No que se refire á automatización de procesos na industria petroquímica, adoita entrar en xogo o estereotipo de que a produción é complexa, o que significa que alí se automatiza todo o que se pode chegar, grazas a sistemas de control de procesos automatizados. En realidade non é así.
A industria petroquímica está bastante ben automatizada, pero isto refírese ao proceso tecnolóxico central, onde a automatización e a minimización do factor humano son fundamentais. Todos os procesos relacionados non están automatizados debido ao alto custo das solucións de control de procesos automatizados e realízanse manualmente. Polo tanto, unha situación na que unha vez cada par de horas un empregado verifica manualmente se este ou aquel tubo se quenta correctamente, se o interruptor necesario está acendido e se a chave está retraída, se o nivel de vibración do rodamento é normal, isto é normal. .
A maioría dos procesos non críticos non están automatizados, pero isto pódese facer usando tecnoloxías da Internet das Cousas en lugar de sistemas de control de procesos automatizados.
Desafortunadamente, aquí hai un problema: unha brecha nas comunicacións entre os clientes da industria petroquímica e os propios desenvolvedores de ferro, que non teñen clientes na industria do petróleo e do gas e, en consecuencia, non reciben información sobre os requisitos dos equipos para o seu uso. en zonas agresivas, explosivas, en condicións climáticas severas, etc.
Neste post falaremos sobre este problema e como solucionalo.
IoT en petroquímica
Para comprobar algúns parámetros, utilizamos paseos para a inspección visual e táctil dos compoñentes da instalación non críticos. Un dos problemas comúns está relacionado coa subministración de vapor. O vapor é o refrixerante de moitos procesos petroquímicos, e subminístrase desde a planta de calefacción ata o nodo final a través de tubos longos. Hai que ter en conta que as nosas fábricas e instalacións están situadas en condicións climáticas bastante difíciles, os invernos en Rusia son duros e, ás veces, algúns tubos comezan a conxelarse.
Por iso, segundo a normativa, determinado persoal debe realizar unha volta por hora e medir a temperatura das tubaxes. A escala dunha planta enteira, trátase dun gran número de persoas que case non fan máis que camiñar e tocar tubos.
En primeiro lugar, é un inconveniente: as temperaturas poden ser baixas e hai que camiñar lonxe. En segundo lugar, deste xeito resulta imposible recoller e, sobre todo, utilizar datos do proceso. En terceiro lugar, é custoso: todas estas persoas teñen que facer un traballo máis útil. Finalmente, o factor humano: con que precisión se mide a temperatura, con que regularidade ocorre isto?
E esta é só unha das razóns polas que os xestores de plantas e instalacións están moi preocupados por minimizar o impacto do factor humano nos procesos técnicos.
Este é o primeiro caso práctico útil sobre o posible uso de IoT na produción.
O segundo é o control de vibracións. O equipo dispón de motores eléctricos, debendo realizarse o control das vibracións. Polo momento, realízase do mesmo xeito, manualmente: unha vez ao día, a xente camiña e usa instrumentos especiais para medir o nivel de vibración para asegurarse de que todo está en orde. Isto é de novo unha perda de tempo e recursos humanos, de novo a influencia do factor humano na corrección e frecuencia de tales roldas, pero a desvantaxe máis importante é que non se pode traballar con tales datos, porque practicamente non hai datos para procesar e é imposible pasar ao servizo de equipos dinámicos en función da condición.
E esta é agora unha das principais tendencias da industria: a transición do mantemento rutineiro ao mantemento baseado nas condicións, cunha organización adecuada da cal se manteñen rexistros activos e detallados das horas de funcionamento dos equipos e un control total do seu estado actual. Por exemplo, cando chega o momento de revisar as bombas, comproba os seus parámetros e ves que durante este tempo a bomba A conseguiu acumular o número de horas de motor necesarias para o seu mantemento, pero a bomba B aínda non o fixo, o que significa que pode". aínda non se reparará, é demasiado cedo.
En xeral, é como cambiar o aceite dun coche cada 15 quilómetros. Alguén pode facer isto en seis meses, para outros levará un ano e para outros tardará aínda máis, dependendo da actividade que se utilice un coche en particular.
Pasa o mesmo coas bombas. Ademais, hai unha segunda variable que afecta a necesidade de mantemento: o historial dos indicadores de vibración. Digamos que o historial de vibracións estaba en orde, a bomba tampouco funcionou aínda co reloxo, o que significa que aínda non necesitamos reparala. E se o historial de vibracións non é normal, entón tal bomba debe ser reparada mesmo sen horas de funcionamento. E viceversa: cun excelente historial de vibracións, dámoslle servizo se as horas foron traballadas.
Se tes todo isto en conta e realizas o mantemento deste xeito, podes reducir o custo do mantemento dos equipos dinámicos nun 20 ou incluso nun 30 por cento. Tendo en conta a escala de produción, son cifras moi significativas, sen perda de calidade e sen comprometer o nivel de seguridade. E este é un caso listo para usar IIoT nunha empresa.
Tamén hai moitos contadores dos que agora se recolle a información manualmente ("Fun, mirei e anotei"). Tamén é máis eficiente servir todo isto en liña, ver en tempo real o que se está a usar e como. Este enfoque axudará moito a resolver o problema do uso dos recursos enerxéticos: coñecendo as cifras exactas de consumo, pode subministrar máis vapor á tubería A pola mañá e máis vapor á tubería B pola noite, por exemplo. Despois de todo, agora as estacións de calefacción están construídas cunha gran marxe para proporcionar calor con precisión a todos os compoñentes. Pero podes construír non con reservas, senón con prudencia, distribuíndo os recursos de forma óptima.
Esta é a decisión de moda dirixida por datos, cando as decisións se toman baseándose nun traballo completo cos datos que se recolleron. As nubes e as analíticas son especialmente populares hoxe en día; en Open Innovations este ano falouse moito sobre o big data e as nubes. Todo o mundo está preparado para traballar con big data, procesala, almacenala, pero primeiro hai que recoller os datos. Fálase menos disto. Hai moi poucas empresas de hardware nestes días.
O terceiro caso de IoT é o seguimento de persoal, a navegación perimetral, etc. Usamos isto para rastrexar os movementos dos empregados e supervisar as áreas restrinxidas. Por exemplo, estase a realizar algúns traballos na zona, durante os cales non deberían estar nela descoñecidos, e é posible controlalo visualmente en tempo real. Ou o liniero foi revisar a bomba e estivo con ela durante moito tempo e non se move; quizais a persoa quedou mal e necesite axuda.
Sobre estándares
Outro problema é que non hai integradores preparados para facer solucións para o IoT industrial. Porque aínda non hai estándares establecidos neste ámbito.
Por exemplo, como están as cousas na casa: temos un enrutador wifi, podes mercar outra cousa para unha casa intelixente: unha chaleira, un enchufe, unha cámara IP ou bombillas, conéctao todo ao wifi existente e todo funcionará. . Definitivamente funcionará, porque o wifi é o estándar ao que se adapta todo.
Pero no campo das solucións para empresas, non existen estándares deste nivel de prevalencia. O feito é que a propia base de compoñentes fíxose accesible hai relativamente pouco tempo, o que permitiu que o hardware desta base competise cos recursos humanos.
Se comparamos visualmente, os números serán aproximadamente da mesma escala.
Un sensor do sistema de control automatizado para uso industrial custa uns 2000 dólares.
Un sensor LoRaWAN custa 3-4 mil rublos.
Hai 10 anos só había sistemas de control de procesos automatizados, sen alternativas, apareceu LoRaWAN hai 5 anos.
Pero non podemos simplemente tomar e usar sensores LoRaWAN en todas as nosas empresas
Selección Tecnolóxica
Co wifi doméstico todo está claro, cos equipos de oficina todo é máis ou menos igual.
Non hai estándares populares e de uso habitual en termos de IoT na industria. Hai, por suposto, unha morea de estándares industriais diferentes que as empresas desenvolven por si mesmas.
Tomemos, por exemplo, o HART sen fíos, que foi feito polos mozos de Emerson, tamén a 2,4 GHz, case o mesmo wifi. A área de tal cobertura de punto a punto é de 50-70 metros. Cando consideras que a superficie das nosas instalacións supera o tamaño de varios campos de fútbol, tórnase triste. E unha estación base neste caso pode atender con confianza ata 100 dispositivos. E agora estamos montando unha nova instalación, nos primeiros pasos xa hai máis de 400 sensores.
E despois está NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), proporcionado por operadores móbiles. E, de novo, non para o seu uso na produción - en primeiro lugar, é simplemente caro (o operador cobra polo tráfico) e, en segundo lugar, forma unha dependencia demasiado forte dos operadores de telecomunicacións. Se necesitas instalar estes sensores en locais como un búnker, onde non hai comunicación, e necesitas instalar equipos adicionais alí, terás que poñerte en contacto co operador, por unha tarifa e con prazos imprevisibles para a execución dunha orde para cubrir o obxecto cunha rede.
É imposible usar wifi puro nos sitios. Incluso as canles domésticas están atascadas tanto en 2,4 GHz como en 5 GHz, e temos un lugar de produción cunha gran cantidade de sensores e equipos, e non só un par de ordenadores e teléfonos móbiles por apartamento.
Por suposto, hai estándares propietarios de calidade sensata. Pero isto non funciona cando construímos unha rede con moitos dispositivos diferentes, necesitamos un único estándar e non algo pechado que nos faga depender de novo dun provedor ou doutro.
Polo tanto, a alianza LoRaWAN parece ser unha solución moi boa; a tecnoloxía está a desenvolverse activamente e, na miña opinión, ten todas as posibilidades de crecer ata alcanzar un estándar completo. Despois da ampliación do rango de frecuencias RU868, temos máis canles que en Europa, o que significa que non temos que preocuparnos pola capacidade da rede, o que fai de LoRaWAN un excelente protocolo para recoller parámetros periódicamente, por exemplo, unha vez cada 10 minutos. ou unha vez por hora.
Idealmente, necesitamos recibir datos de varios sensores unha vez cada 10 minutos para manter unha imaxe de vixilancia normal, recoller datos e, en xeral, supervisar o estado do equipo. E no caso dos linieros, esta frecuencia é igual a unha hora no mellor dos casos.
Que máis falta?
Falta de diálogo
Falta diálogo entre os desenvolvedores de hardware e os clientes petroquímicos ou de petróleo e gas. E resulta que os especialistas informáticos fabrican un hardware excelente dende o punto de vista informático, que non se pode empregar masivamente na produción petroquímica.
Por exemplo, unha peza de hardware en LoRaWAN para medir a temperatura dos tubos: colgárao no tubo, fíxao cunha abrazadeira, colgou o módulo de radio, pechou o punto de control e xa está.
O equipo informático é absolutamente axeitado, pero hai problemas para a industria.
Batería 3400 mAh. Por suposto, non é o máis sinxelo, aquí está o cloruro de tionilo, que lle dá a capacidade de traballar a -50 e non perder capacidade. Se enviamos información deste sensor unha vez cada 10 minutos, esgotará a batería en seis meses. Non hai nada de malo cunha solución personalizada: desenrosque o sensor, insira unha batería nova por 300 rublos cada seis meses.
E se estes son decenas de miles de sensores nun sitio enorme? Isto levará moito tempo. Ao eliminar as horas de traballo empregadas nos paseos, conseguimos a mesma cantidade de tempo para manter o sistema.
Unha solución bastante obvia ao problema é instalar unha batería non por 300 rublos, senón por 1000, senón por 19 mAh, terá que cambiarse unha vez cada 000 anos. Isto está ben. Si, isto aumentará lixeiramente o custo do propio sensor. Pero a industria pode permitilo e a industria realmente o necesita.
Ninguén é casdev, polo que ninguén coñece as necesidades da industria.
E sobre o principal
E o máis importante, co que tropezan é precisamente pola banal falta de diálogo. A petroquímica é unha produción, e a produción é bastante perigosa, onde é posible un escenario dunha fuga local de gas e a formación dunha nube explosiva. Polo tanto, todos os equipos sen excepción deben ser a proba de explosión. E ter os certificados de protección contra explosións axeitados segundo a norma rusa TR TS 012/2011.
Os desenvolvedores simplemente non saben disto. E a protección contra explosión non é un parámetro que se poida engadir simplemente a un dispositivo case acabado, como un par de LED adicionais. É necesario refacer todo, desde a propia placa e o circuíto ata o illamento dos cables.
¿Que facer
É sinxelo: comunicarse. Estamos preparados para o diálogo directo, chámome Vasily Ezhov, propietario do produto IoT en SIBUR, podes escribirme aquí nunha mensaxe persoal ou por correo electrónico - [protexido por correo electrónico]. Temos especificacións técnicas xa preparadas, dirémosche todo e amosámosche que equipos necesitamos e por que e que hai que ter en conta.
Nestes momentos xa estamos construíndo unha serie de proxectos en LoRaWAN na zona verde (onde a protección contra explosións non é un parámetro obrigatorio para nós), estamos a ver como é en xeral e se LoRaWAN é axeitado para resolver problemas deste tipo. escala. Gustounos moito en pequenas redes de proba; agora estamos construíndo unha rede cunha alta densidade de sensores, onde se prevén uns 400 sensores para unha instalación. En termos de cantidade para LoRaWAN, isto non é moito, pero en termos de densidade de rede xa é un pouco moito. Entón imos comprobalo.
Nunha serie de exposicións de alta tecnoloxía, os fabricantes de hardware souberon falar de min por primeira vez sobre a protección contra explosións e a súa necesidade.
Polo tanto, este é, en primeiro lugar, un problema de comunicación que queremos solucionar. Estamos moi a favor de cusdev, é útil e beneficioso para todas as partes, o cliente recibe o hardware necesario para as súas necesidades e o programador non perde o tempo creando algo innecesario ou refacendo completamente o hardware existente dende cero.
Se xa estás facendo algo semellante e estás preparado para expandirte ao sector do petróleo, gas e petroquímico, só tes que escribirnos.
Fonte: www.habr.com