Lorsqu'il s'agit d'automatisation des processus dans l'industrie pétrochimique, le stéréotype selon lequel la production est complexe est souvent déclenché, ce qui signifie que tout ce qui peut être atteint y est automatisé grâce aux systèmes de contrôle des processus. En fait, pas tout à fait.
L'industrie pétrochimique est en effet assez bien automatisée, mais cela s'applique au processus technologique principal, où l'automatisation et la minimisation du facteur humain sont essentielles. Tous les processus d'accompagnement ne sont pas automatisés en raison du coût élevé des solutions de contrôle de processus et sont exécutés en mode manuel. Par conséquent, une situation où une fois toutes les deux heures un employé vérifie manuellement si un tuyau particulier est correctement chauffé, si l'interrupteur requis est activé et la soupape est rétractée, ou si le niveau de vibration du roulement est normal, est normal.
La plupart des processus non critiques ne sont pas automatisés, mais cela peut être fait à l'aide des technologies de l'Internet des objets, et non du système de contrôle des processus.
Malheureusement, il y a un problème - l'écart dans les communications entre les clients de l'industrie pétrochimique et les développeurs de fer eux-mêmes, qui n'ont pas de clients dans l'industrie pétrolière et gazière et, par conséquent, ne reçoivent pas d'informations sur les besoins en équipements en termes d'utilisation dans des zones agressives et explosives, dans des conditions climatiques difficiles. conditions, etc.
Dans cet article, nous parlerons de ce problème et comment le résoudre.
IoT dans la pétrochimie
Pour vérifier certains paramètres, nous utilisons des détours à des fins d'inspection visuelle et tactile des nœuds d'installation non critiques. L'un des problèmes courants est l'approvisionnement en vapeur. La vapeur est un liquide de refroidissement pour de nombreux processus pétrochimiques et elle est fournie de la station de chauffage à l'unité finale par de longs tuyaux. Il convient de garder à l'esprit que nos plantes et nos plantes sont situées dans des conditions climatiques assez difficiles, les hivers en Russie sont sévères et parfois certains tuyaux commencent à geler.
Par conséquent, selon la réglementation, certains personnels doivent effectuer une fois par heure des tours et mesurer la température des tuyaux. A l'échelle de l'usine entière - c'est un grand nombre de personnes qui font presque ça - ils vont toucher les tuyaux.
Tout d'abord, cela n'est pas pratique: les températures sont basses et il faut aller loin. Deuxièmement, de cette manière, il est impossible de collecter et, surtout, d'utiliser les données sur le processus. Troisièmement, cela coûte cher: toutes ces personnes devraient faire un travail plus utile. Enfin, le facteur humain: avec quelle précision la température est-elle mesurée, à quelle fréquence cela se produit-il?
Et ce n'est là qu'une des raisons pour lesquelles les directeurs d'usines et d'usines sont très soucieux de minimiser l'impact du facteur humain sur les processus technologiques.
Il s'agit du premier cas utile d'applications IoT possibles en production.
Le deuxième est le contrôle des vibrations. L'équipement est équipé de moteurs électriques et un contrôle des vibrations doit être effectué. Cela se fait toujours de la même manière, manuellement - une fois par jour, les gens se déplacent et utilisent des instruments spéciaux pour mesurer le niveau de vibration pour s'assurer que tout est en ordre. C'est encore une perte de temps et de ressources humaines, encore une fois l'influence du facteur humain sur l'exactitude et la fréquence de tels détours, mais le plus important est que vous ne pouvez pas travailler avec de telles données, car il n'y a pratiquement pas de données à traiter et il est impossible de passer à l'entretien des équipements dynamiques tels quels.
Et maintenant, c'est l'une des principales tendances de l'industrie - la transition de la maintenance de routine à la maintenance telle qu'elle est, avec une bonne organisation, une comptabilité active et détaillée du temps de fonctionnement de l'équipement et un contrôle total de son état actuel sont maintenus. Par exemple, quand il est temps de vérifier les pompes, vous vérifiez leurs paramètres et voyez que la pompe A a réussi à obtenir le nombre d'heures de fonctionnement nécessaires à la maintenance, et que la pompe B n'a pas encore été reçue, ce qui signifie qu'elle peut toujours être laissée sans surveillance, c'est trop tôt.
En général, comme un changement d'huile dans une voiture tous les 15 000 kilomètres. Quelqu'un peut se précipiter pendant six mois, quelqu'un aura besoin d'un an et quelqu'un prendra encore plus de temps, en fonction de l'utilisation active d'une voiture particulière.
Même chose avec les pompes. De plus, il existe une deuxième variable qui affecte le besoin d'entretien - l'historique des indicateurs de vibration. Supposons que l'historique des vibrations était en ordre, la pompe n'a pas encore été exécutée par l'horloge, ce qui signifie que nous ne sommes pas encore en train de réparer. Et si l'historique des vibrations n'est pas normal, alors une telle pompe doit être entretenue même si les heures ne fonctionnent pas. Et vice versa - avec une excellente histoire de vibrations, nous servons si les heures sont en place.
Si tout cela est pris en compte et entretenu de cette manière, il est possible de réduire le coût de l'entretien des équipements dynamiques de 20, voire 30%. Compte tenu de l'échelle de production, ce sont des chiffres très significatifs, sans perte de qualité et sans compromettre la sécurité. Et il s'agit d'un cas prêt à l'emploi pour l'utilisation de l'IIoT dans l'entreprise.
Et il existe également de nombreux compteurs à partir desquels les informations sont désormais extraites manuellement ("est descendu - regardé - écrit"). Il est également plus efficace de le réparer en ligne, de regarder en temps réel ce qui est utilisé et comment. Une telle approche contribuera grandement à résoudre le problème de la consommation d'énergie: connaissant les chiffres de consommation exacts, vous pouvez fournir plus de vapeur au tuyau A le matin et plus de vapeur au tuyau B le soir, par exemple. Après tout, les centrales sont maintenant construites avec une grande marge afin de fournir avec précision tous les nœuds de chaleur. Et vous pouvez construire non pas avec une marge, mais en allouant rationnellement et de manière optimale les ressources.
Il s'agit de la décision à la mode basée sur les données lorsque les décisions sont prises sur la base d'un travail à part entière avec les données qu'elles ont collectées. Les nuages et les analyses sont particulièrement populaires aujourd'hui, les Open Innovations de cette année ont beaucoup parlé des grandes dates et des nuages. Tout le monde est prêt à travailler avec les bigdata, traiter, stocker, mais d'abord les données doivent être collectées. C'est moins dit. Il y a maintenant très peu de startups matérielles.
Le troisième cas IoT est le suivi du personnel, la navigation du périmètre et plus encore. Nous l'utilisons pour surveiller les mouvements des employés et surveiller les zones fermées. Par exemple, certains travaux sont effectués dans la zone, pendant laquelle aucun étranger ne doit y être - et il est possible de contrôler visuellement cela en temps réel. Ou le juge de touche est allé vérifier la pompe, et depuis longtemps il est avec lui et ne bouge pas - peut-être que la personne est tombée malade, j'ai besoin d'aide.
À propos des normes
Un autre problème est qu'aucun intégrateur n'est prêt à proposer des solutions pour l'IoT industriel. Parce que dans ce domaine, il n'y a toujours pas de normes établies.
Par exemple, comment les choses se passent à la maison: il y a un routeur wifi, vous pouvez acheter autre chose pour une maison intelligente - une bouilloire, une prise, une caméra IP ou des ampoules - connectez le tout à votre wifi existant, et cela fonctionnera. Cela fonctionnera à coup sûr, car le wifi est la norme en vertu de laquelle tout est emprisonné.
Mais dans le domaine des solutions pour les entreprises, il n'y a pas de normes de ce niveau de prévalence. Le fait est que la base de composants elle-même est devenue abordable relativement récemment, ce qui a permis aux glandes sur une telle base de rivaliser avec les ressources humaines.
Si vous comparez visuellement, les chiffres seront à peu près de cette échelle.
Un capteur de système de contrôle industriel coûte environ 2 000 $.
Un capteur LoRaWAN - 3-4 mille roubles.
Il y a 10 ans, il n'y avait généralement que des systèmes de contrôle de processus, sans alternatives, LoRaWAN est apparu il y a environ 5 ans.
Mais nous ne pouvons pas simplement prendre et utiliser des capteurs LoRaWAN dans toutes nos entreprises
Sélection de technologies
Avec le wifi à domicile, tout est clair, avec l'équipement de bureau, tout est à peu près le même.
Il n'y a pas de normes populaires et couramment utilisées en termes d'IoT dans l'industrie. Bien sûr, il existe un tas de normes industrielles différentes que les entreprises développent pour elles-mêmes.
Prenez, par exemple, le HART sans fil, qui a été fabriqué par les gars d'Emerson - également 2,4 GHz, presque le même wifi. La zone d'une telle couverture d'un point à l'autre est de 50 à 70 mètres. Étant donné que la superficie de nos installations dépasse la taille de plusieurs terrains de football, cela devient triste. Oui, et une station de base dans ce cas peut servir en toute confiance jusqu'à 100 appareils. Et maintenant nous équipons une nouvelle installation, il y a déjà au stade initial plus de 400 capteurs.
Et il y a NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), fourni par les opérateurs mobiles. Et encore une fois, pas pour une utilisation en production - d'une part, il est banal cher (l'opérateur facture des frais pour le trafic), et d'autre part, une trop grande dépendance se forme à l'égard des opérateurs de télécommunications. Si vous devez installer de tels capteurs dans des pièces telles qu'un bunker où la connexion n'est pas interceptée et que vous devez y installer du matériel supplémentaire, vous devrez contacter l'opérateur, moyennant des frais et avec des délais imprévisibles pour remplir la commande de couverture du réseau de l'installation.
Il est impossible d'utiliser du wifi pur sur les sites. Même les canaux domestiques sont obstrués avec 2,4 GHz, 5 GHz, et nous avons un site de production avec un grand nombre de capteurs et d'équipements, et pas seulement quelques ordinateurs et mobiles par appartement.
Bien sûr, il existe des normes propriétaires de qualité saine. Mais cela ne fonctionne pas lorsque nous construisons un réseau avec de nombreux appareils divers, nous avons besoin d'une norme unique, et non de quelque chose de fermé, ce qui nous conduira à nouveau à la dépendance de l'un ou l'autre fournisseur.
Par conséquent, l'alliance LoRaWAN semble être une très bonne issue, la technologie se développe activement et, à mon avis, a toutes les chances de devenir une norme à part entière. Après avoir élargi la gamme de fréquences de RU868, nous avons plus de canaux qu'en Europe, ce qui signifie que vous ne pouvez pas être timide sur la capacité du réseau, ce qui fait de LoRaWAN un excellent protocole pour collecter périodiquement des paramètres, disons une fois toutes les 10 minutes ou une fois par heure.
Idéalement, à partir d'un certain nombre de capteurs, nous devons recevoir des données toutes les 10 minutes afin de réaliser une image d'observation normale, de collecter des données et de surveiller généralement l'état de l'équipement. Et dans le cas des robots, cette fréquence est au mieux égale à une heure.
Que manque-t-il d'autre?
Manque de dialogue
Il n'y a pas suffisamment de dialogue entre les développeurs de matériel et les clients de la pétrochimie ou du pétrole et du gaz. Et il s'avère que les informaticiens fabriquent du fer qui est excellent en termes d'informatique, qui ne peut pas être massivement utilisé dans la production pétrochimique.
Par exemple, un morceau de fer sur LoRaWAN pour mesurer la température des tuyaux: accroché au tuyau, attaché avec un serre-câble, accroché le module radio, fermé le point de contrôle - et c'est tout.
L'équipement informatique est tout à fait adapté, mais il y a des problèmes pour l'industrie.
Batterie 3400 mAh Bien sûr, pas le plus simple, le chlorure de thionyle est là, ce qui lui donne l'opportunité de travailler à -50 et de ne pas perdre de capacité. Si nous envoyons des informations d'un tel capteur toutes les 10 minutes, cela mettra la batterie en six mois. Dans la solution par morceaux, ça va - j'ai dévissé le capteur, inséré une nouvelle batterie pour 300 roubles tous les six mois.
Et si c'est des dizaines de milliers de capteurs sur une immense plateforme? Cela prendra énormément de temps. En supprimant les heures de travail passées en contournant, nous obtenons le même temps pour la maintenance du système.
Une solution assez évidente au problème est de mettre la batterie non pas pour 300 roubles, mais pour 1000, mais pour 19 000 mAh, elle devra être changée tous les 5 ans. C'est normal. Oui, cela augmentera légèrement le coût du capteur lui-même. Mais l'industrie peut se le permettre et elle en a vraiment besoin.
Personne n'est casdev, donc personne ne connaît les besoins de l'industrie.
Et à propos de l'essentiel
Et surtout, sur quoi ils trébuchent précisément à cause du manque banal de dialogue. La pétrochimie est une production, et la production est plutôt dangereuse, où un scénario de fuite locale de gaz et la formation d'un nuage explosif est possible. Par conséquent, sans exception, tous les équipements doivent être protégés contre les explosions. Et avoir les certificats de protection contre les explosions conformément à la norme russe 012/2011.
Les développeurs ne le savent tout simplement pas. Et la protection contre les explosions n'est pas un paramètre qui peut simplement être ajouté à un appareil presque fini, comme quelques LED supplémentaires. Il faut tout refaire depuis la carte elle-même et le circuit jusqu'à l'isolation des fils.
Que faire
Tout est simple - communiquer. Nous sommes prêts pour un dialogue direct, mon nom est Vasily Ezhov, le propriétaire du produit IoT à SIBUR, vous pouvez m'écrire ici en PM ou par e-mail - ezhovvs@sibur.ru. Nous avons préparé les savoirs traditionnels, nous vous dirons tout et montrerons pourquoi et pourquoi nous avons besoin d'équipement et ce qui doit être pris en compte.
À l'heure actuelle, nous construisons déjà un certain nombre de projets sur LoRaWAN dans la zone verte (où la protection contre les explosions n'est pas un paramètre obligatoire pour nous), nous examinons comment elle est en général et si LoRaWAN est apte à résoudre des problèmes à une telle échelle. Nous avons vraiment aimé les petits réseaux de test, nous construisons maintenant un réseau avec une haute densité de capteurs, où environ 400 capteurs sont prévus sur une installation. En termes de quantité pour LoRaWAN, ce n'est pas beaucoup, mais en termes de densité de réseau, c'est déjà un peu trop. Alors vérifiez-le.
Lors d'un certain nombre d'expositions de haute technologie de ma part, les fabricants des glandes ont généralement entendu pour la première fois parler de la protection contre les explosions et de sa nécessité.
C'est donc avant tout le problème de la communication que nous voulons résoudre. Nous sommes très forts pour cusdev, il est utile et bénéfique pour toutes les parties, le client reçoit le matériel nécessaire à ses besoins, et le développeur ne perd pas de temps à créer quelque chose d'inutile ou à refaire complètement le matériel existant à partir de zéro.
Si vous faites déjà quelque chose de similaire et êtes prêt à vous étendre aux secteurs du pétrole et du gaz et de la pétrochimie, écrivez-nous.