Pel que fa a l'automatització de processos a la indústria petroquímica, sovint entra en joc l'estereotip que la producció és complexa, és a dir, que tot allò a què s'hi pot arribar s'automatitza gràcies als sistemes de control de processos automatitzats. De fet, no del tot així.
De fet, la indústria petroquímica està força ben automatitzada, però això es refereix al procés tecnològic bàsic, on l'automatització i la minimització del factor humà són fonamentals. Tots els processos relacionats no estan automatitzats a causa de l'alt cost de les solucions de control de processos automatitzats i es realitzen manualment. Per tant, una situació en què una vegada cada parell d'hores un empleat comprova manualment si aquesta o aquella canonada s'escalfa correctament, si l'interruptor necessari està encès i si la vàlvula està retraïda, si el nivell de vibració del coixinet és normal, això és normal. .
La majoria dels processos no crítics no estan automatitzats, però això es pot fer mitjançant tecnologies d'Internet de les coses en lloc de sistemes de control de processos automatitzats.
Malauradament, aquí hi ha un problema: una bretxa en les comunicacions entre els clients de la indústria petroquímica i els mateixos desenvolupadors de ferro, que no tenen clients a la indústria del petroli i del gas i, per tant, no reben informació sobre els requisits dels equips per al seu ús. en zones agressives, explosives, en condicions climàtiques dures, etc.
En aquest post parlarem d'aquest problema i de com resoldre'l.
IoT en petroquímica
Per comprovar alguns paràmetres, utilitzem recorreguts per a la inspecció visual i tàctil dels components de la instal·lació no crítics. Un dels problemes habituals està relacionat amb el subministrament de vapor. El vapor és el refrigerant de molts processos petroquímics i es subministra des de la planta de calefacció fins al node final a través de tubs llargs. Cal tenir en compte que les nostres fàbriques i instal·lacions es troben en condicions climàtiques força difícils, els hiverns a Rússia són durs i, de vegades, algunes canonades comencen a congelar-se.
Per tant, segons la normativa, determinat personal ha de fer una volta per hora i mesurar la temperatura de les canonades. A l'escala d'una planta sencera, es tracta d'un gran nombre de persones que gairebé no fan més que caminar i tocar canonades.
En primer lloc, és un inconvenient: les temperatures poden ser baixes i cal caminar lluny. En segon lloc, d'aquesta manera és impossible recollir i, sobretot, utilitzar dades del procés. En tercer lloc, és costós: tota aquesta gent ha de fer una feina més útil. Finalment, el factor humà: amb quina precisió es mesura la temperatura, amb quina regularitat passa això?
I aquesta és només una de les raons per les quals els responsables de plantes i instal·lacions estan molt preocupats per minimitzar l'impacte del factor humà en els processos tècnics.
Aquest és el primer estudi de cas útil del possible ús de l'IoT en producció.
El segon és el control de vibracions. L'equip disposa de motors elèctrics, i s'ha de fer el control de vibracions. De moment, es fa de la mateixa manera, manualment: un cop al dia, la gent camina i utilitza instruments especials per mesurar el nivell de vibració per assegurar-se que tot està en ordre. Això torna a ser una pèrdua de temps i recursos humans, de nou la influència del factor humà en la correcció i freqüència d'aquestes rondes, però el desavantatge més important és que no es pot treballar amb aquestes dades, perquè pràcticament no hi ha dades per processar i és impossible passar al servei d'equips dinàmics en funció de les condicions.
I aquesta és ara una de les principals tendències de la indústria: la transició del manteniment rutinari al manteniment basat en condicions, amb una organització adequada del qual es mantenen registres actius i detallats de les hores de funcionament dels equips i un control total del seu estat actual. Per exemple, quan arriba el moment de revisar les bombes, comproveu els seus paràmetres i comproveu que durant aquest temps la bomba A ha aconseguit acumular el nombre d'hores de motor necessàries per al manteniment, però la bomba B encara no ho ha fet, la qual cosa significa que pot". encara no s'ha de reparar, és massa aviat.
En general, és com canviar l'oli d'un cotxe cada 15 quilòmetres. Algú pot fer-ho en sis mesos, per a altres trigarà un any i per a d'altres encara trigarà més, depenent de l'activació que s'utilitzi un cotxe concret.
Passa el mateix amb les bombes. A més, hi ha una segona variable que afecta la necessitat de manteniment: l'historial dels indicadors de vibració. Diguem que l'historial de vibracions estava en ordre, la bomba tampoc no ha funcionat encara al rellotge, el que significa que encara no hem de fer-hi servei. I si l'historial de vibracions no és normal, llavors aquesta bomba s'ha de fer servir fins i tot sense hores de funcionament. I viceversa: amb un excel·lent historial de vibracions, li donem servei si s'han treballat les hores.
Si teniu tot això en compte i realitzeu el manteniment d'aquesta manera, podeu reduir el cost del manteniment dels equips dinàmics en un 20 o fins i tot un 30 per cent. Tenint en compte l'escala de producció, són xifres molt significatives, sense pèrdua de qualitat i sense comprometre el nivell de seguretat. I aquest és un cas preparat per utilitzar IIoT en una empresa.
També hi ha molts comptadors dels quals ara es recull la informació manualment ("he anat, vaig mirar i vaig escriure"). També és més eficient servir tot això en línia, veure en temps real què s'utilitza i com. Aquest enfocament ajudarà molt a resoldre el problema de l'ús dels recursos energètics: coneixent les xifres exactes de consum, podeu subministrar més vapor a la canonada A al matí i més vapor a la canonada B al vespre, per exemple. Després de tot, ara les estacions de calefacció es construeixen amb un gran marge per tal de proporcionar calor a tots els components amb precisió. Però es pot construir no amb reserves, sinó amb prudència, distribuint els recursos de manera òptima.
Aquesta és la decisió de moda basada en dades, quan les decisions es prenen basant-se en un treball complet amb les dades que s'han recopilat. Els núvols i les analítiques són especialment populars avui en dia; a Open Innovations aquest any es va parlar molt de big data i núvols. Tothom està preparat per treballar amb grans dades, processar-les, emmagatzemar-les, però primer s'han de recollir les dades. Es parla menys d'això. Hi ha molt poques iniciatives de maquinari en aquests dies.
El tercer cas d'IoT és el seguiment del personal, la navegació perimetral, etc. Utilitzem això per fer un seguiment dels moviments dels empleats i controlar les àrees restringides. Per exemple, s'estan realitzant treballs a la zona, durant els quals no hi hauria d'haver-hi desconeguts, i és possible controlar-ho visualment en temps real. O el linier va anar a comprovar la bomba i ha estat amb ella durant molt de temps i no es mou; potser la persona s'ha posat malament i necessita ajuda.
Sobre els estàndards
Un altre problema és que no hi ha integradors preparats per fer solucions per a IoT industrial. Perquè encara no hi ha estàndards establerts en aquest àmbit.
Per exemple, com són les coses a casa: tenim un encaminador wifi, pots comprar una altra cosa per a una casa intel·ligent: un bullidor d'aigua, un endoll, una càmera IP o bombetes, connecta-ho tot al wifi existent i tot funcionarà. . Definitivament funcionarà, perquè el wifi és l'estàndard al qual s'adapta tot.
Però en l'àmbit de les solucions per a empreses, no existeixen estàndards d'aquest nivell de prevalença. El fet és que la pròpia base de components es va fer assequible fa relativament poc temps, cosa que va permetre que el maquinari d'aquesta base pogués competir amb els recursos humans.
Si comparem visualment, els nombres seran aproximadament la mateixa escala.
Un sensor de sistema de control automatitzat per a ús industrial costa uns 2000 dòlars.
Un sensor LoRaWAN costa entre 3 i 4 mil rubles.
Fa 10 anys només hi havia sistemes de control de processos automatitzats, sense alternatives, fa 5 anys va aparèixer LoRaWAN.
Però no només podem agafar i utilitzar sensors LoRaWAN a les nostres empreses
Selecció de tecnologia
Amb el wifi de casa tot està clar, amb els equips d'oficina tot és gairebé igual.
No hi ha estàndards populars i utilitzats habitualment en termes d'IoT a la indústria. Hi ha, per descomptat, un munt d'estàndards industrials diferents que les empreses desenvolupen per elles mateixes.
Preneu, per exemple, l'HART sense fil, que va ser creat pels nois d'Emerson, també de 2,4 GHz, gairebé el mateix wifi. L'àrea d'aquesta cobertura d'un punt a un altre és de 50-70 metres. Quan es considera que l'àrea de les nostres instal·lacions supera la mida de diversos camps de futbol, es torna trist. I una estació base en aquest cas pot donar servei amb confiança a fins a 100 dispositius. I ara estem instal·lant una nova instal·lació, a les primeres etapes ja hi ha més de 400 sensors.
I després hi ha NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), proporcionat pels operadors de telefonia mòbil. I de nou, no s'utilitza en producció: en primer lloc, simplement és car (l'operador cobra pel trànsit) i, en segon lloc, forma una dependència massa forta dels operadors de telecomunicacions. Si necessiteu instal·lar aquests sensors en locals com un búnquer, on no hi ha comunicació, i necessiteu instal·lar-hi equips addicionals, haureu de posar-vos en contacte amb l'operador, de pagament i amb terminis impredictibles per executar una comanda per cobrir l'objecte amb una xarxa.
És impossible utilitzar wifi pur als llocs. Fins i tot els canals domèstics estan bloquejats tant a 2,4 GHz com a 5 GHz, i tenim un lloc de producció amb un gran nombre de sensors i equips, i no només un parell d'ordinadors i telèfons mòbils per apartament.
Per descomptat, hi ha estàndards propis de qualitat sana. Però això no funciona quan construïm una xarxa amb molts dispositius diferents, necessitem un únic estàndard i no una cosa tancada que ens torni a fer dependre d'un proveïdor o un altre.
Per tant, l'aliança LoRaWAN sembla ser una molt bona solució; la tecnologia s'està desenvolupant activament i, al meu entendre, té totes les possibilitats de créixer fins a un estàndard complet. Després de l'ampliació del rang de freqüències RU868, tenim més canals que a Europa, la qual cosa significa que no ens hem de preocupar en absolut per la capacitat de la xarxa, fet que fa de LoRaWAN un excel·lent protocol per recollir paràmetres periòdicament, per exemple, un cop cada 10 minuts. o un cop per hora.
Idealment, hem de rebre dades d'un nombre de sensors una vegada cada 10 minuts per tal de mantenir una imatge de vigilància normal, recollir dades i, en general, controlar l'estat de l'equip. I en el cas dels jugadors de línia, aquesta freqüència és igual a una hora en el millor dels casos.
Què més falta?
Manca de diàleg
Hi ha una manca de diàleg entre els desenvolupadors de maquinari i els clients de petroquímics o de petroli i gas. I resulta que els especialistes informàtics fan un maquinari excel·lent des del punt de vista informàtic, que no es pot utilitzar massivament en la producció petroquímica.
Per exemple, una peça de maquinari a LoRaWAN per mesurar la temperatura de les canonades: penjar-la a la canonada, connectar-la amb una pinça, penjar el mòdul de ràdio, tancar el punt de control, i això és tot.
L'equip informàtic és absolutament adequat, però hi ha problemes per a la indústria.
Bateria 3400 mAh. Per descomptat, no és el més senzill, aquí és el clorur de tionil, que li dóna la capacitat de treballar a -50 i no perdre capacitat. Si enviem informació d'aquest sensor una vegada cada 10 minuts, esgotarà la bateria en sis mesos. No hi ha res dolent amb una solució personalitzada: desenrosqueu el sensor, introduïu una bateria nova per 300 rubles cada sis mesos.
Què passa si aquests són desenes de milers de sensors en un lloc enorme? Això prendrà una gran quantitat de temps. En eliminar les hores de treball dedicades a les visites, obtenim la mateixa quantitat de temps per mantenir el sistema.
Una solució bastant òbvia al problema és instal·lar una bateria no per a 300 rubles, sinó per a 1000, sinó per a 19 mAh, s'haurà de canviar una vegada cada 000 anys. Això està bé. Sí, això augmentarà lleugerament el cost del propi sensor. Però la indústria s'ho pot permetre i la indústria realment ho necessita.
Ningú és un casdev, així que ningú coneix les necessitats de la indústria.
I sobre el principal
I el més important, amb el que ensopeguen és precisament per la banal manca de diàleg. La petroquímica és una producció, i la producció és força perillosa, on és possible un escenari de fuga de gas local i la formació d'un núvol explosiu. Per tant, tots els equips sense excepció han de ser a prova d'explosió. I tenir els certificats de protecció contra explosions adequats d'acord amb la norma russa TR TS 012/2011.
Els desenvolupadors simplement no ho saben. I la protecció contra explosions no és un paràmetre que es pugui afegir simplement a un dispositiu gairebé acabat, com un parell de LED addicionals. Cal refer tot, des de la pròpia placa i el circuit fins a l'aïllament dels cables.
Què fer
És senzill: comunicar-se. Estem preparats per al diàleg directe, em dic Vasily Ezhov, propietari del producte IoT a SIBUR, podeu escriure'm aquí en un missatge personal o per correu electrònic - [protegit per correu electrònic]. Tenim especificacions tècniques ja fetes, t'ho explicarem tot i t'ensenyarem quins equipaments necessitem i per què i què cal tenir en compte.
Ara mateix ja estem construint una sèrie de projectes a LoRaWAN a la zona verda (on la protecció contra explosions no és un paràmetre obligatori per a nosaltres), estem mirant com és en general i si LoRaWAN és adequat per resoldre problemes d'aquest tipus. escala. Ens va agradar molt a les petites xarxes de prova; ara estem construint una xarxa amb una alta densitat de sensors, on es preveuen uns 400 sensors per a una instal·lació. Pel que fa a la quantitat de LoRaWAN, això no és gaire, però pel que fa a la densitat de la xarxa ja és una mica massa. Així que comprovem-ho.
En una sèrie d'exposicions d'alta tecnologia, els fabricants de maquinari em van escoltar per primera vegada sobre la protecció contra explosions i la seva necessitat.
Per tant, aquest és, en primer lloc, un problema de comunicació que volem resoldre. Estem molt a favor de cusdev, és útil i beneficiós per a totes les parts, el client rep el maquinari necessari per a les seves necessitats i el desenvolupador no perd el temps creant alguna cosa innecessària o refent completament el maquinari existent des de zero.
Si ja estàs fent alguna cosa semblant i estàs preparat per expandir-te al sector del petroli, el gas i la petroquímica, només has d'escriure'ns.
Font: www.habr.com