Когато става въпрос за автоматизация на процесите в нефтохимическата промишленост, често се налага стереотипът, че производството е сложно, което означава, че там всичко, до което може да се достигне, е автоматизирано, благодарение на автоматизираните системи за управление на процесите. Всъщност не съвсем така.
Нефтохимическата индустрия наистина е доста добре автоматизирана, но това се отнася до основния технологичен процес, където автоматизацията и минимизирането на човешкия фактор са критични. Всички свързани процеси не са автоматизирани поради високата цена на решенията за автоматизиран контрол на процесите и се извършват ръчно. Следователно ситуация, при която веднъж на всеки няколко часа служител проверява ръчно дали тази или тази тръба е правилно нагрята, дали необходимият превключвател е включен и дали клапанът е прибран, дали нивото на вибрации на лагера е нормално - това е нормално .
Повечето некритични процеси не са автоматизирани, но това може да се направи с помощта на технологиите за Интернет на нещата, а не с автоматизирани системи за контрол на процеси.
За съжаление тук има проблем - пропуск в комуникацията между клиенти от нефтохимическата индустрия и самите разработчици на желязо, които нямат клиенти в нефтената и газовата индустрия и съответно не получават информация за изискванията към оборудването за използване в агресивни, експлозивни зони, в условия на суров климат и др.
В тази публикация ще говорим за този проблем и как да го разрешим.
IoT в нефтохимикалите
За да проверим някои параметри, ние използваме прегледи с цел визуална и тактилна проверка на некритични компоненти на инсталацията. Един от често срещаните проблеми е свързан с подаването на пара. Парата е охлаждащата течност за много нефтохимически процеси и се доставя от отоплителната централа до крайния възел през дълги тръби. Трябва да се има предвид, че нашите заводи и инсталации се намират в доста трудни климатични условия, зимите в Русия са сурови и понякога някои тръби започват да замръзват.
Затова според разпоредбите определен персонал трябва да обикаля веднъж на час и да измерва температурата на тръбите. В мащаба на цял завод това е голям брой хора, които почти нищо не правят, освен да се разхождат и да пипат тръби.
Първо, това е неудобно: температурите могат да бъдат ниски и трябва да ходите далеч. Второ, по този начин е невъзможно да се събират и особено използват данни за процеса. Трето, това е скъпо: всички тези хора трябва да вършат по-полезна работа. И накрая, човешкият фактор: колко точно се измерва температурата, колко редовно се случва това?
И това е само една от причините ръководителите на заводи и инсталации да са доста сериозно загрижени за минимизиране на въздействието на човешкия фактор върху техническите процеси.
Това е първият полезен казус за възможното използване на IoT в производството.
Второто е контрол на вибрациите. Оборудването е с електрически двигатели и трябва да се извърши контрол на вибрациите. Засега се извършва по същия начин, ръчно - веднъж на ден хората обикалят и със специални уреди измерват нивото на вибрациите, за да се уверят, че всичко е наред. Това отново е загуба на време и човешки ресурси, отново влиянието на човешкия фактор върху коректността и честотата на такива обиколки, но най-важният недостатък е, че не можете да работите с такива данни, защото практически няма данни за обработка и невъзможно е да се премине към обслужване на динамично оборудване въз основа на състоянието.
И това вече е една от основните тенденции в индустрията - преминаване от рутинна поддръжка към поддръжка по състояние, при правилна организация на която се поддържат активни и подробни записи на работните часове на оборудването и пълен контрол върху текущото му състояние. Например, когато дойде време за проверка на помпите, вие проверявате параметрите им и виждате, че през това време помпа А е успяла да натрупа необходимия брой моточасове за обслужване, но помпа Б все още не, което означава, че може да още не съм обслужван, твърде рано е.
Като цяло, това е като смяна на маслото в кола на всеки 15 000 километра. Някой може да се справи с това за шест месеца, за други ще отнеме година, а за трети дори повече, в зависимост от това колко активно се използва дадена кола.
Същото е и с помпите. Освен това има втора променлива, която влияе върху необходимостта от поддръжка - историята на индикаторите за вибрации. Да приемем, че историята на вибрациите е наред, помпата също все още не е работила според часовника, което означава, че все още не е необходимо да я обслужваме. И ако историята на вибрациите не е нормална, тогава такава помпа трябва да се обслужва дори без работни часове. И обратното - с отлична вибрационна история го обслужваме при отработени часове.
Ако вземете предвид всичко това и извършвате поддръжка по този начин, можете да намалите разходите за обслужване на динамично оборудване с 20 или дори 30 процента. Като се има предвид мащабът на производството, това са много значителни цифри, без загуба на качество и без компромис с нивото на безопасност. И това е готов случай за използване на IIoT в предприятие.
Има и много гишета, от които информацията вече се събира ръчно („Отидох, погледнах и записах“). Също така е по-ефективно да обслужвате всичко това онлайн, за да видите в реално време какво се използва и как. Този подход значително ще помогне при решаването на проблема с използването на енергийни ресурси: като знаете точните цифри на потреблението, можете да подадете повече пара към тръба А сутрин и повече пара към тръба Б вечер, например. В крайна сметка сега отоплителните станции се изграждат с голям запас, за да осигурят точно всички компоненти с топлина. Но можете да строите не с резерви, а разумно, като разпределяте ресурсите оптимално.
Това е модерното решение, управлявано от данни, когато решенията се вземат въз основа на пълноценна работа със събраните данни. Облаците и анализите са особено популярни днес; на Open Innovations тази година се говори много за големи данни и облаци. Всеки е готов да работи с големи данни, да ги обработва, съхранява, но първо трябва да се съберат данните. По-малко се говори за това. В днешно време има много малко стартиращи хардуерни компании.
Третият IoT случай е проследяване на персонала, периметърна навигация и т.н. Използваме това, за да проследяваме движенията на служителите и да наблюдаваме зоните с ограничен достъп. Например, в зоната се извършва някаква работа, по време на която не трябва да има непознати - и това е възможно да се контролира визуално в реално време. Или линейният отиде да провери помпата и е с нея от дълго време и не мърда - може би човекът се е разболял и има нужда от помощ.
Относно стандартите
Друг проблем е, че няма интегратори, готови да правят решения за индустриален IoT. Защото все още няма установени стандарти в тази област.
Например как стоят нещата у дома: имаме wifi рутер, можете да си купите нещо друго за интелигентен дом - чайник, контакт, IP камера или електрически крушки - свържете всичко това към съществуващия wifi и всичко ще работи . Със сигурност ще работи, защото wifi е стандартът, по който всичко е съобразено.
Но в областта на решенията за предприятия стандарти с такова ниво на разпространение не съществуват. Факт е, че самата компонентна база стана достъпна сравнително наскоро, което позволи на хардуера на такава база да се конкурира с човешките ресурси.
Ако сравним визуално, числата ще бъдат приблизително еднакви.
Един сензор за автоматизирана система за управление за промишлена употреба струва около $2000.
Един сензор LoRaWAN струва 3-4 хиляди рубли.
Преди 10 години имаше само автоматизирани системи за управление на процеси, без алтернативи, LoRaWAN се появи преди 5 години.
Но не можем просто да вземем и използваме LoRaWAN сензори в нашите предприятия
Избор на технология
С домашния wifi всичко е ясно, с офис оборудването всичко е почти същото.
Няма популярни и често използвани стандарти по отношение на IoT в индустрията. Има, разбира се, куп различни индустриални стандарти, които компаниите разработват за себе си.
Вземете например безжичния HART, който е направен от момчетата от Emerson - също 2,4 GHz, почти същия wifi. Площта на такова покритие от точка до точка е 50-70 метра. Когато смятате, че площта на нашите инсталации надвишава размера на няколко футболни игрища, става тъжно. И една базова станция в този случай може уверено да обслужва до 100 устройства. И сега създаваме нова инсталация, в началните етапи вече има повече от 400 сензора.
И тогава има NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), предоставен от клетъчните оператори. И отново, не за използване в производството - първо, това е просто скъпо (операторът таксува за трафик), и второ, формира твърде силна зависимост от телекомуникационните оператори. Ако трябва да инсталирате такива сензори в помещения като бункер, където няма комуникация и трябва да инсталирате допълнително оборудване там, ще трябва да се свържете с оператора срещу заплащане и с непредсказуеми срокове за изпълнение на поръчка за покриване обекта с мрежа.
Невъзможно е да използвате чист wifi на сайтовете. Дори домашните канали са заглушени както на 2,4 GHz, така и на 5 GHz, а ние имаме производствена площадка с огромен брой сензори и оборудване, а не само няколко компютъра и мобилни телефона на апартамент.
Разбира се, има собствени стандарти за разумно качество. Но това не работи, когато изграждаме мрежа с много различни устройства, трябва ни един стандарт, а не нещо затворено, което отново ще ни направи зависими от един или друг доставчик.
Следователно съюзът LoRaWAN изглежда много добро решение, технологията се развива активно и според мен има всички шансове да достигне пълноценен стандарт. След разширяването на честотния диапазон RU868 имаме повече канали, отколкото в Европа, което означава, че изобщо не трябва да се тревожим за капацитета на мрежата, което прави LoRaWAN отличен протокол за периодично събиране на параметри, да речем, веднъж на всеки 10 минути или веднъж на час.
В идеалния случай трябва да получаваме данни от няколко сензора веднъж на всеки 10 минути, за да поддържаме нормална картина за наблюдение, да събираме данни и като цяло да наблюдаваме състоянието на оборудването. А при линейните служители тази честота в най-добрия случай е равна на час.
Какво друго липсва?
Липса на диалог
Липсва диалог между разработчиците на хардуер и клиентите от нефтохимическата промишленост или петрола и газа. И се оказва, че IT специалистите правят отличен хардуер от IT гледна точка, който не може да се използва масово в нефтохимическото производство.
Например част от хардуера на LoRaWAN за измерване на температурата на тръбите: окачете го на тръбата, закрепете го със скоба, окачете радиомодула, затворете контролната точка - и това е.
ИТ оборудването е абсолютно подходящо, но има проблеми за бранша.
Батерия 3400 mAh. Разбира се, това не е най-простият, тук е тионилхлорид, който му дава възможност да работи при -50 и да не губи капацитет. Ако изпращаме информация от такъв сензор веднъж на 10 минути, той ще изтощи батерията за шест месеца. Няма нищо лошо в персонализираното решение - развийте сензора, поставете нова батерия за 300 рубли на всеки шест месеца.
Ами ако това са десетки хиляди сензори на огромен сайт? Това ще отнеме много време. Като елиминираме човекочасовете, изразходвани за прегледи, получаваме същото време за поддръжка на системата.
Доста очевидно решение на проблема е да инсталирате батерия не за 300 рубли, а за 1000, но за 19 000 mAh, тя ще трябва да се сменя веднъж на всеки 5 години. Това е добре. Да, това леко ще увеличи цената на самия сензор. Но индустрията може да си го позволи и индустрията наистина има нужда от него.
Никой не е casdev, така че никой не знае за нуждите на индустрията.
И за основното
И най-важното, това, в което се спъват, е именно поради баналната липса на диалог. Нефтохимиката е производство, а производството е доста опасно, където е възможен сценарий за локално изтичане на газ и образуване на експлозивен облак. Следователно цялото оборудване без изключение трябва да бъде взривобезопасно. И притежават съответните сертификати за защита от експлозия в съответствие с руския стандарт TR TS 012/2011.
Разработчиците просто не знаят за това. И защитата от експлозия не е параметър, който може просто да се добави към почти завършено устройство, като няколко допълнителни светодиода. Необходимо е да се направи отново всичко от самата платка и веригата до изолацията на проводниците.
Какво да правя
Просто е - общувайте. Готови сме за директен диалог, казвам се Василий Ежов, собственик на продукта IoT в СИБУР, можете да ми пишете тук на лично съобщение или по имейл - [имейл защитен]. Имаме готови технически спецификации, ще ви разкажем всичко и ще ви покажем от какво оборудване имаме нужда и защо и какво трябва да вземем предвид.
В момента вече изграждаме редица проекти на LoRaWAN в зелената зона (където защитата от експлозии не е задължителен параметър за нас), гледаме как е като цяло и дали LoRaWAN е подходящ за решаване на проблеми на такъв мащаб. Много ни хареса в малки тестови мрежи; сега изграждаме мрежа с висока плътност на сензори, където са планирани около 400 сензора за една инсталация. По отношение на количеството за LoRaWAN това не е много, но по отношение на гъстотата на мрежата вече е малко. Така че нека го проверим.
На редица високотехнологични изложения производителите на хардуер чуха за първи път от мен за защита от експлозии и нейната необходимост.
Така че това е преди всичко комуникационен проблем, който искаме да разрешим. Ние сме много в полза на cusdev, той е полезен и полезен за всички страни, клиентът получава необходимия хардуер за своите нужди, а разработчикът не губи време да създава нещо ненужно или напълно да преработва съществуващ хардуер от нулата.
Ако вече правите нещо подобно и сте готови да се разширите в петролния, газовия и нефтохимическия сектор, просто ни пишете.
Източник: www.habr.com