Cuando se trata de la automatización de procesos en la industria petroquímica, el estereotipo de que la producción es compleja a menudo se desencadena, lo que significa que todo lo que se puede alcanzar está automatizado allí gracias a los sistemas de control de procesos. En realidad no tanto.
La industria petroquímica está bastante bien automatizada, pero esto se aplica al proceso tecnológico principal, donde la automatización y la minimización del factor humano son críticas. Todos los procesos que lo acompañan no están automatizados debido al alto costo de las soluciones de control de procesos y se llevan a cabo en modo manual. Por lo tanto, una situación en la que una vez cada dos horas un empleado verifica manualmente si una tubería en particular se calienta adecuadamente, si el interruptor requerido está encendido y la válvula se retrae, o si el nivel de vibración del rodamiento es normal, es normal.
La mayoría de los procesos no críticos no están automatizados, pero esto se puede hacer con la ayuda de las tecnologías de Internet de las cosas, no con el sistema de control de procesos.
Desafortunadamente, hay un problema: la brecha en las comunicaciones entre los clientes de la industria petroquímica y los propios desarrolladores de hierro, que no tienen clientes en la industria del petróleo y el gas y, en consecuencia, no reciben información sobre los requisitos del equipo en términos de uso en áreas agresivas y explosivas, en condiciones climáticas adversas condiciones, etc.
En esta publicación hablaremos sobre este problema y cómo resolverlo.
IoT en petroquímicos
Para verificar algunos parámetros, utilizamos desvíos con el propósito de inspección visual y táctil de nodos de instalación no críticos. Uno de los problemas comunes es el suministro de vapor. El vapor es un refrigerante para muchos procesos petroquímicos, y se suministra desde la estación de calentamiento a la unidad final a través de largas tuberías. Debe tenerse en cuenta que nuestras plantas y plantas se encuentran en condiciones climáticas bastante difíciles, los inviernos en Rusia son severos y, a veces, algunas tuberías comienzan a congelarse.
Por lo tanto, de acuerdo con las regulaciones, cierto personal una vez por hora debe hacer rondas y medir la temperatura de las tuberías. En la escala de toda la planta, esta es una gran cantidad de personas que casi hacen esto, van y tocan las tuberías.
En primer lugar, es un inconveniente: las temperaturas son bajas y debes llegar lejos. En segundo lugar, de esta manera es imposible recopilar y, especialmente, utilizar los datos en el proceso. En tercer lugar, es costoso: todas estas personas deberían hacer un trabajo más útil. Finalmente, el factor humano: ¿con qué precisión se mide la temperatura, con qué frecuencia sucede esto?
Y esta es solo una de las razones por las cuales los gerentes de fábricas y plantas están muy preocupados por minimizar el impacto del factor humano en los procesos tecnológicos.
Este es el primer caso útil de posibles aplicaciones de IoT en producción.
El segundo es el control de vibraciones. El equipo tiene motores eléctricos y se debe realizar un control de vibración. Todavía se lleva a cabo de la misma manera, de forma manual: una vez al día, la gente va y usa instrumentos especiales para medir el nivel de vibración para asegurarse de que todo esté en orden. Esto es nuevamente una pérdida de tiempo y recursos humanos, nuevamente la influencia del factor humano en la corrección y frecuencia de tales desvíos, pero el inconveniente más importante es que no puede trabajar con dichos datos, porque prácticamente no hay datos para el procesamiento y es imposible cambiar al servicio de equipos dinámicos tal como está.
Y ahora esta es una de las principales tendencias en la industria: la transición del mantenimiento de rutina al mantenimiento tal como es, con una organización adecuada de las cuales, se mantiene una contabilidad activa y detallada del tiempo de operación del equipo y un control total de su estado actual. Por ejemplo, cuando es hora de revisar las bombas, usted verifica sus parámetros y ve que la bomba A ha logrado obtener la cantidad de horas de operación necesarias para el mantenimiento, y la bomba B aún no se ha recibido, lo que significa que todavía puede dejarse desatendida, es demasiado pronto.
En general, como un cambio de aceite en un automóvil cada 15,000 kilómetros. Alguien puede lanzarlo durante seis meses, alguien necesitará un año y alguien tomará aún más tiempo, dependiendo de qué tan activamente use un automóvil en particular.
Lo mismo con las bombas. Además, hay una segunda variable que afecta la necesidad de mantenimiento: el historial de indicadores de vibración. Supongamos que el historial de vibraciones estaba en orden, la bomba aún no ha sido operada por el reloj, lo que significa que todavía no estamos reparando. Y si el historial de vibraciones no es normal, entonces dicha bomba debe mantenerse incluso si las horas no están funcionando. Y viceversa, con un excelente historial de vibraciones, servimos si las horas se han acumulado.
Si todo esto se tiene en cuenta y se repara de esta manera, entonces es posible reducir el costo del servicio de equipos dinámicos en un 20, o incluso un 30 por ciento. Dada la escala de producción, estas son cifras muy significativas, sin pérdida de calidad y sin comprometer la seguridad. Y este es un caso listo para usar IIoT en la empresa.
Y también hay muchos contadores de los cuales la información ahora se toma manualmente ("bajó - miró - anotó"). También es más eficiente mantenerlo en línea, ver en tiempo real qué se usa y cómo. Tal enfoque será de gran ayuda para resolver el problema del uso de energía: conociendo las cifras exactas de consumo, puede suministrar más vapor a la tubería A por la mañana y más vapor a la tubería B por la noche, por ejemplo. Después de todo, ahora las plantas de energía se están construyendo con un amplio margen para proporcionar calor a todos los nodos con precisión. Y puede construir no con un margen, sino racionalmente, asignando recursos de manera óptima.
Esta es la decisión de moda basada en datos cuando las decisiones se toman sobre la base del trabajo completo con los datos que han recopilado. Las nubes y los análisis son especialmente populares hoy en día, las Innovaciones Abiertas de este año hablaron mucho sobre bigdates y nubes. Todos están listos para trabajar con los datos grandes, el proceso, la tienda, pero primero se deben recopilar los datos. Esto se dice menos. Hay muy pocas startups de hardware ahora.
El tercer caso de IoT es el seguimiento del personal, la navegación perimetral y más. Usamos esto para monitorear los movimientos de los empleados y monitorear áreas cerradas. Por ejemplo, se realiza algún trabajo en la zona, durante el cual no deben estar personas ajenas a él, y existe la posibilidad de controlar esto visualmente en tiempo real. O el liniero fue a revisar la bomba, y durante mucho tiempo ha estado con él y no se mueve, tal vez la persona se enfermó, necesito ayuda.
Sobre las normas
Otro problema es que no hay integradores listos para crear soluciones para IoT industrial. Porque en esta área todavía no hay estándares establecidos.
Por ejemplo, cómo están las cosas en casa: hay un enrutador wifi, puede comprar algo más para una casa inteligente: un hervidor de agua, un enchufe, una cámara IP o bombillas, conecte todo esto a su wifi existente y funcionará. Funcionará seguro, porque wifi es el estándar bajo el cual todo está preso.
Pero en el ámbito de las soluciones para empresas no existen estándares de este nivel de prevalencia. El hecho es que la base de componentes en sí misma se ha vuelto asequible relativamente recientemente, lo que permitió que las glándulas de esa base compitan con los recursos humanos.
Si compara visualmente, entonces los números serán sobre esa escala.
Un sensor de sistema de control industrial cuesta alrededor de $ 2,000.
Un sensor LoRaWAN: 3-4 mil rublos.
Hace 10 años, generalmente solo había sistemas de control de procesos, sin alternativas, LoRaWAN apareció hace unos 5 años.
Pero no podemos simplemente tomar y usar sensores LoRaWAN en todas nuestras empresas
Selección de tecnología
Con el wifi en el hogar, todo está claro, con el equipo de oficina, todo es lo mismo.
No existen estándares populares y de uso común en términos de IoT en la industria. Por supuesto, hay muchas normas diferentes de la industria que las empresas desarrollan por sí mismas.
Tomemos, por ejemplo, el HART inalámbrico, que fue hecho por los chicos de Emerson, también de 2,4 GHz, casi el mismo wifi. El área de dicha cobertura de punto a punto es de 50-70 metros. Dado que el área de nuestras instalaciones excede el tamaño de varios campos de fútbol, se pone triste. Sí, y una estación base en este caso puede servir hasta 100 dispositivos con confianza. Y ahora estamos equipando una nueva instalación, ya hay en las etapas iniciales más de 400 sensores.
Y existe NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), provisto por operadores móviles. Y de nuevo, no es para uso en la producción: en primer lugar, es banalmente caro (el operador cobra una tarifa por el tráfico) y, en segundo lugar, se forma demasiada dependencia de los operadores de telecomunicaciones. Si necesita colocar dichos sensores en habitaciones como un búnker donde no se encuentra la conexión, y necesita colocar equipos adicionales allí, deberá ponerse en contacto con el operador, por una tarifa y con plazos impredecibles para cumplir con el pedido de cobertura de la red de la instalación.
Es imposible usar wifi puro en los sitios. Incluso los canales domésticos están obstruidos con 2.4 GHz, 5 GHz, y tenemos un sitio de producción con una gran cantidad de sensores y equipos, y no solo un par de computadoras y teléfonos móviles por apartamento.
Por supuesto, hay estándares patentados de calidad sensata. Pero esto no funciona cuando estamos construyendo una red con muchos dispositivos diversos, necesitamos un único estándar, y no algo cerrado, lo que nuevamente nos llevará a depender de uno u otro proveedor.
Por lo tanto, la alianza LoRaWAN parece ser una muy buena salida, la tecnología se está desarrollando activamente y, en mi opinión, tiene todas las posibilidades de crecer a un nivel completo. Después de expandir el rango de frecuencia de RU868, tenemos más canales que en Europa, lo que significa que no puede ser tímido con respecto a la capacidad de la red, lo que hace de LoRaWAN un excelente protocolo para recopilar parámetros periódicamente, por ejemplo, una vez cada 10 minutos o una vez por hora.
Idealmente, desde una serie de sensores, necesitamos recibir datos cada 10 minutos para realizar una imagen de observación normal, recopilar datos y, en general, monitorear la condición del equipo. Y en el caso de los rastreadores, esta frecuencia es igual a una hora en el mejor de los casos.
¿Qué más falta?
Falta de diálogo
No hay suficiente diálogo entre los desarrolladores de hardware y los clientes de productos petroquímicos o petróleo y gas. Y resulta que los especialistas en TI fabrican hierro que es excelente en términos de TI, que no se puede utilizar de forma masiva en la producción petroquímica.
Por ejemplo, un trozo de hierro en LoRaWAN para medir la temperatura de las tuberías: lo colgó de la tubería, lo ató con una abrazadera, colgó el módulo de radio, cerró el punto de control, y eso es todo.
El equipo en términos de TI es absolutamente adecuado, pero existen problemas para la industria.
Batería de 3400 mAh Por supuesto, aquí no está el cloruro de tionilo más simple, lo que le da la oportunidad de trabajar a -50 y no perder capacidad. Si enviamos información de dicho sensor cada 10 minutos, la batería se cargará en seis meses. En la solución por partes, está bien: desenrosqué el sensor e inserté una batería nueva por 300 rublos cada seis meses.
¿Y si son decenas de miles de sensores en una plataforma enorme? Tomará una gran cantidad de tiempo. Al eliminar las horas de trabajo pasadas sin pasar, obtenemos el mismo tiempo para el mantenimiento del sistema.
Una solución bastante obvia al problema es colocar la batería no por 300 rublos, sino por 1000, sino por 19,000 mAh, tendrá que cambiarse cada 5 años. Esto es normal Sí, esto aumentará ligeramente el costo del sensor en sí. Pero la industria puede permitírselo y la industria realmente lo necesita.
Nadie es casdev, por lo que nadie conoce las necesidades de la industria.
Y sobre lo principal
Y lo más importante, con qué tropiezan precisamente por la banal falta de diálogo. La petroquímica es producción, y la producción es bastante peligrosa, donde es posible un escenario de fuga de gas local y la formación de una nube explosiva. Por lo tanto, sin excepción, todos los equipos deben tener protección contra explosiones. Y tener los certificados de protección contra explosiones pertinentes de acuerdo con la norma rusa 012/2011.
Los desarrolladores simplemente no saben sobre esto. Y la protección contra explosiones no es un parámetro que simplemente se puede agregar a un dispositivo casi terminado, como un par de LED adicionales. Es necesario rehacer todo, desde la placa y el circuito hasta el aislamiento de los cables.
Que hacer
Todo es simple: comunicarse. Estamos listos para un diálogo directo, mi nombre es Vasily Ezhov, el propietario del producto IoT en SIBUR, puede escribirme aquí en PM o por correo electrónico: ezhovvs@sibur.ru. Tenemos listo TK, le diremos todo y le mostraremos qué y por qué necesitamos equipos y qué debe tenerse en cuenta.
En este momento, ya estamos construyendo una serie de proyectos en LoRaWAN en la zona verde (donde la protección contra explosiones no es imprescindible), observamos cómo es en general y si LoRaWAN es adecuado para resolver tareas a tal escala. Realmente nos gustaron las redes de prueba pequeñas, ahora estamos construyendo una red con una alta densidad de sensores, donde se planean alrededor de 400 sensores en una instalación. En términos de cantidad para LoRaWAN, esto no es mucho, pero en términos de densidad de red, ya es un poco demasiado. Así que échale un vistazo.
En una serie de exhibiciones de alta tecnología, los fabricantes de las glándulas generalmente escucharon por primera vez sobre la protección contra explosiones y su necesidad.
Este es, en primer lugar, el problema de la comunicación, que queremos resolver. Somos muy fuertes para cusdev, es útil y beneficioso para todas las partes, el cliente recibe el hardware necesario para sus necesidades y el desarrollador no pierde el tiempo creando algo innecesario o rehaciendo completamente el hardware existente desde cero.
Si ya está haciendo algo similar y está listo para expandirse a los sectores de petróleo y gas y petroquímicos, solo escríbanos.