Når det kommer til automatisering af processer i den petrokemiske industri, spiller stereotypen ofte ind, at produktionen er kompleks, hvilket betyder, at alt, hvad der kan nås, er automatiseret dér, takket være automatiserede processtyringssystemer. Faktisk ikke helt sådan.
Den petrokemiske industri er ganske rigtigt godt automatiseret, men det drejer sig om den teknologiske kerneproces, hvor automatisering og minimering af den menneskelige faktor er afgørende. Alle relaterede processer er ikke automatiserede på grund af de høje omkostninger ved automatiserede processtyringsløsninger og udføres manuelt. Derfor er en situation, hvor en medarbejder en gang hvert par timer manuelt kontrollerer, om dette eller hint rør er korrekt opvarmet, om den nødvendige kontakt er tændt, og om ventilen er trukket tilbage, om lejets vibrationsniveau er normalt - dette er normalt .
De fleste ikke-kritiske processer er ikke automatiserede, men dette kan gøres ved hjælp af Internet of Things-teknologier frem for automatiserede proceskontrolsystemer.
Desværre er der et problem her - et hul i kommunikationen mellem kunder fra den petrokemiske industri og jernudviklerne selv, som ikke har kunder i olie- og gasindustrien og derfor ikke modtager information om kravene til udstyr til brug. i aggressive, eksplosive områder, i barske klimaforhold osv.
I dette indlæg vil vi tale om dette problem og hvordan man løser det.
IoT i petrokemikalier
For at kontrollere nogle parametre bruger vi gennemgange med henblik på visuel og taktil inspektion af ikke-kritiske installationskomponenter. Et af de almindelige problemer er relateret til dampforsyningen. Damp er kølemidlet til mange petrokemiske processer, og det tilføres fra varmeværket til den endelige knude gennem lange rør. Det skal tages i betragtning, at vores fabrikker og installationer er placeret under ret vanskelige klimatiske forhold, vintrene i Rusland er hårde, og nogle gange begynder nogle rør at fryse.
Derfor skal bestemt personale ifølge forskrifterne lave runder en gang i timen og måle temperaturen på rørene. På skalaen af et helt anlæg er der tale om et stort antal mennesker, der næsten ikke gør andet end at gå rundt og røre ved rør.
For det første er det ubelejligt: Temperaturerne kan være lave, og du skal gå langt. For det andet er det på denne måde umuligt at indsamle og især bruge data om processen. For det tredje er det dyrt: alle disse mennesker skal udføre mere nyttigt arbejde. Til sidst den menneskelige faktor: hvor nøjagtigt måles temperaturen, hvor regelmæssigt sker det?
Og dette er blot en af grundene til, at anlægs- og installationsledere er ret alvorligt bekymrede for at minimere den menneskelige faktors indvirkning på tekniske processer.
Dette er det første nyttige casestudie af mulig brug af IoT i produktionen.
Den anden er vibrationskontrol. Udstyret har elmotorer, og der skal udføres vibrationskontrol. Indtil videre foregår det på samme måde, manuelt – en gang om dagen går folk rundt og bruger specielle instrumenter til at måle vibrationsniveauet for at sikre sig, at alt er i orden. Dette er igen spild af tid og menneskelige ressourcer, igen den menneskelige faktors indflydelse på rigtigheden og hyppigheden af sådanne runder, men den vigtigste ulempe er, at du ikke kan arbejde med sådanne data, fordi der stort set ingen data er til behandling og det er umuligt at gå videre til at servicere dynamisk udstyr baseret på tilstand.
Og dette er nu en af hovedtrends i branchen - overgangen fra rutinemæssig vedligeholdelse til tilstandsbaseret vedligeholdelse, med en korrekt tilrettelæggelse af hvilken aktive og detaljerede registreringer af udstyrets driftstimer og fuld kontrol over dets nuværende tilstand opretholdes. For eksempel, når tiden er inde til at tjekke pumperne, tjekker du deres parametre og ser, at pumpe A i løbet af denne tid har formået at akkumulere det nødvendige antal motortimer til servicering, men pumpe B har endnu ikke, hvilket betyder, at den kan' ikke serviceret endnu, det er for tidligt.
Generelt er det som at skifte olie i en bil for hver 15 kilometer. Nogen kan kaste sig over dette på seks måneder, for andre vil det tage et år, og for andre vil det tage endnu længere tid, afhængigt af hvor aktivt en bestemt bil bruges.
Det er det samme med pumper. Plus, der er en anden variabel, der påvirker behovet for vedligeholdelse - historien om vibrationsindikatorer. Lad os sige, at vibrationshistorikken var i orden, pumpen har heller ikke virket endnu ved uret, hvilket betyder, at vi ikke behøver at servicere den endnu. Og hvis vibrationshistorikken ikke er normal, så skal en sådan pumpe serviceres selv uden driftstimer. Og omvendt - med en fremragende vibrationshistorik servicerer vi den, hvis timerne er blevet arbejdet.
Hvis du tager alt dette i betragtning og udfører vedligeholdelse på denne måde, kan du reducere omkostningerne ved at servicere dynamisk udstyr med 20 eller endda 30 procent. Produktionens omfang taget i betragtning er der tale om meget markante tal, uden kvalitetstab og uden at gå på kompromis med sikkerhedsniveauet. Og dette er en færdiglavet sag til brug af IIoT i en virksomhed.
Der er også mange tællere, hvorfra information nu indsamles manuelt ("Jeg gik, kiggede og skrev ned"). Det er også mere effektivt at betjene alt dette online for i realtid at se, hvad der bliver brugt og hvordan. Denne tilgang vil i høj grad hjælpe med at løse problemet med at bruge energiressourcer: Ved at kende de nøjagtige forbrugstal kan du for eksempel levere mere damp til rør A om morgenen og mere damp til rør B om aftenen. Når alt kommer til alt, er nu varmestationer bygget med en stor margin for præcist at forsyne alle komponenter med varme. Men du kan bygge ikke med reserver, men klogt, fordele ressourcer optimalt.
Dette er den moderigtige datadrevne beslutning, når beslutninger træffes baseret på fuldgyldigt arbejde med de data, der er blevet indsamlet. Skyer og analyser er særligt populære i dag; på Open Innovations i år blev der talt meget om big data og clouds. Alle er klar til at arbejde med big data, behandle det, gemme det, men først skal dataene indsamles. Det er der mindre snak om. Der er meget få hardware-startups i disse dage.
Den tredje IoT-sag er personalesporing, perimeternavigation mv. Vi bruger dette til at spore medarbejdernes bevægelser og overvåge begrænsede områder. For eksempel udføres der noget arbejde i zonen, hvor der ikke må opholde sig fremmede i den - og det er muligt visuelt at kontrollere dette i realtid. Eller linjemanden gik for at tjekke pumpen, og har været med i lang tid og bevæger sig ikke - måske er personen blevet utilpas og har brug for hjælp.
Om standarder
Et andet problem er, at der ikke er integratorer klar til at lave løsninger til industriel IoT. For der er stadig ingen etablerede standarder på dette område.
For eksempel hvordan tingene er derhjemme: Vi har en wifi-router, du kan købe noget andet til et smart hjem - en kedel, en stikkontakt, et IP-kamera eller pærer - tilslut det hele til den eksisterende wifi, og alt fungerer . Det vil helt sikkert fungere, for wifi er standarden, som alt er skræddersyet til.
Men inden for løsninger til virksomheder eksisterer der ikke standarder for dette niveau af prævalens. Faktum er, at selve komponentbasen blev overkommelig relativt for nylig, hvilket gjorde det muligt for hardware på en sådan base at konkurrere med menneskelige ressourcer.
Hvis vi sammenligner visuelt, vil tallene være omtrent samme skala.
En automatiseret kontrolsystemsensor til industriel brug koster omkring $2000.
En LoRaWAN-sensor koster 3-4 tusind rubler.
For 10 år siden var der kun automatiserede processtyringssystemer, uden alternativer dukkede LoRaWAN op for 5 år siden.
Men vi kan ikke bare tage og bruge LoRaWAN-sensorer i hele vores virksomheder
Teknologivalg
Med wifi til hjemmet er alt klart, med kontorudstyr er alt omtrent det samme.
Der er ingen populære og almindeligt anvendte standarder med hensyn til IoT i industrien. Der er selvfølgelig en masse forskellige industrielle standarder, som virksomheder udvikler for sig selv.
Tag for eksempel trådløs HART, som blev lavet af fyrene fra Emerson – også 2,4 GHz, næsten samme wifi. Området for en sådan dækning fra punkt til punkt er 50-70 meter. Når man tænker på, at arealet af vores installationer overstiger størrelsen af flere fodboldbaner, bliver det trist. Og én basestation i dette tilfælde kan trygt betjene op til 100 enheder. Og vi er nu ved at sætte en ny installation op, i de indledende faser er der allerede mere end 400 sensorer.
Og så er der NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), leveret af mobiloperatører. Og igen, ikke til brug i produktionen - for det første er det simpelthen dyrt (operatøren opkræver for trafik), og for det andet danner det en for stærk afhængighed af teleoperatører. Hvis du skal installere sådanne sensorer i lokaler som f.eks. en bunker, hvor der ikke er kommunikation, og du skal installere yderligere udstyr der, skal du kontakte operatøren mod et gebyr og med uforudsigelige frister for at udføre en ordre til dækning objektet med et netværk.
Det er umuligt at bruge ren wifi på siderne. Selv hjemmekanaler er jammet på både 2,4 GHz og 5 GHz, og vi har et produktionssted med enormt mange sensorer og udstyr, og ikke kun et par computere og mobiltelefoner per lejlighed.
Selvfølgelig er der proprietære standarder for fornuftig kvalitet. Men det virker ikke, når vi bygger et netværk med mange forskellige enheder, vi har brug for en enkelt standard, og ikke noget lukket, der igen vil gøre os afhængige af den ene eller anden leverandør.
Derfor ser LoRaWAN-alliancen ud til at være en meget god løsning, teknologien udvikler sig aktivt og har efter min mening alle muligheder for at vokse til en fuldgyldig standard. Efter udvidelsen af RU868-frekvensområdet har vi flere kanaler end i Europa, hvilket betyder, at vi slet ikke behøver at bekymre os om netværkskapacitet, hvilket gør LoRaWAN til en fremragende protokol til periodisk indsamling af parametre, f.eks. én gang hvert 10. minut eller en gang i timen.
Ideelt set skal vi modtage data fra en række sensorer en gang hvert 10. minut for at opretholde et normalt overvågningsbillede, indsamle data og generelt overvåge udstyrets tilstand. Og i tilfælde af linjemænd er denne frekvens i bedste fald lig med en time.
Hvad mangler der ellers?
Mangel på dialog
Der mangler en dialog mellem hardwareudviklere og petrokemiske eller olie- og gaskunder. Og det viser sig, at it-specialister laver fremragende hardware set fra et it-synspunkt, som ikke kan bruges massevis i petrokemisk produktion.
For eksempel et stykke hardware på LoRaWAN til måling af rørtemperaturen: hængt det på røret, fastgjort det med en klemme, hængt radiomodulet, lukket kontrolpunktet - og det var det.
IT-udstyret er absolut velegnet, men der er problemer for branchen.
Batteri 3400 mAh. Det er selvfølgelig ikke det enkleste, her er det thionylchlorid, som giver den mulighed for at arbejde ved -50 og ikke miste kapacitet. Hvis vi sender information fra sådan en sensor en gang hvert 10. minut, vil den dræne batteriet om seks måneder. Der er intet galt med en tilpasset løsning - skru sensoren af, indsæt et nyt batteri til 300 rubler hver sjette måned.
Hvad hvis disse er titusindvis af sensorer på et stort websted? Dette vil tage enormt lang tid. Ved at eliminere de mandetimer, der bruges på gennemgange, får vi samme tid til at vedligeholde systemet.
En ret indlysende løsning på problemet er at installere et batteri ikke for 300 rubler, men for 1000, men for 19 mAh, det skal skiftes en gang hvert 000. år. Det er fint. Ja, dette vil øge prisen på selve sensoren en smule. Men industrien har råd til det, og industrien har virkelig brug for det.
Ingen er en kasdev, så ingen kender til industriens behov.
Og om det vigtigste
Og vigtigst af alt, det, de snubler over, er netop på grund af den banale mangel på dialog. Petrokemikalier er en produktion, og produktionen er ret farlig, hvor et scenarie med en lokal gaslækage og dannelsen af en eksplosiv sky er mulig. Derfor skal alt udstyr uden undtagelse være eksplosionssikkert. Og har de relevante eksplosionsbeskyttelsescertifikater i overensstemmelse med den russiske standard TR TS 012/2011.
Udviklerne ved simpelthen ikke om dette. Og eksplosionsbeskyttelse er ikke en parameter, der blot kan tilføjes til en næsten færdig enhed, som et par ekstra lysdioder. Det er nødvendigt at lave om alt fra selve brættet og kredsløbet til isoleringen af ledningerne.
Hvad skal man gøre
Det er enkelt – kommuniker. Vi er klar til direkte dialog, mit navn er Vasily Ezhov, ejer af IoT-produktet hos SIBUR, du kan skrive til mig her i en personlig besked eller på mail - [e-mail beskyttet]. Vi har færdige tekniske specifikationer, vi fortæller dig alt og viser dig hvilket udstyr vi har brug for og hvorfor og hvad der skal tages hensyn til.
Lige nu er vi allerede i gang med at bygge en række projekter på LoRaWAN i den grønne zone (hvor eksplosionssikring ikke er et obligatorisk parameter for os), vi kigger på, hvordan det er generelt, og om LoRaWAN er egnet til at løse problemer på en sådan. vægt. Vi kunne rigtig godt lide det på små testnetværk; nu bygger vi et netværk med en høj tæthed af sensorer, hvor omkring 400 sensorer er planlagt til en installation. Med hensyn til mængde for LoRaWAN er dette ikke meget, men med hensyn til netværkstæthed er det allerede lidt meget. Så lad os tjekke det ud.
På en række højteknologiske udstillinger hørte hardwareproducenter for første gang fra mig om eksplosionsbeskyttelse og dens nødvendighed.
Så dette er først og fremmest et kommunikationsproblem, som vi ønsker at løse. Vi går meget ind for cusdev, det er nyttigt og gavnligt for alle parter, kunden får den nødvendige hardware til sine behov, og udvikleren spilder ikke tid på at lave noget unødvendigt eller fuldstændig lave eksisterende hardware om fra bunden.
Hvis du allerede laver noget lignende og er klar til at udvide til olie-, gas- og petrokemiske sektoren, så skriv bare til os.
Kilde: www.habr.com