Wenn es um die Prozessautomatisierung in der petrochemischen Industrie geht, wird häufig das Stereotyp ausgelöst, dass die Produktion komplex ist, was bedeutet, dass dort dank der Prozessleitsysteme alles, was erreicht werden kann, automatisiert wird. Eigentlich nicht ganz so.
Die petrochemische Industrie ist zwar recht gut automatisiert, dies betrifft jedoch den wichtigsten technologischen Prozess, bei dem die Automatisierung und Minimierung des menschlichen Faktors von entscheidender Bedeutung sind. Alle begleitenden Prozesse werden aufgrund der hohen Kosten für Prozesssteuerungslösungen nicht automatisiert und im manuellen Modus ausgeführt. Daher ist eine Situation, in der ein Mitarbeiter alle paar Stunden manuell prüft, ob ein bestimmtes Rohr ordnungsgemäß beheizt ist, ob der erforderliche Schalter eingeschaltet und das Ventil eingefahren ist oder ob das Vibrationsniveau des Lagers normal ist.
Die meisten unkritischen Prozesse sind nicht automatisiert, dies kann jedoch mithilfe der Technologien des Internet der Dinge erfolgen, nicht mithilfe des Prozesssteuerungssystems.
Leider gibt es ein Problem - die Kommunikationslücke zwischen Kunden aus der petrochemischen Industrie und den Eisenentwicklern selbst, die keine Kunden in der Öl- und Gasindustrie haben und dementsprechend keine Informationen über die Ausrüstungsanforderungen für den Einsatz in aggressiven, explosiven Gebieten in rauen Klimazonen erhalten Bedingungen usw.
In diesem Beitrag werden wir über dieses Problem sprechen und wie man es löst.
IoT in der Petrochemie
Um einige Parameter zu überprüfen, verwenden wir Umwege zum Zweck der visuellen und taktilen Inspektion unkritischer Installationsknoten. Eines der häufigsten Probleme ist die Dampfversorgung. Dampf ist ein Kühlmittel für viele petrochemische Prozesse und wird über lange Rohre von der Heizstation zur endgültigen Einheit geleitet. Es sollte bedacht werden, dass sich unsere Pflanzen und Pflanzen in ziemlich schwierigen klimatischen Bedingungen befinden, die Winter in Russland streng sind und manchmal einige Rohre zu frieren beginnen.
Daher muss gemäß den Vorschriften ein bestimmtes Personal einmal pro Stunde Runden drehen und die Temperatur der Rohre messen. Auf der Skala der gesamten Anlage - das ist eine große Anzahl von Menschen, die dies fast tun - gehen sie und berühren die Rohre.
Erstens ist es unpraktisch: Die Temperaturen sind niedrig und Sie müssen weit gehen. Zweitens ist es auf diese Weise unmöglich, die Daten des Prozesses zu sammeln und insbesondere zu verwenden. Drittens ist es teuer: Alle diese Leute sollten nützlichere Arbeit leisten. Schließlich der menschliche Faktor: Wie genau wird die Temperatur gemessen, wie regelmäßig geschieht dies?
Und dies ist nur einer der Gründe, warum die Manager von Fabriken und Werken sehr ernsthaft besorgt sind, die Auswirkungen des menschlichen Faktors auf technologische Prozesse zu minimieren.
Dies ist der erste nützliche Fall möglicher IoT-Anwendungen in der Produktion.
Die zweite ist die Vibrationskontrolle. Das Gerät verfügt über Elektromotoren und es muss eine Vibrationskontrolle durchgeführt werden. Es wird immer noch auf die gleiche Weise manuell durchgeführt - einmal am Tag gehen die Leute herum und messen mit speziellen Instrumenten den Vibrationspegel, um sicherzustellen, dass alles in Ordnung ist. Dies ist wiederum eine Verschwendung von Zeit und Personal, wiederum der Einfluss des menschlichen Faktors auf die Richtigkeit und Häufigkeit solcher Umwege. Das wichtigste Minus ist jedoch, dass Sie nicht mit solchen Daten arbeiten können, da praktisch keine Daten für die Verarbeitung vorhanden sind und es unmöglich ist, auf die Wartung dynamischer Geräte umzuschalten.
Und jetzt ist dies einer der Haupttrends in der Branche - der Übergang von der routinemäßigen Wartung zur aktuellen Wartung, bei dessen ordnungsgemäßer Organisation eine aktive und detaillierte Abrechnung der Betriebszeit der Geräte und die vollständige Kontrolle über den aktuellen Zustand erhalten bleiben. Wenn es beispielsweise Zeit ist, die Pumpen zu überprüfen, überprüfen Sie ihre Parameter und stellen fest, dass Pumpe A die für die Wartung erforderliche Anzahl von Betriebsstunden erreicht hat und Pumpe B noch nicht empfangen wurde. Dies bedeutet, dass sie noch unbeaufsichtigt bleiben kann. Es ist zu früh.
Im Allgemeinen als Ölwechsel in einem Auto alle 15.000 Kilometer. Jemand kann es sechs Monate lang stürzen, jemand braucht ein Jahr und jemand braucht noch mehr Zeit, je nachdem, wie aktiv er ein bestimmtes Auto benutzt.
Gleiches gilt für Pumpen. Außerdem gibt es eine zweite Variable, die sich auf den Wartungsbedarf auswirkt - die Historie der Vibrationsindikatoren. Angenommen, die Vibrationshistorie war in Ordnung, die Pumpe wurde noch nicht von der Uhr betrieben, was bedeutet, dass wir noch keine Wartung durchführen. Und wenn die Geschichte der Vibrationen nicht normal ist, muss eine solche Pumpe auch dann gewartet werden, wenn die Stunden nicht laufen. Und umgekehrt - mit einer ausgezeichneten Geschichte von Schwingungen dienen wir, wenn sich die Stunden angesammelt haben.
Wenn all dies berücksichtigt und auf diese Weise gewartet wird, können die Kosten für die Wartung dynamischer Geräte um 20 oder sogar 30 Prozent gesenkt werden. In Anbetracht des Produktionsumfangs sind dies sehr bedeutende Zahlen, ohne Qualitätsverlust und ohne Beeinträchtigung der Sicherheit. Und dies ist ein vorgefertigter Fall für die Verwendung von IIoT im Unternehmen.
Und es gibt auch viele Zähler, von denen Informationen jetzt manuell abgerufen werden ("ging runter - sah aus - schrieb auf"). Es ist auch effizienter, es online zu warten und in Echtzeit zu sehen, was und wie verwendet wird. Ein solcher Ansatz hilft bei der Lösung des Problems des Energieverbrauchs erheblich: Wenn Sie die genauen Verbrauchswerte kennen, können Sie beispielsweise morgens mehr Dampf an Rohr A und abends mehr Dampf an Rohr B liefern. Schließlich werden die Kraftwerke jetzt mit einem großen Spielraum gebaut, um alle Knoten genau mit Wärme zu versorgen. Und Sie können nicht mit einer Marge bauen, sondern rational und optimal Ressourcen zuweisen.
Dies ist die modische datengesteuerte Entscheidung, wenn Entscheidungen auf der Grundlage einer umfassenden Arbeit mit den von ihnen gesammelten Daten getroffen werden. Clouds und Analytics sind heute besonders beliebt. Die diesjährigen Open Innovations sprachen viel über Bigdates und Clouds. Jeder ist bereit, mit den BigData zu arbeiten, sie zu verarbeiten, zu speichern, aber zuerst müssen die Daten gesammelt werden. Das wird weniger gesagt. Derzeit gibt es nur sehr wenige Hardware-Starts.
Der dritte IoT-Fall ist Personalverfolgung, Perimeternavigation und mehr. Wir verwenden dies, um Mitarbeiterbewegungen und geschlossene Bereiche zu überwachen. Beispielsweise werden einige Arbeiten in der Zone ausgeführt, in der sich keine Außenstehenden befinden sollten - und es besteht die Möglichkeit, dies in Echtzeit visuell zu steuern. Oder der Lineman hat die Pumpe überprüft und ist schon lange bei ihm und bewegt sich nicht - vielleicht ist die Person krank geworden, ich brauche Hilfe.
Über Standards
Ein weiteres Problem ist, dass es keine Integratoren gibt, die bereit sind, Lösungen für das industrielle IoT zu finden. Denn in diesem Bereich gibt es noch keine etablierten Standards.
Zum Beispiel, wie ist es zu Hause: Es gibt einen WLAN-Router, Sie können etwas anderes für ein Smart Home kaufen - einen Wasserkocher, eine Steckdose, eine IP-Kamera oder Glühbirnen - verbinden Sie all dies mit Ihrem vorhandenen WLAN, und es wird funktionieren. Es wird sicher funktionieren, denn WLAN ist der Standard, unter dem alles eingesperrt ist.
Im Bereich der Lösungen für Unternehmen gibt es jedoch keine Standards für diese Prävalenz. Tatsache ist, dass die Komponentenbasis selbst in jüngster Zeit erschwinglich geworden ist, was es den Drüsen auf einer solchen Basis ermöglichte, mit den Humanressourcen zu konkurrieren.
Wenn Sie visuell vergleichen, liegen die Zahlen in etwa auf dieser Skala.
Ein Sensor für ein industrielles Steuerungssystem kostet etwa 2.000 US-Dollar.
Ein LoRaWAN-Sensor - 3-4 Tausend Rubel.
Vor 10 Jahren gab es in der Regel nur Prozessleitsysteme, ohne Alternativen erschien LoRaWAN vor ca. 5 Jahren.
Wir können LoRaWAN-Sensoren jedoch nicht nur in allen Unternehmen einsetzen und verwenden
Technologieauswahl
Mit WLAN zu Hause ist alles klar, mit Bürogeräten ist alles ungefähr gleich.
In der Branche gibt es keine gängigen und häufig verwendeten Standards für das Internet der Dinge. Natürlich gibt es eine Reihe verschiedener Industriestandards, die Unternehmen für sich selbst entwickeln.
Nehmen wir zum Beispiel das drahtlose HART, das von den Jungs von Emerson hergestellt wurde - ebenfalls 2,4 GHz, fast das gleiche WLAN. Die Fläche einer solchen Abdeckung von Punkt zu Punkt beträgt 50-70 Meter. Angesichts der Tatsache, dass die Fläche unserer Einrichtungen die Größe mehrerer Fußballfelder überschreitet, wird es traurig. Ja, und eine Basisstation kann in diesem Fall sicher bis zu 100 Geräte bedienen. Und jetzt rüsten wir eine neue Installation aus, es gibt bereits in der Anfangsphase mehr als 400 Sensoren.
Und es gibt NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), das von Mobilfunkbetreibern bereitgestellt wird. Und wieder nicht für den Einsatz in der Produktion - erstens ist es banal teuer (der Betreiber erhebt eine Gebühr für den Verkehr), und zweitens entsteht eine zu große Abhängigkeit von Telekommunikationsbetreibern. Wenn Sie solche Sensoren in Räumen wie einem Bunker platzieren müssen, in denen die Verbindung nicht aufgefangen wird, und zusätzliche Geräte dort installieren müssen, müssen Sie sich gegen eine Gebühr und mit unvorhersehbaren Fristen an den Betreiber wenden, um den Auftrag zur Abdeckung des Anlagennetzwerks zu erfüllen.
Es ist unmöglich, reines WLAN auf den Websites zu verwenden. Sogar die Heimkanäle sind mit 2,4 GHz, 5 GHz verstopft, und wir haben eine Produktionsstätte mit einer großen Anzahl von Sensoren und Geräten und nicht nur ein paar Computern und Handys pro Wohnung.
Natürlich gibt es proprietäre Standards für gesunde Qualität. Dies funktioniert jedoch nicht, wenn wir ein Netzwerk mit vielen verschiedenen Geräten aufbauen. Wir benötigen einen einzigen Standard und nichts Geschlossenes, was uns wiederum in die Abhängigkeit von dem einen oder anderen Lieferanten treibt.
Daher scheint die LoRaWAN-Allianz ein sehr guter Ausweg zu sein, die Technologie entwickelt sich aktiv und hat meiner Meinung nach jede Chance, zu einem vollwertigen Standard zu wachsen. Nach der Erweiterung des Frequenzbereichs von RU868 haben wir mehr Kanäle als in Europa. Dies bedeutet, dass Sie die Netzwerkkapazität nicht scheuen können. Dies macht LoRaWAN zu einem hervorragenden Protokoll für die regelmäßige Erfassung von Parametern, beispielsweise alle 10 Minuten oder einmal pro Stunde.
Idealerweise müssen wir von einer Reihe von Sensoren alle 10 Minuten Daten empfangen, um ein normales Beobachtungsbild zu erstellen, Daten zu sammeln und im Allgemeinen den Zustand des Geräts zu überwachen. Und bei Crawlern entspricht diese Frequenz bestenfalls einer Stunde.
Was fehlt noch?
Mangel an Dialog
Es gibt nicht genug Dialog zwischen Hardwareentwicklern und Kunden aus der Petrochemie oder Öl und Gas. Und es stellt sich heraus, dass IT-Spezialisten Eisen herstellen, das in Bezug auf die IT hervorragend ist und in der petrochemischen Produktion nicht massiv eingesetzt werden kann.
Zum Beispiel ein Stück Eisen auf LoRaWAN zum Messen der Temperatur von Rohren: Hängen Sie es an das Rohr, befestigen Sie es mit einem Kabelbinder, hängen Sie das Funkmodul auf, schließen Sie den Kontrollpunkt - und das ist alles.
IT-Ausrüstung ist absolut geeignet, aber es gibt Probleme für die Branche.
3400 mAh Batterie Natürlich ist nicht das einfachste Thionylchlorid hier, was ihr die Möglichkeit gibt, bei -50 zu arbeiten und nicht an Kapazität zu verlieren. Wenn wir alle 10 Minuten Informationen von einem solchen Sensor senden, wird die Batterie in sechs Monaten entladen. In der stückweisen Lösung ist es in Ordnung - ich habe den Sensor abgeschraubt und alle sechs Monate eine neue Batterie für 300 Rubel eingelegt.
Und wenn es Zehntausende von Sensoren auf einer riesigen Plattform sind? Es wird sehr viel Zeit in Anspruch nehmen. Durch das Entfernen der umgangenen Arbeitsstunden erhalten wir die gleiche Zeit für die Systemwartung.
Eine ziemlich offensichtliche Lösung für das Problem besteht darin, die Batterie nicht für 300 Rubel, sondern für 1000, sondern für 19.000 mAh einzusetzen. Sie muss alle 5 Jahre gewechselt werden. Es ist in Ordnung. Ja, dies erhöht die Kosten des Sensors selbst geringfügig. Aber die Industrie kann es sich leisten und die Industrie braucht es wirklich.
Niemand ist casdev, also weiß niemand über die Bedürfnisse der Branche Bescheid.
Und über die Hauptsache
Und vor allem, worüber sie gerade wegen des banalen Mangels an Dialog stolpern. Petrochemie ist Produktion, und die Produktion ist ziemlich gefährlich, wenn ein Szenario lokaler Gasleckage und der Bildung einer explosiven Wolke möglich ist. Daher müssen alle Geräte ausnahmslos explosionsgeschützt sein. Und über die entsprechenden Explosionsschutzbescheinigungen gemäß der russischen Norm 012/2011 verfügen.
Entwickler wissen einfach nichts davon. Und Explosionsschutz ist kein Parameter, der einfach zu einem fast fertigen Gerät hinzugefügt werden kann, wie z. B. ein paar zusätzliche LEDs. Es ist notwendig, alles von der Platine selbst und der Schaltung bis zur Isolierung der Drähte zu wiederholen.
Was zu tun ist
Alles ist einfach - zu kommunizieren. Wir sind bereit für einen direkten Dialog. Mein Name ist Vasily Ezhov, der Eigentümer des IoT-Produkts in SIBUR. Sie können mir hier per PM oder per E-Mail schreiben - ezhovvs@sibur.ru. Wir haben TK fertig, wir werden Ihnen alles erzählen und zeigen, was und warum wir Ausrüstung benötigen und was berücksichtigt werden muss.
Derzeit bauen wir bereits eine Reihe von Projekten auf LoRaWAN in der grünen Zone (wo Explosionsschutz kein Muss ist). Wir untersuchen, wie es im Allgemeinen ist und ob LoRaWAN für die Lösung von Aufgaben in einem solchen Maßstab geeignet ist. Die kleinen Testnetzwerke haben uns sehr gut gefallen. Jetzt bauen wir ein Netzwerk mit einer hohen Sensordichte auf, in dem etwa 400 Sensoren für eine Installation geplant sind. In Bezug auf die Menge für LoRaWAN ist dies nicht viel, aber in Bezug auf die Netzwerkdichte ist es bereits ein bisschen viel. Also probier es aus.
Auf einer Reihe von Hightech-Ausstellungen von mir hörten die Hersteller der Drüsen zum ersten Mal allgemein von Explosionsschutz und seiner Notwendigkeit.
Das ist also zuallererst das Kommunikationsproblem, das wir lösen wollen. Wir sind sehr stark für cusdev, es ist nützlich und vorteilhaft für alle Beteiligten, der Kunde erhält die notwendige Hardware für seine Bedürfnisse und der Entwickler verschwendet keine Zeit damit, etwas Unnötiges zu erstellen oder die vorhandene Hardware von Grund auf neu zu erstellen.
Wenn Sie bereits etwas Ähnliches tun und bereit sind, auf die Bereiche Öl und Gas sowie Petrochemie zu expandieren, schreiben Sie uns einfach.