Lorsqu'il s'agit d'automatisation des processus dans l'industrie pétrochimique, le stéréotype selon lequel la production est complexe entre souvent en jeu, ce qui signifie que tout ce qui peut être atteint y est automatisé, grâce à des systèmes de contrôle de processus automatisés. En fait, pas tout à fait comme ça.
L’industrie pétrochimique est en effet assez bien automatisée, mais cela concerne le processus technologique de base, où l’automatisation et la minimisation du facteur humain sont essentielles. Tous les processus associés ne sont pas automatisés en raison du coût élevé des solutions de contrôle de processus automatisés et sont effectués manuellement. Par conséquent, une situation dans laquelle, toutes les deux heures, un employé vérifie manuellement si tel ou tel tuyau est correctement chauffé, si l'interrupteur requis est activé et si la vanne est rétractée, si le niveau de vibration du roulement est normal - c'est normal .
La plupart des processus non critiques ne sont pas automatisés, mais cela peut être réalisé en utilisant les technologies de l'Internet des objets plutôt que des systèmes de contrôle de processus automatisés.
Malheureusement, il y a ici un problème - un écart dans la communication entre les clients de l'industrie pétrochimique et les développeurs de fer eux-mêmes, qui n'ont pas de clients dans l'industrie pétrolière et gazière et, par conséquent, ne reçoivent pas d'informations sur les exigences relatives aux équipements à utiliser. dans des zones agressives, explosives, dans des conditions climatiques difficiles, etc.
Dans cet article, nous parlerons de ce problème et de la façon de le résoudre.
L'IoT dans la pétrochimie
Pour vérifier certains paramètres, nous utilisons des visites guidées à des fins d'inspection visuelle et tactile des composants non critiques de l'installation. L’un des problèmes courants est lié à l’approvisionnement en vapeur. La vapeur est le liquide de refroidissement de nombreux processus pétrochimiques et est acheminée depuis la centrale thermique jusqu'au nœud final par de longs tuyaux. Il faut tenir compte du fait que nos usines et installations sont situées dans des conditions climatiques assez difficiles, que les hivers en Russie sont rigoureux et que parfois certaines canalisations commencent à geler.
Ainsi, selon la réglementation, certains personnels doivent effectuer une ronde une fois par heure et mesurer la température des canalisations. À l’échelle d’une usine entière, cela représente un grand nombre de personnes qui ne font presque rien d’autre que se promener et toucher les canalisations.
Premièrement, c'est gênant : les températures peuvent être basses et il faut marcher loin. Deuxièmement, de cette manière, il est impossible de collecter et, surtout, d'utiliser des données sur le processus. Troisièmement, cela coûte cher : tous ces gens doivent accomplir un travail plus utile. Enfin, le facteur humain : avec quelle précision la température est-elle mesurée, à quelle fréquence cela se produit-il ?
Et ce n'est qu'une des raisons pour lesquelles les directeurs d'usines et d'installations se soucient très sérieusement de minimiser l'impact du facteur humain sur les processus techniques.
Il s’agit de la première étude de cas utile sur l’utilisation possible de l’IoT en production.
Le second est le contrôle des vibrations. L'équipement est équipé de moteurs électriques et un contrôle des vibrations doit être effectué. Pour l'instant, cela s'effectue de la même manière, manuellement : une fois par jour, les gens se promènent et utilisent des instruments spéciaux pour mesurer le niveau de vibration afin de s'assurer que tout est en ordre. C'est encore une fois une perte de temps et de ressources humaines, encore une fois l'influence du facteur humain sur l'exactitude et la fréquence de ces tours, mais l'inconvénient le plus important est que vous ne pouvez pas travailler avec de telles données, car il n'y a pratiquement aucune donnée à traiter et il est impossible de passer à l'entretien d'équipements dynamiques en fonction de leur état.
Et c'est désormais l'une des principales tendances de l'industrie - le passage de la maintenance de routine à la maintenance conditionnelle, avec une organisation appropriée dont sont conservés des enregistrements actifs et détaillés des heures de fonctionnement de l'équipement et un contrôle total de son état actuel. Par exemple, lorsque vient le temps de vérifier les pompes, vous vérifiez leurs paramètres et constatez que pendant ce temps la pompe A a réussi à accumuler le nombre d'heures moteur requis pour l'entretien, mais que la pompe B ne l'a pas encore fait, ce qui signifie qu'elle peut ' pas encore réparé, il est trop tôt.
En général, c’est comme changer l’huile d’une voiture tous les 15 000 kilomètres. Quelqu'un peut y parvenir en six mois, pour d'autres, cela prendra un an, et pour d'autres, cela prendra encore plus de temps, en fonction de l'utilisation active d'une voiture particulière.
C'est pareil avec les pompes. De plus, il existe une deuxième variable qui affecte le besoin de maintenance : l'historique des indicateurs de vibration. Disons que l’historique des vibrations était en ordre, la pompe n’a pas encore fonctionné selon l’horloge, ce qui signifie que nous n’avons pas encore besoin de l’entretenir. Et si l'historique des vibrations n'est pas normal, une telle pompe doit être entretenue même sans heures de fonctionnement. Et vice versa : avec un excellent historique de vibrations, nous l'entretenons si les heures ont été travaillées.
Si vous tenez compte de tout cela et effectuez la maintenance de cette manière, vous pouvez réduire le coût de maintenance des équipements dynamiques de 20, voire 30 %. Compte tenu de l'ampleur de la production, ce sont des chiffres très significatifs, sans perte de qualité et sans compromettre le niveau de sécurité. Et c’est un cas tout fait pour utiliser l’IIoT dans une entreprise.
Il existe également de nombreux compteurs dont les informations sont désormais collectées manuellement (« Je suis allé, j'ai regardé et j'ai noté »). Il est également plus efficace de diffuser tout cela en ligne, pour voir en temps réel ce qui est utilisé et comment. Cette approche contribuera grandement à résoudre le problème de l'utilisation des ressources énergétiques : connaissant les chiffres exacts de la consommation, vous pourrez fournir plus de vapeur au tuyau A le matin, et plus de vapeur au tuyau B le soir, par exemple. Après tout, les stations de chauffage sont désormais construites avec une grande marge afin de fournir de la chaleur avec précision à tous les composants. Mais on ne peut pas construire avec des réserves, mais avec sagesse, en répartissant les ressources de manière optimale.
Il s’agit de la décision à la mode basée sur les données, lorsque les décisions sont prises sur la base d’un travail complet avec les données collectées. Les cloud et l'analytique sont particulièrement populaires aujourd'hui ; lors de l'Open Innovations de cette année, on a beaucoup parlé du big data et des cloud. Tout le monde est prêt à travailler avec le Big Data, à le traiter, à le stocker, mais il faut d'abord collecter les données. On en parle moins. Il y a très peu de startups matérielles de nos jours.
Le troisième cas IoT est le suivi du personnel, la navigation périmétrique, etc. Nous l'utilisons pour suivre les mouvements des employés et surveiller les zones réglementées. Par exemple, certains travaux sont en cours dans la zone, pendant lesquels aucun étranger ne doit s'y trouver - et il est possible de les contrôler visuellement en temps réel. Ou bien le monteur de lignes est allé vérifier la pompe, et il est avec elle depuis longtemps et ne bouge pas - peut-être que la personne est tombée malade et a besoin d'aide.
À propos des normes
Un autre problème est qu’il n’existe pas d’intégrateurs prêts à proposer des solutions pour l’IoT industriel. Parce qu’il n’existe toujours pas de normes établies dans ce domaine.
Par exemple, comment ça se passe à la maison : nous avons un routeur wifi, vous pouvez acheter autre chose pour une maison intelligente - une bouilloire, une prise, une caméra IP ou des ampoules - connectez le tout au wifi existant, et tout fonctionnera . Cela fonctionnera certainement, car le wifi est la norme à laquelle tout est adapté.
Mais dans le domaine des solutions pour les entreprises, il n’existe pas de normes d’un tel niveau de prévalence. Le fait est que la base de composants elle-même est devenue abordable relativement récemment, ce qui a permis au matériel sur une telle base de rivaliser avec les ressources humaines.
Si nous comparons visuellement, les chiffres seront à peu près à la même échelle.
Un capteur de système de contrôle automatisé à usage industriel coûte environ 2000 XNUMX $.
Un capteur LoRaWAN coûte 3 à 4 XNUMX roubles.
Il y a 10 ans, il n'existait que des systèmes de contrôle de processus automatisés, sans alternatives, LoRaWAN est apparu il y a 5 ans.
Mais nous ne pouvons pas simplement prendre et utiliser les capteurs LoRaWAN dans toutes nos entreprises.
Sélection technologique
Avec le wifi domestique, tout est clair, avec le matériel de bureau, tout est à peu près pareil.
Il n’existe pas de normes populaires et couramment utilisées en matière d’IoT dans l’industrie. Il existe bien entendu de nombreuses normes industrielles différentes que les entreprises développent elles-mêmes.
Prenez, par exemple, le HART sans fil, fabriqué par les gars d'Emerson - également 2,4 GHz, presque le même wifi. La zone de couverture d'un point à l'autre est de 50 à 70 mètres. Quand on considère que la superficie de nos installations dépasse la taille de plusieurs terrains de football, cela devient triste. Et dans ce cas, une station de base peut desservir en toute confiance jusqu'à 100 appareils. Et nous mettons actuellement en place une nouvelle installation : au stade initial, il y a déjà plus de 400 capteurs.
Et puis il y a le NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), proposé par les opérateurs cellulaires. Et encore une fois, pas destiné à être utilisé en production - d'une part, c'est tout simplement cher (l'opérateur facture le trafic), et d'autre part, cela crée une trop forte dépendance vis-à-vis des opérateurs de télécommunications. Si vous devez installer de tels capteurs dans des locaux tels qu'un bunker, où il n'y a pas de communication, et que vous devez y installer des équipements supplémentaires, vous devrez contacter l'opérateur, moyennant des frais et dans des délais imprévisibles, pour exécuter une commande pour couvrir l'objet avec un réseau.
Il est impossible d'utiliser le wifi pur sur les sites. Même les chaînes domestiques sont brouillées à la fois sur 2,4 GHz et sur 5 GHz, et nous disposons d'un site de production avec un grand nombre de capteurs et d'équipements, et pas seulement quelques ordinateurs et téléphones portables par appartement.
Bien entendu, il existe des normes propriétaires de qualité saine. Mais cela ne fonctionne pas lorsque nous construisons un réseau avec de nombreux appareils différents, nous avons besoin d’une norme unique, et non de quelque chose de fermé qui nous rendra à nouveau dépendants d’un fournisseur ou d’un autre.
L'alliance LoRaWAN semble donc être une très bonne solution : la technologie se développe activement et, à mon avis, a toutes les chances d'atteindre un standard à part entière. Après l'expansion de la gamme de fréquences RU868, nous avons plus de canaux qu'en Europe, ce qui signifie que nous n'avons pas du tout à nous soucier de la capacité du réseau, ce qui fait de LoRaWAN un excellent protocole pour collecter périodiquement des paramètres, disons toutes les 10 minutes. ou une fois par heure.
Idéalement, nous devons recevoir des données d'un certain nombre de capteurs toutes les 10 minutes afin de maintenir une image de surveillance normale, de collecter des données et de surveiller généralement l'état de l'équipement. Et dans le cas des monteurs de lignes, cette fréquence est au mieux égale à une heure.
Que manque-t-il d'autre ?
Manque de dialogue
Il y a un manque de dialogue entre les développeurs de matériel et les clients pétrochimiques ou pétroliers et gaziers. Et il s'avère que les informaticiens fabriquent un excellent matériel d'un point de vue informatique, qui ne peut pas être utilisé en masse dans la production pétrochimique.
Par exemple, un élément matériel sur LoRaWAN pour mesurer la température des tuyaux : accroché au tuyau, fixé avec une pince, accroché le module radio, fermé le point de contrôle - et c'est tout.
L'équipement informatique est tout à fait adapté, mais il existe des problèmes pour l'industrie.
Batterie 3400 mAh. Bien sûr, ce n’est pas le plus simple, ici c’est le chlorure de thionyle, qui lui donne la capacité de travailler à -50 et de ne pas perdre en capacité. Si nous envoyons des informations d’un tel capteur toutes les 10 minutes, la batterie s’épuisera en six mois. Il n'y a rien de mal à une solution personnalisée : dévissez le capteur, insérez une nouvelle pile pour 300 roubles tous les six mois.
Et s’il s’agissait de dizaines de milliers de capteurs sur un immense site ? Cela prendra énormément de temps. En éliminant les heures de travail consacrées aux visites guidées, nous obtenons le même temps pour maintenir le système.
Une solution assez évidente au problème consiste à installer une batterie non pas pour 300 roubles, mais pour 1000 19, mais pour 000 5 mAh, elle devra être changée une fois tous les XNUMX ans. C'est bon. Oui, cela augmentera légèrement le coût du capteur lui-même. Mais l’industrie peut se le permettre et elle en a vraiment besoin.
Personne n’est casdev, donc personne ne connaît les besoins de l’industrie.
Et à propos de l'essentiel
Et surtout, ce sur quoi ils butent, c’est précisément le manque banal de dialogue. La pétrochimie est une production, et la production est assez dangereuse, où un scénario de fuite locale de gaz et de formation d'un nuage explosif est possible. Par conséquent, tous les équipements sans exception doivent être antidéflagrants. Et disposer des certificats de protection contre les explosions appropriés conformément à la norme russe TR TS 012/2011.
Les développeurs ne le savent tout simplement pas. Et la protection contre les explosions n'est pas un paramètre qui peut simplement être ajouté à un appareil presque fini, comme quelques LED supplémentaires. Il faut tout refaire depuis la carte elle-même et le circuit jusqu'à l'isolation des fils.
Que faire
C'est simple : communiquez. Nous sommes prêts pour un dialogue direct, je m'appelle Vasily Ezhov, propriétaire du produit IoT chez SIBUR, vous pouvez m'écrire ici dans un message personnel ou par e-mail - [email protected]. Nous avons des spécifications techniques toutes faites, nous vous dirons tout et vous montrerons de quel équipement nous avons besoin, pourquoi et ce qui doit être pris en compte.
À l'heure actuelle, nous construisons déjà un certain nombre de projets sur LoRaWAN dans la zone verte (où la protection contre les explosions n'est pas un paramètre obligatoire pour nous), nous examinons comment cela se passe en général et si LoRaWAN est adapté pour résoudre des problèmes sur un tel échelle. Nous l'avons beaucoup apprécié sur les petits réseaux de test ; nous construisons maintenant un réseau avec une haute densité de capteurs, où environ 400 capteurs sont prévus pour une installation. En termes de quantité pour LoRaWAN, ce n'est pas grand-chose, mais en termes de densité de réseau, c'est déjà un peu beaucoup. Alors vérifions-le.
Lors de plusieurs salons de haute technologie, j'ai pour la première fois entendu parler de la protection contre les explosions et de sa nécessité aux fabricants de matériel informatique.
C’est donc avant tout un problème de communication que nous souhaitons résoudre. Nous sommes très favorables à cusdev, il est utile et bénéfique pour toutes les parties, le client reçoit le matériel nécessaire à ses besoins et le développeur ne perd pas de temps à créer quelque chose d'inutile ou à refaire complètement le matériel existant à partir de zéro.
Si vous faites déjà quelque chose de similaire et êtes prêt à vous développer dans le secteur pétrolier, gazier et pétrochimique, écrivez-nous.
Source: habr.com