Când vine vorba de automatizarea proceselor din industria petrochimică, adesea intră în joc stereotipul că producția este complexă, ceea ce înseamnă că tot ceea ce se poate ajunge este automatizat acolo, datorită sistemelor automate de control al proceselor. De fapt, nu chiar așa.
Industria petrochimică este într-adevăr destul de bine automatizată, dar aceasta se referă la procesul tehnologic de bază, unde automatizarea și minimizarea factorului uman sunt critice. Toate procesele aferente nu sunt automatizate din cauza costului ridicat al soluțiilor automate de control al proceselor și sunt efectuate manual. Prin urmare, o situație în care o dată la două ore un angajat verifică manual dacă aceasta sau acea țeavă este încălzită corespunzător, dacă comutatorul necesar este pornit și dacă supapa este retrasă, dacă nivelul de vibrație al rulmentului este normal - acest lucru este normal. .
Majoritatea proceselor necritice nu sunt automatizate, dar acest lucru se poate face folosind tehnologiile Internet of Things, mai degrabă decât sistemele automate de control al proceselor.
Din păcate, există o problemă aici - un decalaj în comunicarea dintre clienții din industria petrochimică și dezvoltatorii de fier înșiși, care nu au clienți în industria petrolului și gazelor și, în consecință, nu primesc informații despre cerințele pentru echipamente pentru utilizare. în zone agresive, explozive, în condiții climatice aspre etc.
În această postare vom vorbi despre această problemă și despre cum să o rezolvăm.
IoT în petrochimie
Pentru a verifica unii parametri, folosim walk-through-uri în scopul inspecției vizuale și tactile a componentelor de instalare necritice. Una dintre problemele comune este legată de alimentarea cu abur. Aburul este lichidul de răcire pentru multe procese petrochimice și este furnizat de la instalația de încălzire până la nodul final prin conducte lungi. Trebuie luat în considerare faptul că fabricile și instalațiile noastre sunt situate în condiții climatice destul de dificile, iernile în Rusia sunt aspre și, uneori, unele țevi încep să înghețe.
Prin urmare, conform reglementărilor, un anumit personal trebuie să facă tururi o dată pe oră și să măsoare temperatura conductelor. La scara unei întregi plante, acesta este un număr mare de oameni care aproape nu fac altceva decât să se plimbe și să atingă țevi.
În primul rând, este incomod: temperaturile pot fi scăzute și trebuie să mergi departe. În al doilea rând, în acest fel este imposibilă colectarea și, mai ales, utilizarea datelor despre proces. În al treilea rând, este costisitor: toți acești oameni trebuie să facă o muncă mai utilă. În sfârșit, factorul uman: cât de precis este măsurată temperatura, cât de regulat se întâmplă acest lucru?
Și acesta este doar unul dintre motivele pentru care managerii de instalații și instalații sunt destul de preocupați de minimizarea impactului factorului uman asupra proceselor tehnice.
Acesta este primul studiu de caz util al posibilei utilizări a IoT în producție.
Al doilea este controlul vibrațiilor. Echipamentul are motoare electrice, iar controlul vibrațiilor trebuie efectuat. Deocamdată, se desfășoară în același mod, manual - o dată pe zi, oamenii se plimbă și folosesc instrumente speciale pentru a măsura nivelul de vibrație pentru a se asigura că totul este în ordine. Aceasta este din nou o pierdere de timp și resurse umane, din nou influența factorului uman asupra corectitudinii și frecvenței unor astfel de runde, dar cel mai important dezavantaj este că nu puteți lucra cu astfel de date, deoarece practic nu există date pentru prelucrare și este imposibil să treceți la întreținerea echipamentelor dinamice în funcție de stare.
Și aceasta este acum una dintre principalele tendințe din industrie - trecerea de la întreținerea de rutină la întreținerea bazată pe condiții, cu o organizare adecvată a cărei înregistrări active și detaliate ale orelor de funcționare a echipamentelor și controlul deplin al stării sale actuale sunt menținute. De exemplu, când vine momentul să verifici pompele, verifici parametrii acestora și vezi că în acest timp pompa A a reușit să acumuleze numărul necesar de ore de motor pentru întreținere, dar pompa B încă nu a făcut-o, ceea ce înseamnă că poate' nu mai fi deservit, este prea devreme.
În general, este ca și cum ai schimba uleiul într-o mașină la fiecare 15 de kilometri. Cineva poate scăpa de asta în șase luni, pentru alții va dura un an, iar pentru alții va dura și mai mult, în funcție de cât de activ este folosită o anumită mașină.
La fel este și cu pompele. În plus, există o a doua variabilă care afectează nevoia de întreținere - istoricul indicatorilor de vibrații. Să presupunem că istoricul vibrațiilor a fost în regulă, nici pompa nu a funcționat încă la ceas, ceea ce înseamnă că nu trebuie să o întreținem încă. Și dacă istoricul vibrațiilor nu este normal, atunci o astfel de pompă trebuie întreținută chiar și fără ore de funcționare. Și invers - cu un istoric excelent al vibrațiilor, îl deservim dacă orele au fost lucrate.
Dacă țineți cont de toate acestea și efectuați întreținerea în acest fel, puteți reduce costul întreținerii echipamentelor dinamice cu 20 sau chiar 30 la sută. Avand in vedere amploarea productiei, acestea sunt cifre foarte semnificative, fara pierderi de calitate si fara a compromite nivelul de siguranta. Și acesta este un caz gata făcut pentru utilizarea IIoT într-o întreprindere.
Există, de asemenea, multe contoare de la care informațiile sunt acum colectate manual („M-am dus, m-am uitat și am notat”). De asemenea, este mai eficient să serviți toate acestea online, pentru a vedea în timp real ce se utilizează și cum. Această abordare va ajuta foarte mult la rezolvarea problemei utilizării resurselor energetice: cunoscând cifrele exacte de consum, puteți furniza mai mult abur la conducta A dimineața și mai mult abur la conducta B seara, de exemplu. La urma urmei, acum stațiile de încălzire sunt construite cu o marjă mare pentru a furniza cu exactitate căldură tuturor componentelor. Dar poți construi nu cu rezerve, ci cu înțelepciune, distribuind resursele în mod optim.
Aceasta este decizia la modă bazată pe date, atunci când deciziile sunt luate pe baza muncii cu drepturi depline cu datele care au fost colectate. Cloudurile și analizele sunt deosebit de populare astăzi; la Open Innovations anul acesta s-a vorbit mult despre big data și cloud. Toată lumea este pregătită să lucreze cu big data, să le prelucreze, să le stocheze, dar mai întâi datele trebuie colectate. Se vorbește mai puțin despre asta. Există foarte puține startup-uri hardware în aceste zile.
Al treilea caz IoT este urmărirea personalului, navigarea perimetrului etc. Folosim acest lucru pentru a urmări mișcările angajaților și pentru a monitoriza zonele restricționate. De exemplu, în zonă se desfășoară unele lucrări, timp în care nu ar trebui să fie străini în ea - și este posibil să controlați vizual acest lucru în timp real. Sau liniarul a mers să verifice pompa și a fost cu ea de mult timp și nu se mișcă - poate persoana a devenit rău și are nevoie de ajutor.
Despre standarde
O altă problemă este că nu există integratori pregătiți să facă soluții pentru IoT industrial. Pentru că încă nu există standarde stabilite în acest domeniu.
De exemplu, cum stau lucrurile acasă: avem un router wifi, puteți cumpăra altceva pentru o casă inteligentă - un fierbător, o priză, o cameră IP sau becuri - conectați totul la wifi-ul existent și totul va funcționa . Cu siguranță va funcționa, deoarece wifi-ul este standardul la care totul este adaptat.
Dar în domeniul soluțiilor pentru întreprinderi nu există standarde de acest nivel de prevalență. Faptul este că baza de componente în sine a devenit accesibilă relativ recent, ceea ce a permis hardware-ului de pe o astfel de bază să concureze cu resursele umane.
Dacă comparăm vizual, numerele vor avea aproximativ aceeași scară.
Un senzor de sistem de control automat pentru uz industrial costă aproximativ 2000 USD.
Un senzor LoRaWAN costă 3-4 mii de ruble.
Acum 10 ani existau doar sisteme automate de control al proceselor, fara alternative, LoRaWAN a aparut acum 5 ani.
Dar nu putem doar să luăm și să folosim senzori LoRaWAN în cadrul întreprinderilor noastre
Selectia tehnologiei
Cu wifi de acasă totul este clar, cu echipamente de birou totul este cam la fel.
Nu există standarde populare și utilizate în mod obișnuit în ceea ce privește IoT în industrie. Există, desigur, o grămadă de standarde industriale diferite pe care companiile le dezvoltă singure.
Luați, de exemplu, wireless HART, care a fost făcut de băieții de la Emerson - tot 2,4 GHz, aproape același wifi. Aria de acoperire de la un punct la altul este de 50-70 de metri. Când considerați că suprafața instalațiilor noastre depășește dimensiunea mai multor terenuri de fotbal, devine trist. Și o stație de bază în acest caz poate deservi cu încredere până la 100 de dispozitive. Și acum instalăm o nouă instalație; în fazele inițiale există deja peste 400 de senzori.
Și apoi există NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), oferit de operatorii de telefonie mobilă. Și din nou, nu pentru utilizare în producție - în primul rând, este pur și simplu scump (operatorul taxează pentru trafic) și, în al doilea rând, formează o dependență prea puternică de operatorii de telecomunicații. Dacă trebuie să instalați astfel de senzori în spații precum un buncăr, unde nu există comunicare și trebuie să instalați echipamente suplimentare acolo, va trebui să contactați operatorul, contra cost și cu termene neprevăzute pentru executarea unei comenzi de acoperire. obiectul cu o rețea.
Este imposibil să folosiți wifi pur pe site-uri. Chiar și canalele de acasă sunt blocate atât pe 2,4 GHz, cât și pe 5 GHz și avem un site de producție cu un număr mare de senzori și echipamente, și nu doar câteva computere și telefoane mobile per apartament.
Desigur, există standarde proprietare de calitate sănătoasă. Dar acest lucru nu funcționează atunci când construim o rețea cu multe dispozitive diferite, avem nevoie de un singur standard și nu de ceva închis care ne va face din nou dependenți de un furnizor sau altul.
Prin urmare, alianța LoRaWAN pare a fi o soluție foarte bună; tehnologia se dezvoltă activ și, în opinia mea, are toate șansele să crească la un standard cu drepturi depline. După extinderea gamei de frecvență RU868, avem mai multe canale decât în Europa, ceea ce înseamnă că nu trebuie să ne facem deloc griji cu privire la capacitatea rețelei, ceea ce face din LoRaWAN un protocol excelent pentru colectarea periodică a parametrilor, să zicem, o dată la 10 minute. sau o dată pe oră.
În mod ideal, trebuie să primim date de la un număr de senzori o dată la 10 minute pentru a menține o imagine normală de supraveghere, a colecta date și, în general, a monitoriza starea echipamentului. Și în cazul arbitrilor, această frecvență este egală cu o oră în cel mai bun caz.
Ce mai lipsește?
Lipsa dialogului
Există o lipsă de dialog între dezvoltatorii de hardware și clienții petrochimici sau de petrol și gaze. Și se dovedește că specialiștii IT realizează hardware excelent din punct de vedere IT, care nu poate fi folosit în masă în producția petrochimică.
De exemplu, un hardware pe LoRaWAN pentru măsurarea temperaturii țevilor: agățat-o pe țeavă, atașat-o cu o clemă, agățat modulul radio, închis punctul de control - și asta este tot.
Echipamentul IT este absolut potrivit, dar există probleme pentru industrie.
Baterie 3400 mAh. Desigur, nu este cel mai simplu, aici este clorură de tionil, care îi dă capacitatea de a lucra la -50 și de a nu pierde capacitatea. Dacă trimitem informații de la un astfel de senzor o dată la 10 minute, acesta va descărca bateria în șase luni. Nu este nimic în neregulă cu o soluție personalizată - deșurubați senzorul, introduceți o baterie nouă pentru 300 de ruble la fiecare șase luni.
Ce se întâmplă dacă aceștia sunt zeci de mii de senzori pe un site imens? Acest lucru va dura o cantitate enormă de timp. Prin eliminarea orelor de lucru petrecute pe parcurs, obținem aceeași perioadă de timp pentru întreținerea sistemului.
O soluție destul de evidentă la problemă este să instalați o baterie nu pentru 300 de ruble, ci pentru 1000, dar pentru 19 mAh, va trebui schimbată o dată la 000 ani. Este în regulă. Da, acest lucru va crește ușor costul senzorului în sine. Dar industria își poate permite și industria chiar are nevoie de el.
Nimeni nu este casdev, așa că nimeni nu știe despre nevoile industriei.
Și despre principalul lucru
Și, cel mai important, în ce se poticnesc este tocmai din cauza lipsei banale de dialog. Petrochimia este o producție, iar producția este destul de periculoasă, unde este posibil un scenariu de scurgere locală de gaz și formarea unui nor exploziv. Prin urmare, toate echipamentele fără excepție trebuie să fie rezistente la explozie. Și să dețină certificatele de protecție împotriva exploziilor corespunzătoare în conformitate cu standardul rus TR TS 012/2011.
Dezvoltatorii pur și simplu nu știu despre asta. Și protecția împotriva exploziei nu este un parametru care poate fi adăugat pur și simplu unui dispozitiv aproape terminat, cum ar fi câteva LED-uri suplimentare. Este necesar să refaceți totul, de la placa în sine și circuitul până la izolarea firelor.
Ce trebuie să faceți
Este simplu - comunica. Suntem pregătiți pentru dialog direct, mă numesc Vasily Ezhov, proprietarul produsului IoT la SIBUR, îmi puteți scrie aici într-un mesaj personal sau pe email - [e-mail protejat]. Avem specificații tehnice gata făcute, vă vom spune totul și vă vom arăta de ce echipamente avem nevoie și de ce și ce trebuie să ținem cont.
În acest moment, construim deja o serie de proiecte pe LoRaWAN în zona verde (unde protecția împotriva exploziei nu este un parametru obligatoriu pentru noi), ne uităm la cum este în general și dacă LoRaWAN este potrivit pentru rezolvarea problemelor pe un astfel de parametru. scară. Ne-a plăcut foarte mult pe rețelele de testare mici; acum construim o rețea cu o densitate mare de senzori, unde sunt planificați aproximativ 400 de senzori pentru o singură instalare. În ceea ce privește cantitatea pentru LoRaWAN, acest lucru nu este mult, dar în ceea ce privește densitatea rețelei este deja puțin cam mult. Deci hai să verificăm.
La o serie de expoziții de înaltă tehnologie, producătorii de hardware au auzit pentru prima dată de la mine despre protecția împotriva exploziilor și necesitatea acesteia.
Deci aceasta este, în primul rând, o problemă de comunicare pe care vrem să o rezolvăm. Suntem foarte în favoarea cusdev, este util și benefic tuturor părților, clientul primește hardware-ul necesar pentru nevoile sale, iar dezvoltatorul nu pierde timpul creând ceva inutil sau refăcând complet hardware-ul existent de la zero.
Dacă faci deja ceva similar și ești gata să te extinzi în sectorul petrolului, gazelor și petrochimice, scrie-ne.
Sursa: www.habr.com