Pri automatizácii procesov v petrochemickom priemysle často vstupuje do hry stereotyp, že výroba je zložitá, čo znamená, že všetko, čo sa dá dosiahnuť, je tam automatizované vďaka automatizovaným systémom riadenia procesov. Vlastne nie celkom tak.
Petrochemický priemysel je skutočne celkom dobre automatizovaný, ale to sa týka základného technologického procesu, kde je automatizácia a minimalizácia ľudského faktora kritická. Všetky súvisiace procesy nie sú automatizované kvôli vysokým nákladom na automatizované riešenia riadenia procesov a vykonávajú sa manuálne. Preto situácia, keď raz za pár hodín zamestnanec manuálne skontroluje, či je toto alebo toto potrubie správne vyhrievané, či je zapnutý požadovaný spínač a či je ventil zatiahnutý, či je úroveň vibrácií ložiska normálna - to je normálne .
Väčšina nekritických procesov nie je automatizovaná, ale dá sa to urobiť skôr pomocou technológií internetu vecí než automatizovaných systémov riadenia procesov.
Bohužiaľ je tu problém - medzera v komunikácii medzi zákazníkmi z petrochemického priemyslu a samotnými vývojármi železa, ktorí nemajú zákazníkov v ropnom a plynárenskom priemysle, a preto nedostávajú informácie o požiadavkách na zariadenia na použitie. v agresívnych, výbušných priestoroch, v drsných klimatických podmienkach atď.
V tomto príspevku budeme hovoriť o tomto probléme a ako ho vyriešiť.
IoT v petrochémii
Na kontrolu niektorých parametrov používame priechodky na účely vizuálnej a hmatovej kontroly nekritických komponentov inštalácie. Jeden z bežných problémov súvisí s prívodom pary. Para je chladivom pre mnohé petrochemické procesy a z teplárne sa do konečného uzla privádza dlhými potrubiami. Malo by sa vziať do úvahy, že naše továrne a zariadenia sa nachádzajú v pomerne ťažkých klimatických podmienkach, zimy v Rusku sú drsné a niekedy niektoré potrubia začnú zamrznúť.
Preto podľa predpisov musí určitý personál raz za hodinu urobiť obchôdzku a merať teplotu potrubí. V meradle celého závodu je to veľké množstvo ľudí, ktorí takmer nerobia nič iné, len chodia a dotýkajú sa potrubí.
Po prvé, je to nepohodlné: teploty môžu byť nízke a musíte chodiť ďaleko. Po druhé, týmto spôsobom nie je možné zbierať a najmä používať údaje o procese. Po tretie, je to nákladné: všetci títo ľudia musia robiť užitočnejšiu prácu. Nakoniec ľudský faktor: ako presne sa meria teplota, ako pravidelne sa to deje?
A to je len jeden z dôvodov, prečo sa manažéri závodov a zariadení vážne zaujímajú o minimalizáciu vplyvu ľudského faktora na technické procesy.
Ide o prvú užitočnú prípadovú štúdiu možného využitia internetu vecí vo výrobe.
Druhým je ovládanie vibrácií. Zariadenie má elektromotory a musí sa vykonávať kontrola vibrácií. Zatiaľ sa to robí rovnako, ručne – raz denne ľudia chodia okolo a pomocou špeciálnych prístrojov merajú úroveň vibrácií, aby sa uistili, že je všetko v poriadku. Je to opäť strata času a ľudských zdrojov, opäť vplyv ľudského faktora na správnosť a frekvenciu takýchto kôl, ale najdôležitejšou nevýhodou je, že s takýmito údajmi nemôžete pracovať, pretože prakticky neexistujú žiadne údaje na spracovanie a nie je možné prejsť na servis dynamických zariadení na základe stavu.
A to je teraz jeden z hlavných trendov v tomto odvetví – prechod od bežnej údržby k údržbe založenej na stave, pri správnej organizácii ktorej sú udržiavané aktívne a podrobné záznamy o prevádzkových hodinách zariadenia a plná kontrola jeho aktuálneho stavu. Napríklad, keď príde čas na kontrolu čerpadiel, skontrolujete ich parametre a uvidíte, že počas tejto doby čerpadlo A stihlo nazhromaždiť požadovaný počet hodín motora na údržbu, ale čerpadlo B ešte nie, čo znamená, že nemôže“ ešte nie je v servise, je príliš skoro.
Vo všeobecnosti je to ako výmena oleja v aute každých 15 000 kilometrov. Niekto to zvládne za šesť mesiacov, niekomu to bude trvať rok a niekomu to bude trvať ešte dlhšie, podľa toho, ako aktívne sa konkrétne auto používa.
Rovnako je to aj s lodičkami. Navyše je tu druhá premenná, ktorá ovplyvňuje potrebu údržby – história indikátorov vibrácií. Povedzme, že história vibrácií bola v poriadku, čerpadlo tiež ešte nefungovalo podľa hodín, čo znamená, že ho ešte nemusíme opravovať. A ak história vibrácií nie je normálna, potom musí byť takéto čerpadlo servisované aj bez prevádzkových hodín. A naopak - s vynikajúcou históriou vibrácií ho servisujeme, ak boli odpracované hodiny.
Ak toto všetko zohľadníte a budete vykonávať údržbu týmto spôsobom, môžete znížiť náklady na servis dynamických zariadení o 20 alebo dokonca 30 percent. Vzhľadom na rozsah výroby ide o veľmi významné čísla, bez straty kvality a bez ohrozenia úrovne bezpečnosti. A toto je hotový prípad využitia IIoT v podniku.
Existuje tiež veľa počítadiel, z ktorých sa teraz informácie zhromažďujú manuálne („Išiel som, pozrel som a zapísal“). Je tiež efektívnejšie podávať toto všetko online, aby ste v reálnom čase videli, čo sa používa a ako. Tento prístup výrazne pomôže pri riešení otázky využívania energetických zdrojov: ak poznáte presné údaje o spotrebe, môžete do potrubia A dodať viac pary ráno a viac pary do potrubia B večer. Koniec koncov, teraz sú vykurovacie stanice stavané s veľkou rezervou, aby boli všetky komponenty presne zásobované teplom. Môžete však stavať nie s rezervami, ale múdro a optimálne rozdeľovať zdroje.
Toto je módne rozhodnutie založené na údajoch, keď sa rozhodnutia prijímajú na základe plnohodnotnej práce so zozbieranými údajmi. Cloudy a analytika sú dnes obzvlášť populárne, na Open Innovations sa tento rok veľa hovorilo o veľkých dátach a cloudoch. Každý je pripravený s veľkými dátami pracovať, spracovávať ich, uchovávať, no najskôr treba dáta zozbierať. Menej sa o tom hovorí. V súčasnosti je veľmi málo hardvérových startupov.
Tretím prípadom internetu vecí je sledovanie personálu, navigácia v obvode atď. Používame to na sledovanie pohybu zamestnancov a monitorovanie zakázaných oblastí. V zóne sa napríklad vykonávajú nejaké práce, počas ktorých by sa v nej nemali nachádzať cudzie osoby – a je možné to vizuálne kontrolovať v reálnom čase. Alebo šiel linkár skontrolovať pumpu, je s ňou už dlho a nehýbe sa – možno sa človeku zle stalo a potrebuje pomoc.
O normách
Ďalším problémom je, že neexistujú žiadni integrátori pripravení robiť riešenia pre priemyselný internet vecí. Pretože v tejto oblasti stále neexistujú žiadne zavedené štandardy.
Napríklad ako je to u nás doma: máme wifi router, do inteligentnej domácnosti si dokúpite niečo iné - rýchlovarnú kanvicu, zásuvku, IP kameru či žiarovky - to všetko pripojte k existujúcej wifi a všetko bude fungovať . Určite to pôjde, pretože wifi je štandard, ktorému je všetko prispôsobené.
Ale v oblasti riešení pre podniky štandardy tejto úrovne prevalencie neexistujú. Faktom je, že samotná základňa komponentov sa stala cenovo dostupnou relatívne nedávno, čo umožnilo hardvéru na takejto základni konkurovať ľudským zdrojom.
Ak porovnáme vizuálne, čísla budú približne rovnaké.
Jeden senzor automatizovaného riadiaceho systému na priemyselné použitie stojí približne 2000 dolárov.
Jeden snímač LoRaWAN stojí 3-4 tisíc rubľov.
Pred 10 rokmi existovali iba automatizované systémy riadenia procesov, bez alternatív, LoRaWAN sa objavil pred 5 rokmi.
Senzory LoRaWAN však nemôžeme len tak vziať a používať v našich podnikoch
Výber technológie
S domácou wifi je všetko jasné, s kancelárskym vybavením je všetko približne rovnaké.
Neexistujú žiadne populárne a bežne používané štandardy z hľadiska IoT v priemysle. Samozrejme, existuje množstvo rôznych priemyselných noriem, ktoré si spoločnosti vyvíjajú pre seba.
Vezmime si napríklad bezdrôtový HART, ktorý vyrobili chalani z Emersonu - tiež 2,4 GHz, takmer rovnaká wifi. Oblasť takéhoto pokrytia z bodu do bodu je 50-70 metrov. Keď si uvedomíte, že plocha našich inštalácií presahuje veľkosť niekoľkých futbalových ihrísk, je to smutné. A jedna základňová stanica v tomto prípade dokáže s istotou obslúžiť až 100 zariadení. A teraz pripravujeme novú inštaláciu, v počiatočných fázach je už viac ako 400 senzorov.
A potom je tu NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), ktorý poskytujú mobilní operátori. A opäť nie na použitie vo výrobe – po prvé je to jednoducho drahé (operátor si účtuje prevádzku) a po druhé, vytvára príliš silnú závislosť od telekomunikačných operátorov. Ak potrebujete nainštalovať takéto snímače v priestoroch, ako je bunker, kde nie je komunikácia, a potrebujete tam nainštalovať ďalšie zariadenia, budete musieť kontaktovať operátora za poplatok a s nepredvídateľnými lehotami na vykonanie príkazu na pokrytie objekt so sieťou.
Na stránkach nie je možné používať čisto wifi. Dokonca aj domáce kanály sú zablokované na frekvenciách 2,4 GHz aj 5 GHz a máme výrobné miesto s obrovským množstvom senzorov a zariadení, a nie len pár počítačov a mobilných telefónov na byt.
Samozrejme, existujú vlastné štandardy rozumnej kvality. Ale to nefunguje, keď budujeme sieť s mnohými rôznymi zariadeniami, potrebujeme jeden štandard a nie niečo uzavreté, čo nás opäť urobí závislými od jedného alebo druhého dodávateľa.
Aliancia LoRaWAN sa preto javí ako veľmi dobré riešenie, technológia sa aktívne rozvíja a podľa mňa má šancu dorásť do plnohodnotného štandardu. Po rozšírení frekvenčného rozsahu RU868 máme viac kanálov ako v Európe, čo znamená, že sa vôbec nemusíme starať o kapacitu siete, vďaka čomu je LoRaWAN vynikajúcim protokolom na periodický zber parametrov, povedzme raz za 10 minút. alebo raz za hodinu.
V ideálnom prípade potrebujeme prijímať údaje z niekoľkých senzorov raz za 10 minút, aby sme si zachovali normálny dohľadový obraz, zhromažďovali údaje a všeobecne monitorovali stav zariadení. A v prípade linemanov sa táto frekvencia rovná prinajlepšom hodine.
Čo ešte chýba?
Nedostatok dialógu
Medzi vývojármi hardvéru a petrochemickými zákazníkmi či odberateľmi ropy a zemného plynu chýba dialóg. A ukazuje sa, že IT špecialisti robia z IT hľadiska výborný hardvér, ktorý sa nedá masovo využiť v petrochemickej výrobe.
Napríklad kus hardvéru na LoRaWAN na meranie teploty potrubia: zaveste ho na potrubie, pripevnite svorkou, zaveste rádiový modul, zatvorte kontrolný bod – a je to.
IT vybavenie je absolútne vyhovujúce, ale existujú problémy pre priemysel.
Batéria 3400 mAh. Samozrejme, nie je to najjednoduchšie, tu je to tionylchlorid, ktorý mu dáva schopnosť pracovať pri -50 a nestratiť kapacitu. Ak z takéhoto senzora posielame informácie raz za 10 minút, vybije batériu za šesť mesiacov. Na vlastnom riešení nie je nič zlé – odskrutkujte snímač a každých šesť mesiacov vložte novú batériu za 300 rubľov.
Čo ak ide o desaťtisíce senzorov na obrovskom mieste? Zaberie to obrovské množstvo času. Odstránením človekohodín strávených prechádzkami získame rovnaké množstvo času na údržbu systému.
Pomerne zjavným riešením problému je inštalácia batérie nie za 300 rubľov, ale za 1000 19, ale za 000 5 mAh, bude sa musieť meniť raz za XNUMX rokov. Toto je fajn. Áno, to mierne zvýši cenu samotného snímača. Ale priemysel si to môže dovoliť a priemysel to naozaj potrebuje.
Nikto nie je casdev, takže nikto nevie o potrebách priemyslu.
A o tom hlavnom
A čo je najdôležitejšie, narážajú práve na banálny nedostatok dialógu. Petrochémia je výroba a dosť nebezpečná je výroba, kde je možný scenár lokálneho úniku plynu a vzniku výbušného mraku. Preto všetky zariadenia bez výnimky musia byť odolné voči výbuchu. A mať príslušné certifikáty ochrany proti výbuchu v súlade s ruskou normou TR TS 012/2011.
Vývojári o tom jednoducho nevedia. A ochrana proti výbuchu nie je parameter, ktorý sa dá jednoducho pridať k takmer hotovému zariadeniu, ako napríklad pár prídavných LED. Je potrebné prerobiť všetko od samotnej dosky a obvodu až po izoláciu vodičov.
Čo robiť
Je to jednoduché – komunikovať. Sme pripravení na priamy dialóg, volám sa Vasily Ezhov, majiteľ produktu IoT v SIBUR, môžete mi tu napísať do osobnej správy alebo emailom - [chránené e-mailom]. Máme pripravené technické špecifikácie, všetko vám povieme a ukážeme, aké vybavenie a prečo potrebujeme a na čo treba brať ohľad.
Práve teraz už staviame množstvo projektov na LoRaWAN v zelenej zóne (kde ochrana proti výbuchu nie je pre nás povinným parametrom), pozeráme sa, ako to je vo všeobecnosti a či je LoRaWAN vhodný na riešenie problémov na stupnica. Veľmi sa nám to páčilo na malých testovacích sieťach, teraz budujeme sieť s vysokou hustotou senzorov, kde je plánovaných cca 400 senzorov na jednu inštaláciu. Z hľadiska množstva pre LoRaWAN to nie je veľa, ale z hľadiska hustoty siete je to už trochu veľa. Poďme si to teda overiť.
Na množstve high-tech výstav odo mňa výrobcovia hardvéru prvýkrát počuli o ochrane proti výbuchu a jej nevyhnutnosti.
Ide teda v prvom rade o komunikačný problém, ktorý chceme vyriešiť. Sme veľmi za cusdev, je užitočný a výhodný pre všetky strany, zákazník dostane potrebný hardvér pre svoje potreby a vývojár nestráca čas vytváraním niečoho nepotrebného alebo úplným prerábaním existujúceho hardvéru od základov.
Ak už niečo podobné robíte a ste pripravení expandovať do ropného, plynárenského a petrochemického sektora, napíšte nám.
Zdroj: hab.com