وقتی صحبت از اتوماسیون فرآیندها در صنعت پتروشیمی می شود، اغلب این کلیشه مطرح می شود که تولید پیچیده است، به این معنی که هر چیزی که می توان به آن دست یافت، به لطف سیستم های کنترل فرآیند خودکار، در آنجا خودکار می شود. در واقع کاملاً اینطور نیست.
صنعت پتروشیمی در واقع کاملاً خودکار است، اما این مربوط به فرآیند اصلی فناوری است، جایی که اتوماسیون و به حداقل رساندن عامل انسانی حیاتی است. تمام فرآیندهای مرتبط به دلیل هزینه بالای راه حل های کنترل خودکار فرآیند خودکار نیستند و به صورت دستی انجام می شوند. بنابراین، وضعیتی که هر چند ساعت یک بار یک کارمند به صورت دستی بررسی می کند که آیا این یا آن لوله به درستی گرم شده است، آیا سوئیچ مورد نیاز روشن است و آیا سوپاپ جمع شده است، آیا سطح ارتعاش یاتاقان طبیعی است - این طبیعی است. .
بیشتر فرآیندهای غیر بحرانی خودکار نیستند، اما این کار را می‌توان با استفاده از فناوری‌های اینترنت اشیا به جای سیستم‌های کنترل فرآیند خودکار انجام داد.
متأسفانه، در اینجا یک مشکل وجود دارد - شکاف در ارتباطات بین مشتریان صنعت پتروشیمی و خود توسعه دهندگان آهن، که مشتریانی در صنعت نفت و گاز ندارند و بر این اساس، اطلاعاتی در مورد الزامات تجهیزات برای استفاده دریافت نمی کنند. در مناطق تهاجمی، انفجاری، در شرایط آب و هوایی سخت و غیره.
در این پست در مورد این مشکل و راه حل آن صحبت خواهیم کرد.
اینترنت اشیا در پتروشیمی ها
برای بررسی برخی از پارامترها، ما از مسیرهای عبوری برای بازرسی بصری و لمسی اجزای نصب غیر بحرانی استفاده می کنیم. یکی از مشکلات رایج مربوط به تامین بخار است. بخار خنک کننده بسیاری از فرآیندهای پتروشیمی است و از طریق لوله های بلند از کارخانه گرمایش به گره نهایی می رسد. باید در نظر داشت که کارخانه ها و تاسیسات ما در شرایط آب و هوایی نسبتاً دشوار قرار دارند، زمستان ها در روسیه سخت است و گاهی اوقات برخی از لوله ها شروع به یخ زدن می کنند.
بنابراین طبق مقررات، پرسنل خاصی باید ساعتی یک بار دور بزنند و دمای لوله ها را اندازه گیری کنند. در مقیاس کل گیاه، این تعداد زیادی از مردم هستند که تقریباً هیچ کاری جز راه رفتن و لمس لوله ها انجام نمی دهند.
اولاً ناخوشایند است: دما ممکن است پایین باشد و شما باید راه دور بروید. ثانیاً، در این روش جمع آوری و به ویژه استفاده از داده ها در مورد فرآیند غیرممکن است. سوم، پرهزینه است: همه این افراد باید کارهای مفیدتری انجام دهند. در نهایت، عامل انسانی: دما چقدر دقیق اندازه‌گیری می‌شود، این اتفاق چقدر به طور منظم رخ می‌دهد؟
و این تنها یکی از دلایلی است که مدیران کارخانه و تأسیسات به طور جدی نگران به حداقل رساندن تأثیر عامل انسانی بر فرآیندهای فنی هستند.
این اولین مطالعه موردی مفید در مورد استفاده احتمالی IoT در تولید است.
دوم کنترل ارتعاش است. تجهیزات دارای موتور الکتریکی هستند و باید کنترل لرزش انجام شود. در حال حاضر، این کار به همان روش، به صورت دستی انجام می شود - یک بار در روز، مردم راه می روند و از ابزارهای ویژه ای برای اندازه گیری سطح ارتعاش استفاده می کنند تا مطمئن شوند که همه چیز مرتب است. این باز هم اتلاف وقت و منابع انسانی است، باز هم تأثیر عامل انسانی بر صحت و تکرار چنین دورهایی، اما مهمترین عیب این است که نمی توانید با چنین داده هایی کار کنید، زیرا عملاً هیچ داده ای برای پردازش و پردازش وجود ندارد. رفتن به سرویس تجهیزات دینامیک بر اساس شرایط غیرممکن است.
و این در حال حاضر یکی از روندهای اصلی در صنعت است - انتقال از تعمیر و نگهداری معمول به تعمیر و نگهداری مبتنی بر شرایط، با سازماندهی مناسب که سوابق فعال و دقیق ساعات کار تجهیزات و کنترل کامل وضعیت فعلی آن حفظ می شود. به عنوان مثال، وقتی زمان بررسی پمپ ها فرا می رسد، پارامترهای آنها را بررسی می کنید و می بینید که در این مدت پمپ A توانسته است تعداد ساعت موتور مورد نیاز برای سرویس را جمع کند، اما پمپ B هنوز نتوانسته است، یعنی می تواند. هنوز سرویس نشده، خیلی زود است.
به طور کلی، مانند تعویض روغن خودرو در هر 15 کیلومتر است. کسی می تواند این کار را در شش ماه انجام دهد، برای دیگران یک سال طول می کشد، و برای دیگران حتی بیشتر طول می کشد، بسته به میزان استفاده فعال از یک ماشین خاص.
در مورد پمپ ها هم همینطور است. به علاوه، یک متغیر دوم وجود دارد که بر نیاز به تعمیر و نگهداری تأثیر می گذارد - تاریخچه شاخص های ارتعاش. بیایید بگوییم که تاریخچه ارتعاش درست بود، پمپ نیز هنوز به صورت ساعتی کار نکرده است، به این معنی که ما هنوز نیازی به سرویس آن نداریم. و اگر سابقه ارتعاش عادی نباشد، چنین پمپی باید حتی بدون ساعت کار سرویس شود. و بالعکس - با سابقه ارتعاش عالی، اگر ساعت کار شده باشد، آن را سرویس می کنیم.
اگر همه اینها را در نظر بگیرید و تعمیر و نگهداری را از این طریق انجام دهید، می توانید هزینه سرویس تجهیزات دینامیک را 20 یا حتی 30 درصد کاهش دهید. با توجه به مقیاس تولید، این ارقام بسیار قابل توجهی هستند، بدون افت کیفیت و بدون به خطر انداختن سطح ایمنی. و این یک مورد آماده برای استفاده از IIoT در یک سازمان است.
شمارنده های زیادی نیز وجود دارد که اکنون اطلاعات به صورت دستی از آنها جمع آوری می شود ("رفتم، نگاه کردم و نوشتم"). همچنین ارائه همه این موارد به صورت آنلاین کارآمدتر است، تا ببینید چه چیزی و چگونه در زمان واقعی استفاده می شود. این رویکرد به حل مسئله استفاده از منابع انرژی کمک زیادی می کند: با دانستن ارقام دقیق مصرف، می توانید بخار بیشتری را در صبح به لوله A و برای مثال در شب بخار بیشتری به لوله B بدهید. از این گذشته ، اکنون ایستگاه های گرمایش با حاشیه زیادی ساخته می شوند تا گرما را به طور دقیق تأمین کنند. اما می توانید نه با ذخایر، بلکه عاقلانه و با توزیع بهینه منابع بسازید.
این تصمیم مد روز مبتنی بر داده است، زمانی که تصمیمات بر اساس کار تمام عیار با داده های جمع آوری شده گرفته می شود. امروزه ابرها و تجزیه و تحلیل ها بسیار محبوب هستند؛ در Open Innovations امسال صحبت های زیادی در مورد کلان داده و ابرها مطرح شد. همه حاضرند با داده های بزرگ کار کنند، آن ها را پردازش کنند، ذخیره کنند، اما ابتدا باید داده ها جمع آوری شوند. کمتر در این مورد صحبت شده است. این روزها استارت آپ های سخت افزاری بسیار کمی وجود دارند.
مورد سوم اینترنت اشیا ردیابی پرسنل، ناوبری محیطی و غیره است. ما از این برای ردیابی حرکات کارکنان و نظارت بر مناطق محدود استفاده می کنیم. به عنوان مثال، برخی از کارها در منطقه در حال انجام است که در طی آن هیچ غریبه ای نباید در آن باشد - و امکان کنترل بصری آن در زمان واقعی وجود دارد. یا مسئول خط برای بررسی پمپ رفت و مدت زیادی است که با آن بوده و تکان نمی خورد - شاید فرد حالش بد شده باشد و به کمک نیاز داشته باشد.
در مورد استانداردها
مشکل دیگر این است که هیچ یکپارچه کننده آماده برای ارائه راه حل برای اینترنت اشیاء صنعتی وجود ندارد. زیرا هنوز استانداردهای ثابتی در این زمینه وجود ندارد.
به عنوان مثال، اوضاع در خانه چگونه است: ما یک روتر وای فای داریم، می توانید چیز دیگری برای یک خانه هوشمند بخرید - کتری، سوکت، دوربین IP یا لامپ - همه آن را به وای فای موجود وصل کنید، و همه چیز کار خواهد کرد. . قطعا کار خواهد کرد، زیرا وای فای استانداردی است که همه چیز بر اساس آن تنظیم شده است.
اما در زمینه راه حل برای شرکت ها، استانداردهای این سطح از شیوع وجود ندارد. واقعیت این است که خود پایه مؤلفه نسبتاً اخیراً مقرون به صرفه شده است که به سخت افزار در چنین پایه ای امکان رقابت با منابع انسانی را می دهد.
اگر از نظر بصری مقایسه کنیم، اعداد تقریباً یک مقیاس خواهند بود.
یک سنسور سیستم کنترل خودکار برای مصارف صنعتی حدود 2000 دلار قیمت دارد.
یک سنسور LoRaWAN 3-4 هزار روبل هزینه دارد.
10 سال پیش فقط سیستم های کنترل فرآیند خودکار وجود داشت، بدون جایگزین، LoRaWAN 5 سال پیش ظاهر شد.
اما ما نمی‌توانیم فقط حسگرهای LoRaWAN را در سراسر شرکت‌های خود بگیریم و استفاده کنیم
انتخاب فناوری
با وای فای خانگی همه چیز روشن است، با تجهیزات اداری همه چیز تقریباً یکسان است.
هیچ استاندارد رایج و رایجی از نظر اینترنت اشیا در صنعت وجود ندارد. البته استانداردهای صنعتی مختلفی وجود دارد که شرکت ها برای خودشان توسعه می دهند.
به عنوان مثال، HART بی سیم را در نظر بگیرید، که توسط بچه های امرسون ساخته شده است - همچنین 2,4 گیگاهرتز، تقریباً همان وای فای. مساحت چنین پوششی از نقطه به نقطه 50-70 متر است. وقتی در نظر بگیرید که مساحت تاسیسات ما از چندین زمین فوتبال بیشتر است، غم انگیز می شود. و یک ایستگاه پایه در این مورد می تواند با اطمینان تا 100 دستگاه را سرویس دهد. و ما اکنون در حال راه اندازی یک نصب جدید هستیم؛ در مراحل اولیه در حال حاضر بیش از 400 سنسور وجود دارد.
و سپس NB-IoT (اینترنت اشیاء باند باریک) وجود دارد که توسط اپراتورهای تلفن همراه ارائه می شود. و دوباره، نه برای استفاده در تولید - اولاً، صرفاً گران است (اپراتور برای ترافیک هزینه می گیرد)، و ثانیاً، وابستگی بسیار زیادی به اپراتورهای مخابراتی ایجاد می کند. در صورت نیاز به نصب چنین سنسورهایی در محل هایی مانند پناهگاه که هیچ ارتباطی وجود ندارد و نیاز به نصب تجهیزات اضافی در آنجا دارید، باید با اپراتور تماس بگیرید، با پرداخت هزینه و با مهلت های غیرقابل پیش بینی برای اجرای دستور پوشش. شی با یک شبکه
استفاده از وای فای خالص در سایت ها غیرممکن است. حتی کانال های خانگی هم روی 2,4 گیگاهرتز و هم 5 گیگاهرتز مسدود می شوند و ما یک سایت تولیدی داریم که تعداد زیادی سنسور و تجهیزات دارد و نه فقط چند کامپیوتر و تلفن همراه در هر آپارتمان.
البته، استانداردهای اختصاصی کیفیت سالم وجود دارد. اما وقتی شبکه ای با دستگاه های مختلف می سازیم این کار نمی کند، به یک استاندارد واحد نیاز داریم، نه چیزی بسته که دوباره ما را به یک تامین کننده یا دیگری وابسته کند.
بنابراین، اتحاد LoRaWAN راه حل بسیار خوبی به نظر می رسد؛ فناوری به طور فعال در حال توسعه است و به نظر من، هر شانسی برای رشد به یک استاندارد کامل دارد. پس از گسترش محدوده فرکانس RU868، تعداد کانال‌های ما بیشتر از اروپاست، به این معنی که اصلاً نگران ظرفیت شبکه نیستیم، که LoRaWAN را به یک پروتکل عالی برای جمع‌آوری دوره‌ای پارامترها، مثلاً هر 10 دقیقه یک بار، تبدیل می‌کند. یا ساعتی یکبار
در حالت ایده آل، ما باید هر 10 دقیقه یک بار داده ها را از تعدادی سنسور دریافت کنیم تا بتوانیم یک تصویر نظارتی عادی داشته باشیم، داده ها را جمع آوری کنیم و به طور کلی وضعیت تجهیزات را نظارت کنیم. و در مورد لاینمن ها این فرکانس در بهترین حالت برابر با یک ساعت است.
چه چیز دیگری کم است؟
فقدان دیالوگ
گفت و گوی بین توسعه دهندگان سخت افزار و مشتریان پتروشیمی یا نفت و گاز وجود ندارد. و معلوم می شود که متخصصان IT سخت افزارهای بسیار خوبی از نظر فناوری اطلاعات می سازند که نمی توان از آنها به طور انبوه در تولید پتروشیمی استفاده کرد.
به عنوان مثال، یک قطعه سخت افزار در LoRaWAN برای اندازه گیری دمای لوله ها: آن را روی لوله آویزان کنید، آن را با یک گیره وصل کنید، ماژول رادیو را آویزان کنید، نقطه کنترل را ببندید - و تمام.
تجهیزات فناوری اطلاعات کاملاً مناسب است، اما مشکلاتی برای صنعت وجود دارد.
باتری 3400 میلی آمپر. البته این ساده ترین نیست، در اینجا تیونیل کلرید است که به آن توانایی کار در 50- و عدم از دست دادن ظرفیت را می دهد. اگر هر 10 دقیقه یک بار اطلاعات چنین سنسوری را ارسال کنیم، باتری را در شش ماه خالی می کند. راه حل سفارشی مشکلی ندارد - پیچ سنسور را باز کنید، هر شش ماه یک باتری جدید به قیمت 300 روبل وارد کنید.
اگر این ده ها هزار حسگر در یک سایت بزرگ باشد چه؟ این کار زمان زیادی را می گیرد. با حذف ساعت‌های انسانی صرف شده برای پیاده‌روی، زمان یکسانی برای حفظ سیستم دریافت می‌کنیم.
یک راه حل نسبتا واضح برای مشکل این است که باتری را نه برای 300 روبل، بلکه برای 1000، اما برای 19 میلی آمپر ساعت نصب کنید، باید هر 000 سال یک بار آن را عوض کنید. این خوبه. بله، این امر هزینه خود سنسور را کمی افزایش می دهد. اما صنعت می تواند آن را بپردازد و صنعت واقعاً به آن نیاز دارد.
هیچ کس casdev نیست، بنابراین هیچ کس در مورد نیازهای صنعت نمی داند.
و در مورد چیز اصلی
و مهمتر از همه، چیزی که آنها به آن دچار می شوند دقیقاً به دلیل عدم پیش پا افتاده دیالوگ است. پتروشیمی یک تولید است و تولید کاملا خطرناک است که سناریوی نشت گاز محلی و تشکیل ابر انفجاری محتمل است. بنابراین، تمام تجهیزات بدون استثنا باید ضد انفجار باشند. و دارای گواهینامه های مناسب حفاظت از انفجار مطابق با استاندارد روسی TR TS 012/2011.
توسعه دهندگان به سادگی در این مورد نمی دانند. و حفاظت در برابر انفجار پارامتری نیست که بتوان آن را به سادگی به یک دستگاه تقریباً تمام شده اضافه کرد، مانند چند LED اضافی. لازم است همه چیز از خود برد و مدار گرفته تا عایق سیم ها را دوباره انجام دهید.
چه کاری انجام دهید
ساده است - ارتباط برقرار کنید. ما آماده گفتگوی مستقیم هستیم، نام من واسیلی اژوف، صاحب محصول اینترنت اشیا در SIBUR است، می توانید در یک پیام شخصی یا ایمیل برای من بنویسید - [ایمیل محافظت شده]. ما مشخصات فنی آماده ای داریم، همه چیز را به شما می گوییم و به شما نشان می دهیم که به چه تجهیزاتی نیاز داریم و چرا و چه چیزی باید در نظر گرفته شود.
در حال حاضر ما در حال ساخت تعدادی پروژه در LoRaWAN در منطقه سبز هستیم (که در آن حفاظت در برابر انفجار یک پارامتر اجباری برای ما نیست)، ما به طور کلی نگاه می کنیم که چگونه است و آیا LoRaWAN برای حل مشکلات در چنین مکانی مناسب است یا خیر. مقیاس ما واقعاً آن را در شبکه های آزمایشی کوچک دوست داشتیم؛ اکنون در حال ساخت شبکه ای با تراکم سنسورهای بالا هستیم که در آن حدود 400 سنسور برای یک نصب برنامه ریزی شده است. از نظر کمیت برای LoRaWAN این مقدار زیاد نیست، اما از نظر تراکم شبکه در حال حاضر کمی زیاد است. پس بیایید آن را بررسی کنیم.
در تعدادی از نمایشگاه های فناوری پیشرفته، سازندگان سخت افزار برای اولین بار از من در مورد حفاظت در برابر انفجار و ضرورت آن شنیدند.
بنابراین، اول از همه، این یک مشکل ارتباطی است که ما می خواهیم آن را حل کنیم. ما به شدت طرفدار cusdev هستیم، برای همه طرف‌ها مفید و سودمند است، مشتری سخت‌افزار لازم را برای نیازهای خود دریافت می‌کند و توسعه‌دهنده وقت خود را برای ایجاد چیزی غیر ضروری یا بازسازی کامل سخت‌افزار موجود از ابتدا تلف نمی‌کند.
اگر شما هم در حال انجام کاری مشابه هستید و آماده توسعه در بخش نفت، گاز و پتروشیمی هستید، فقط برای ما بنویسید.
منبع: www.habr.com