Kada je riječ o automatizaciji procesa u petrokemijskoj industriji, često dolazi do izražaja stereotip da je proizvodnja složena, što znači da je tamo automatizirano sve do čega se može doći, zahvaljujući automatiziranim sustavima upravljanja procesima. Zapravo ne baš tako.
Petrokemijska industrija doista je prilično dobro automatizirana, ali to se odnosi na temeljni tehnološki proces, gdje su automatizacija i minimiziranje ljudskog faktora kritični. Svi povezani procesi nisu automatizirani zbog visoke cijene rješenja za automatizirano upravljanje procesima i provode se ručno. Dakle, situacija u kojoj svakih nekoliko sati zaposlenik ručno provjerava je li ova ili ona cijev pravilno zagrijana, je li potreban prekidač uključen i je li ventil uvučen, je li razina vibracija ležaja normalna - to je normalno .
Većina nekritičnih procesa nije automatizirana, ali to se može učiniti korištenjem tehnologija Interneta stvari umjesto automatiziranih sustava za kontrolu procesa.
Nažalost, ovdje postoji problem - jaz u komunikaciji između kupaca iz petrokemijske industrije i samih razvijača željeza, koji nemaju kupce u naftnoj i plinskoj industriji te shodno tome ne dobivaju informacije o zahtjevima opreme za korištenje. u agresivnim, eksplozivnim područjima, u teškim klimatskim uvjetima itd.
U ovom postu ćemo govoriti o ovom problemu i kako ga riješiti.
IoT u petrokemiji
Za provjeru nekih parametara koristimo obilaske u svrhu vizualnog i taktilnog pregleda nekritičnih instalacijskih komponenti. Jedan od čestih problema je vezan uz dovod pare. Para je rashladno sredstvo za mnoge petrokemijske procese, a dovodi se od toplane do krajnjeg čvora kroz duge cijevi. Treba uzeti u obzir da se naše tvornice i postrojenja nalaze u prilično teškim klimatskim uvjetima, zime u Rusiji su oštre, a ponekad se neke cijevi počnu smrzavati.
Stoga, prema propisima, određeno osoblje mora jednom na sat obilaziti i mjeriti temperaturu cijevi. U mjerilu cijele tvornice, radi se o velikom broju ljudi koji gotovo ništa ne rade nego hodaju okolo i dodiruju cijevi.
Prvo, nezgodno je: temperature mogu biti niske, a morate hodati daleko. Drugo, na ovaj način nemoguće je prikupljati, a pogotovo koristiti podatke o procesu. Treće, to je skupo: svi ti ljudi moraju obavljati korisniji posao. Konačno, ljudski faktor: koliko se točno mjeri temperatura, koliko se redovito to događa?
I to je samo jedan od razloga zašto su voditelji pogona i instalacija ozbiljno zabrinuti za smanjenje utjecaja ljudskog faktora na tehničke procese.
Ovo je prva korisna studija slučaja moguće upotrebe IoT-a u proizvodnji.
Drugi je kontrola vibracija. Oprema ima elektromotore i potrebno je izvršiti kontrolu vibracija. Za sada se to provodi na isti način, ručno - jednom dnevno ljudi hodaju i posebnim instrumentima mjere razinu vibracija kako bi bili sigurni da je sve u redu. To je opet gubitak vremena i ljudskih resursa, opet utjecaj ljudskog faktora na ispravnost i učestalost ovakvih obilazaka, ali najvažniji nedostatak je što se s takvim podacima ne može raditi, jer podataka za obradu i obradu praktički nema. nemoguće je prijeći na servisiranje dinamičke opreme na temelju stanja.
I to je sada jedan od glavnih trendova u industriji - prijelaz s rutinskog održavanja na održavanje prema stanju, uz čiju se pravilnu organizaciju održava aktivna i detaljna evidencija radnih sati opreme i potpuna kontrola njezina trenutnog stanja. Na primjer, kada dođe vrijeme za provjeru pumpi, provjerite njihove parametre i vidite da je za to vrijeme pumpa A uspjela skupiti potreban broj sati motora za servisiranje, ali pumpa B još nije, što znači da ne može još nisam na servisu, prerano je.
Općenito, to je kao da mijenjate ulje u automobilu svakih 15 kilometara. Netko to može odjuriti za šest mjeseci, drugima će trebati godinu dana, a trećima i duže, ovisno o tome koliko se pojedini automobil aktivno koristi.
Isto je i s pumpama. Osim toga, postoji druga varijabla koja utječe na potrebu za održavanjem - povijest indikatora vibracija. Recimo da je povijest vibracija bila uredna, pumpa također još nije radila na satu, što znači da je još ne trebamo servisirati. A ako povijest vibracija nije normalna, tada se takva pumpa mora servisirati čak i bez radnih sati. I obrnuto - s izvrsnom povijesti vibracija, servisiramo ga ako su odrađeni sati.
Ako sve to uzmete u obzir i na ovaj način provodite održavanje, možete smanjiti troškove servisiranja dinamičke opreme za 20 ili čak 30 posto. S obzirom na opseg proizvodnje, to su vrlo značajne brojke, bez gubitka kvalitete i bez ugrožavanja razine sigurnosti. A ovo je gotov slučaj za korištenje IIoT-a u poduzeću.
Postoje i brojni brojači s kojih se sada informacije prikupljaju ručno („Otišao sam, pogledao i zapisao“). Također je učinkovitije sve to poslužiti online, da vidite u stvarnom vremenu što se koristi i kako. Ovaj pristup će uvelike pomoći u rješavanju pitanja korištenja energetskih resursa: znajući točne brojke potrošnje, možete dopremiti više pare u cijev A ujutro, a više pare u cijev B navečer, na primjer. Uostalom, sada se toplinske stanice grade s velikom marginom kako bi se sve komponente točno opskrbile toplinom. Ali možete graditi ne s rezervama, već mudro, optimalno raspoređujući resurse.
Ovo je moderna odluka vođena podacima, kada se odluke donose na temelju potpunog rada s podacima koji su prikupljeni. Oblaci i analitika danas su posebno popularni, na Otvorenim inovacijama ove se godine puno govorilo o velikim podacima i oblacima. Svi su spremni raditi s velikim podacima, obrađivati ih, pohranjivati, ali podatke prvo treba prikupiti. O ovome se manje govori. Danas je vrlo malo hardverskih pokretača.
Treći slučaj IoT-a je praćenje osoblja, perimetarska navigacija itd. Ovo koristimo za praćenje kretanja zaposlenika i nadzor ograničenih područja. Na primjer, u zoni se obavljaju neki radovi tijekom kojih u njoj ne bi smjeli biti stranci - a to je moguće vizualno kontrolirati u stvarnom vremenu. Ili je službenik otišao provjeriti pumpu i već je dugo s njom i ne miče se - možda se osobi nije dobro i treba joj pomoć.
O standardima
Drugi problem je što nema integratora spremnih za izradu rješenja za industrijski IoT. Jer još uvijek nema utvrđenih standarda na ovom području.
Na primjer, kako stoje stvari kod kuće: imamo wifi ruter, možete kupiti još nešto za pametnu kuću - kuhalo za vodu, utičnicu, IP kameru ili žarulje - sve to spojite na postojeći wifi i sve će raditi . Sigurno će raditi, jer wifi je standard po kojem je sve prilagođeno.
Ali u području rješenja za poduzeća standardi ove razine rasprostranjenosti ne postoje. Činjenica je da je sama baza komponenti postala pristupačna relativno nedavno, što je omogućilo hardveru na takvoj bazi da se natječe s ljudskim resursima.
Ako vizualno usporedimo, brojke će biti približno iste ljestvice.
Jedan senzor automatiziranog sustava upravljanja za industrijsku uporabu košta oko 2000 dolara.
Jedan LoRaWAN senzor košta 3-4 tisuće rubalja.
Prije 10 godina postojali su samo automatizirani sustavi upravljanja procesima, bez alternative, LoRaWAN se pojavio prije 5 godina.
Ali ne možemo samo uzeti i koristiti LoRaWAN senzore u našim poduzećima
Odabir tehnologije
S kućnim wifijem sve je jasno, s uredskom opremom sve je otprilike isto.
Ne postoje popularni i često korišteni standardi u smislu IoT-a u industriji. Postoji, naravno, hrpa različitih industrijskih standarda koje tvrtke razvijaju za sebe.
Uzmimo za primjer bežični HART, koji su napravili dečki iz Emersona - također 2,4 GHz, skoro isti wifi. Područje takve pokrivenosti od točke do točke je 50-70 metara. Kada uzmete u obzir da površina naših instalacija premašuje veličinu nekoliko nogometnih igrališta, postaje tužno. A jedna bazna stanica u ovom slučaju može pouzdano servisirati do 100 uređaja. I sada postavljamo novu instalaciju, u početnim fazama već ima više od 400 senzora.
A tu je i NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), koji pružaju mobilni operateri. I opet, ne za korištenje u proizvodnji - prvo, jednostavno je skupo (operater naplaćuje promet), a drugo, stvara prejaku ovisnost o telekom operaterima. Ako trebate instalirati takve senzore u prostorijama kao što je bunker, gdje nema komunikacije, a tamo trebate instalirati dodatnu opremu, morat ćete se obratiti operateru, uz naknadu i s nepredvidivim rokovima za izvršenje naloga za pokrivanje objekt s mrežom.
Nemoguće je koristiti čisti wifi na stranicama. Čak su i kućni kanali ometani i na 2,4 GHz i na 5 GHz, a imamo proizvodnu lokaciju s ogromnim brojem senzora i opreme, a ne samo nekoliko računala i mobitela po stanu.
Naravno, postoje vlasnički standardi razumne kvalitete. Ali to ne funkcionira kada gradimo mrežu s mnogo različitih uređaja, treba nam jedan standard, a ne nešto zatvoreno što će nas opet učiniti ovisnima o jednom ili drugom dobavljaču.
Stoga se savez LoRaWAN čini vrlo dobrim rješenjem; tehnologija se aktivno razvija i, po mom mišljenju, ima sve šanse da naraste do potpunog standarda. Nakon proširenja frekvencijskog raspona RU868 imamo više kanala nego u Europi, što znači da uopće ne moramo brinuti o kapacitetu mreže, što LoRaWAN čini izvrsnim protokolom za periodično prikupljanje parametara, recimo jednom svakih 10 minuta ili jednom na sat.
U idealnom slučaju, trebamo primati podatke od određenog broja senzora svakih 10 minuta kako bismo održali normalnu sliku nadzora, prikupili podatke i općenito pratili stanje opreme. A u slučaju linijskog prijevoznika, ta je učestalost u najboljem slučaju jednaka jednom satu.
Što još nedostaje?
Nedostatak dijaloga
Nedostaje dijaloga između razvijača hardvera i petrokemijskih ili naftnih i plinskih kupaca. I pokazalo se da informatičari rade izvrstan hardver s informatičkog aspekta, koji se ne može masovno koristiti u petrokemijskoj proizvodnji.
Na primjer, dio hardvera na LoRaWAN-u za mjerenje temperature cijevi: objesio ga na cijev, pričvrstio stezaljkom, objesio radio modul, zatvorio kontrolnu točku - i to je to.
Informatička oprema je apsolutno odgovarajuća, ali postoje problemi za industriju.
Baterija 3400 mAh. Naravno, nije najjednostavniji, ovdje je to tionil klorid, koji mu daje mogućnost rada na -50 i ne gubi kapacitet. Ako šaljemo informacije s takvog senzora jednom svakih 10 minuta, on će isprazniti bateriju za šest mjeseci. Nema ništa loše u prilagođenom rješenju - odvrnite senzor, umetnite novu bateriju za 300 rubalja svakih šest mjeseci.
Što ako su to deseci tisuća senzora na ogromnom mjestu? Ovo će oduzeti puno vremena. Eliminacijom radnih sati utrošenih na obilaske, dobivamo istu količinu vremena za održavanje sustava.
Prilično očito rješenje problema je ugradnja baterije ne za 300 rubalja, već za 1000, ali za 19 000 mAh, morat će se mijenjati jednom svakih 5 godina. Ovo je u redu. Da, ovo će malo povećati cijenu samog senzora. Ali industrija si to može priuštiti i industriji je to stvarno potrebno.
Nitko nije casdev, tako da nitko ne zna za potrebe industrije.
I o glavnom
I što je najvažnije, ono o čemu se spotiču upravo zbog banalnog nedostatka dijaloga. Petrokemija je proizvodnja, a proizvodnja je dosta opasna, gdje je moguć scenarij lokalnog curenja plina i stvaranja eksplozivnog oblaka. Stoga sva oprema bez iznimke mora biti zaštićena od eksplozije. I imati odgovarajuće certifikate zaštite od eksplozije u skladu s ruskim standardom TR TS 012/2011.
Programeri jednostavno ne znaju za ovo. A zaštita od eksplozije nije parametar koji se jednostavno može dodati gotovo gotovom uređaju, poput nekoliko dodatnih LED dioda. Potrebno je ponoviti sve od same ploče i kruga do izolacije žica.
Što učiniti
Jednostavno je – komunicirajte. Spremni smo za izravan dijalog, moje ime je Vasily Ezhov, vlasnik IoT proizvoda u SIBUR-u, možete mi pisati ovdje u osobnoj poruci ili putem e-pošte - [e-pošta zaštićena]. Imamo gotove tehničke specifikacije, sve ćemo vam reći i pokazati koja nam oprema treba i zašto te o čemu treba voditi računa.
Upravo sada već gradimo niz projekata na LoRaWAN-u u zelenoj zoni (gdje nam protueksplozijska zaštita nije obavezan parametar), gledamo kako je općenito i je li LoRaWAN prikladan za rješavanje problema na takvom mjerilo. Jako nam se svidjelo na malim testnim mrežama, sada gradimo mrežu s velikom gustoćom senzora, gdje je predviđeno oko 400 senzora za jednu instalaciju. U smislu količine za LoRaWAN to nije puno, ali u smislu gustoće mreže već je malo. Pa idemo provjeriti.
Na brojnim sajmovima visoke tehnologije proizvođači hardvera su prvi put čuli od mene za protueksplozijsku zaštitu i njezinu nužnost.
Dakle, ovo je prije svega komunikacijski problem koji želimo riješiti. Jako smo za cusdev, koristan je i koristan za sve strane, kupac dobiva potreban hardver za svoje potrebe, a programer ne gubi vrijeme stvarajući nešto nepotrebno ili potpuno prepravljajući postojeći hardver od nule.
Ako već radite nešto slično i spremni ste se proširiti na sektor nafte, plina i petrokemije, samo nam pišite.
Izvor: www.habr.com