.
As jy reeds iets soortgelyks doen en gereed is om na die olie-, gas- en petrochemiese sektor uit te brei, skryf net vir ons.
Bron: will.com