Pri avtomatizaciji procesov v petrokemični industriji pogosto pride v poštev stereotip, da je proizvodnja kompleksna, kar pomeni, da je tam avtomatizirano vse, kar je dosegljivo, zahvaljujoč avtomatskim sistemom vodenja procesov. Pravzaprav ne čisto tako.
Petrokemična industrija je res precej dobro avtomatizirana, vendar gre za osrednji tehnološki proces, kjer sta avtomatizacija in minimizacija človeškega faktorja kritična. Vsi s tem povezani procesi niso avtomatizirani zaradi visokih stroškov rešitev za avtomatsko vodenje procesov in se izvajajo ročno. Torej je situacija, ko zaposleni vsakih nekaj ur ročno preveri, ali je ta ali ona cev pravilno ogreta, ali je potrebno stikalo vklopljeno in ali je ventil umaknjen, ali je raven vibracij ležaja normalna - to je normalno .
Večina nekritičnih procesov ni avtomatiziranih, vendar je to mogoče narediti s tehnologijami interneta stvari namesto z avtomatiziranimi sistemi za nadzor procesov.
Na žalost je tukaj problem - vrzel v komunikaciji med kupci iz petrokemične industrije in samimi razvijalci železa, ki nimajo strank v naftni in plinski industriji in posledično ne prejemajo informacij o zahtevah za opremo za uporabo v agresivnih, eksplozivnih območjih, v težkih podnebnih razmerah itd.
V tej objavi bomo govorili o tej težavi in kako jo rešiti.
IoT v petrokemičnih izdelkih
Za preverjanje nekaterih parametrov uporabljamo sprehode z namenom vizualnega in tipnega pregleda nekritičnih komponent instalacije. Ena izmed pogostih težav je povezana z dovodom pare. Para je hladilno sredstvo za številne petrokemične procese in se od toplarne do končnega vozlišča dovaja po dolgih ceveh. Upoštevati je treba, da se naše tovarne in naprave nahajajo v precej težkih podnebnih razmerah, zime v Rusiji so ostre in včasih nekatere cevi začnejo zmrzovati.
Zato mora določeno osebje po predpisih enkrat na uro opraviti obhod in izmeriti temperaturo cevi. V obsegu celotnega obrata je to veliko število ljudi, ki skorajda ne počnejo drugega, kot da hodijo okoli in se dotikajo cevi.
Prvič, neprijetno je: temperature so lahko nizke in hoditi morate daleč. Drugič, na ta način je nemogoče zbirati in predvsem uporabljati podatke o procesu. Tretjič, drago je: vsi ti ljudje morajo opravljati bolj koristno delo. Na koncu še človeški dejavnik: kako natančno se meri temperatura, kako redno se to dogaja?
In to je le eden od razlogov, zakaj so vodje obratov in inštalacij zelo resno zaskrbljeni, da bi zmanjšali vpliv človeškega faktorja na tehnične procese.
To je prva uporabna študija primera možne uporabe interneta stvari v proizvodnji.
Drugi je nadzor vibracij. Oprema ima elektromotorje, zato je treba izvesti nadzor vibracij. Zaenkrat poteka enako, ročno - enkrat na dan se ljudje sprehajajo in s posebnimi instrumenti merijo stopnjo tresljajev, da se prepričajo, ali je vse v redu. To je spet izguba časa in človeških virov, spet vpliv človeškega faktorja na pravilnost in pogostost takšnih obhodov, najpomembnejša slabost pa je ta, da s takšnimi podatki ne moreš delati, ker praktično ni podatkov za obdelavo in nemogoče je preiti na servisiranje dinamične opreme glede na stanje.
In to je zdaj eden glavnih trendov v panogi – prehod od rutinskega vzdrževanja k vzdrževanju po stanju, s pravilno organizacijo katerega se vzdržuje aktivna in podrobna evidenca obratovalnih ur opreme ter popoln nadzor nad njenim trenutnim stanjem. Na primer, ko pride čas za pregled črpalk, preverite njihove parametre in vidite, da je v tem času črpalka A uspela zbrati potrebno število ur motorja za servis, črpalka B pa še ne, kar pomeni, da lahko servis še ni, je še prezgodaj.
Na splošno je to tako, kot da bi olje v avtomobilu menjali vsakih 15 kilometrov. Nekdo to zmore v šestih mesecih, drugi bo trajalo eno leto, tretji še dlje, odvisno od tega, kako aktivno se določen avto uporablja.
Enako je s črpalkami. Poleg tega obstaja še ena spremenljivka, ki vpliva na potrebo po vzdrževanju - zgodovina indikatorjev vibracij. Recimo, da je bila zgodovina tresljajev v redu, črpalka tudi do ure še ni delala, kar pomeni, da nam je še ni treba servisirati. In če zgodovina vibracij ni normalna, potem je treba takšno črpalko servisirati tudi brez delovnih ur. In obratno - z odlično zgodovino vibracij ga servisiramo, če so bile opravljene ure.
Če vse to upoštevate in tako izvajate vzdrževanje, lahko stroške servisiranja dinamične opreme znižate za 20 ali celo 30 odstotkov. Glede na obseg proizvodnje so to zelo pomembne številke, brez izgube kakovosti in brez ogrožanja ravni varnosti. In to je že pripravljen primer za uporabo IIoT v podjetju.
Veliko je tudi števcev, s katerih se podatki zdaj zbirajo ročno (»šel sem, pogledal, zapisal«). Prav tako je bolj učinkovito vse to servirati na spletu, da se v realnem času vidi, kaj se uporablja in kako. Ta pristop bo zelo pomagal pri reševanju vprašanja porabe energetskih virov: če poznate natančne številke porabe, lahko na primer dovajate več pare v cev A zjutraj in več pare v cev B zvečer. Navsezadnje so zdaj toplotne postaje zgrajene z veliko rezervo, da bi natančno zagotovile vse komponente s toploto. Lahko pa ne gradite z rezervami, ampak pametno, z optimalno porazdelitvijo virov.
To je modna podatkovno vodena odločitev, ko se odločitve sprejemajo na podlagi polnega dela z zbranimi podatki. Danes so še posebej priljubljeni oblaki in analitika, letos je bilo na Odprtih inovacijah veliko govora o velikih podatkih in oblakih. Vsi so pripravljeni delati z velikimi podatki, jih obdelovati, hraniti, a podatke je treba najprej zbrati. O tem se bolj malo govori. Dandanes je zelo malo zagonov strojne opreme.
Tretji primer IoT je sledenje osebju, navigacija po območju itd. To uporabljamo za sledenje gibanju zaposlenih in nadzor območij z omejenim dostopom. V coni se na primer izvajajo nekatera dela, med katerimi ne bi smeli biti tujci - in to je mogoče vizualno nadzorovati v realnem času. Ali pa je delavec šel preverit črpalko in je že dolgo z njo in se ne premakne - morda je oseba zbolela in potrebuje pomoč.
O standardih
Druga težava je, da ni integratorjev, ki bi bili pripravljeni narediti rešitve za industrijski IoT. Ker na tem področju še vedno ni ustaljenih standardov.
Na primer, kako je doma: imamo wifi usmerjevalnik, lahko kupite še kaj za pametni dom - kotliček, vtičnico, IP kamero ali žarnice - vse to povežite na obstoječi wifi, pa bo vse delovalo. . Zagotovo bo šlo, saj je wifi standard po katerem je vse prilagojeno.
Toda na področju rešitev za podjetja standardi te stopnje razširjenosti ne obstajajo. Dejstvo je, da je sama komponentna baza relativno nedavno postala dostopna, kar je strojni opremi na takšni osnovi omogočilo konkurenco človeškim virom.
Če vizualno primerjamo, bodo številke približno enake.
En senzor avtomatiziranega nadzornega sistema za industrijsko uporabo stane približno 2000 USD.
En senzor LoRaWAN stane 3-4 tisoč rubljev.
Pred 10 leti so bili samo avtomatizirani sistemi za vodenje procesov, brez alternativ, LoRaWAN se je pojavil pred 5 leti.
Vendar senzorjev LoRaWAN ne moremo kar vzeti in uporabljati v vseh naših podjetjih
Izbira tehnologije
Z domačim wifi je vse jasno, s pisarniško opremo je vse približno enako.
V industriji ni priljubljenih in pogosto uporabljenih standardov v smislu interneta stvari. Obstaja seveda kup različnih industrijskih standardov, ki jih podjetja razvijejo zase.
Vzemimo za primer brezžični HART, ki so ga naredili fantje iz Emersona - tudi 2,4 GHz, skoraj enak wifi. Območje takšne pokritosti od točke do točke je 50-70 metrov. Ko pomislite, da površina naših instalacij presega velikost več nogometnih igrišč, postane žalostno. In ena bazna postaja v tem primeru lahko samozavestno servisira do 100 naprav. In zdaj postavljamo novo instalacijo, v začetnih fazah je že več kot 400 senzorjev.
In potem je tu še NB-IoT (ozkopasovni internet stvari), ki ga zagotavljajo mobilni operaterji. In spet, ne za uporabo v proizvodnji - prvič, preprosto je drago (operater zaračunava promet), in drugič, tvori premočno odvisnost od telekomunikacijskih operaterjev. Če morate takšne senzorje namestiti v prostore, kot je bunker, kjer ni komunikacije, in morate tam namestiti dodatno opremo, se boste morali obrniti na operaterja, za plačilo in z nepredvidljivimi roki za izvedbo naročila za kritje objekt z mrežo.
Na spletnih mestih je nemogoče uporabljati čisti wifi. Tudi domači kanali so moteni tako na 2,4 GHz kot na 5 GHz, imamo pa produkcijsko lokacijo z ogromno senzorjev in opreme, ne pa samo par računalnikov in mobilnih telefonov na stanovanje.
Seveda obstajajo lastniški standardi zdrave kakovosti. A to ne gre, ko gradimo omrežje z veliko različnimi napravami, potrebujemo enoten standard in ne nekaj zaprtega, zaradi česar bomo spet odvisni od enega ali drugega dobavitelja.
Zato se zdi zavezništvo LoRaWAN zelo dobra rešitev; tehnologija se aktivno razvija in ima po mojem mnenju vse možnosti, da zraste do polnopravnega standarda. Po razširitvi frekvenčnega območja RU868 imamo več kanalov kot v Evropi, kar pomeni, da nam sploh ni treba skrbeti za zmogljivost omrežja, zaradi česar je LoRaWAN odličen protokol za periodično zbiranje parametrov, recimo enkrat na 10 minut. ali enkrat na uro.
V idealnem primeru moramo prejeti podatke iz več senzorjev enkrat na 10 minut, da lahko vzdržujemo normalno sliko nadzora, zbiramo podatke in na splošno spremljamo stanje opreme. In v primeru linijskih policistov je ta frekvenca v najboljšem primeru enaka eni uri.
Kaj še manjka?
Pomanjkanje dialoga
Primanjkuje dialoga med razvijalci strojne opreme in petrokemijskimi ali naftnimi in plinskimi kupci. In izkazalo se je, da IT-strokovnjaki izdelujejo odlično strojno opremo z vidika IT, ki je ni mogoče množično uporabljati v petrokemični proizvodnji.
Na primer kos strojne opreme na LoRaWAN za merjenje temperature cevi: obesil na cev, pritrdil s sponko, obesil radijski modul, zaprl kontrolno točko - in to je to.
Informacijska oprema je popolnoma ustrezna, vendar obstajajo težave za industrijo.
Baterija 3400 mAh. Seveda ni najpreprostejši, tukaj je tionil klorid, ki mu daje možnost, da deluje pri -50 in ne izgubi zmogljivosti. Če pošiljamo podatke s takega senzorja enkrat na 10 minut, bo baterijo izpraznil v šestih mesecih. Nič ni narobe z rešitvijo po meri - odvijte senzor, vstavite novo baterijo za 300 rubljev vsakih šest mesecev.
Kaj pa, če je to več deset tisoč senzorjev na ogromnem mestu? To bo vzelo ogromno časa. Z odpravo delovnih ur, porabljenih za sprehode, dobimo enako količino časa za vzdrževanje sistema.
Dokaj očitna rešitev problema je namestitev baterije ne za 300 rubljev, ampak za 1000, ampak za 19 mAh, zamenjati jo bo treba enkrat na 000 let. To je v redu. Da, to bo nekoliko povečalo stroške samega senzorja. Toda industrija si to lahko privošči in industrija to resnično potrebuje.
Nihče ni casdev, zato nihče ne ve za potrebe industrije.
In o glavnem
In kar je najpomembneje, to, ob kar se spotikajo, je ravno zaradi banalnega pomanjkanja dialoga. Petrokemikalija je proizvodnja in proizvodnja je precej nevarna, kjer je možen scenarij lokalnega uhajanja plina in nastanek eksplozivnega oblaka. Zato mora biti vsa oprema brez izjeme varna proti eksploziji. In imeti ustrezne certifikate protieksplozijske zaščite v skladu z ruskim standardom TR TS 012/2011.
Razvijalci tega preprosto ne vedo. In protieksplozijska zaščita ni parameter, ki bi ga lahko preprosto dodali skoraj končani napravi, kot nekaj dodatnih LED. Ponoviti je treba vse od same plošče in vezja do izolacije žic.
Kaj storiti
Preprosto je – komunicirajte. Pripravljeni smo na neposreden dialog, moje ime je Vasily Ezhov, lastnik produkta IoT pri SIBUR-u, lahko mi pišete tukaj v osebnem sporočilu ali po e-pošti - [e-pošta zaščitena]. Imamo že pripravljene tehnične specifikacije, vse vam bomo povedali in pokazali, kakšno opremo potrebujemo in zakaj ter kaj je treba upoštevati.
Trenutno gradimo že vrsto projektov na LoRaWAN v zeleni coni (kjer protieksplozijska zaščita za nas ni obvezen parameter), gledamo, kako je na splošno in ali je LoRaWAN primeren za reševanje problemov na takih lestvica. Na majhnih testnih omrežjih nam je bilo zelo všeč, sedaj pa gradimo mrežo z visoko gostoto senzorjev, kjer je predvidenih okoli 400 senzorjev na eno instalacijo. Količinsko za LoRaWAN to ni veliko, glede na gostoto omrežja pa že malo. Torej preverimo.
Na številnih visokotehnoloških razstavah so proizvajalci strojne opreme od mene prvič slišali za protieksplozijsko zaščito in njeno nujnost.
Torej je to najprej komunikacijski problem, ki ga želimo rešiti. Zelo podpiramo cusdev, je koristen in koristen za vse strani, stranka prejme potrebno strojno opremo za svoje potrebe, razvijalec pa ne izgublja časa z ustvarjanjem nepotrebnega ali popolnoma predelavo obstoječe strojne opreme iz nič.
Če že počnete kaj podobnega in ste se pripravljeni razširiti v naftni, plinski in petrokemični sektor, nam le pišite.
Vir: www.habr.com