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デジタル化は英国の気候研究をサポートします

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約200年前、英国の木造船隊に木材を供給するために、スタッフォードシャーのこの森にオークが植えられました。その後、産業革命が起こりました。鋼が木材に取って代わり、森は忘れ去られました。そのままに育ちましたが、今ではまったく異なる目的を果たしています。バーミンガム森林研究所、フリーエア二酸化炭素濃縮実験、またはBiFOR FACEの研究サイトとして。ここでは、科学者は成熟した木を高レベルのCO2にさらして、森林が気候変動にどのように反応するかを研究しています。

土壌生物地球化学の博士号を持ち、現在はBiFOR FACEで事業責任者を務めるクリス・ハート博士は次のように説明しています。「化石燃料の排出による大気中のCO2の比較的急激な増加が、森林ecosystem 構造と機能にどのように影響しているかを知りたいのです。そのために、私たちは森林のサンプルセクションを2050年までに予想されるCO2レベルにさらし、樹木の生理学や病気から下層植生の植物、土壌、昆虫まで、基本的に考えられるすべてのレベルを研究しています。」

この包括的なアプローチは、質の高いデータの収集とともに、CO2の正確な管理と一貫した供給に依存しています。両方の中心となるのは、当社の産業オートメーションのハードウェアとソフトウェアです。

将来を見据えたアップデート

森の中では、木々は6つのいわゆる配列にまとめられています。それぞれがオープンタワーに囲まれているので、風、雨、昆虫が敷地内を自由に移動できます。3つのアレイは、食品廃棄物の嫌気性消化の副産物として発生する高純度のCO2に定期的にさらされています。これらの各アレイでは、さまざまな高さに配置された約30のデリバリーポイントがCO2を放出します。残りの3つの配列は、比較のためのコントロールプロットとして機能します。

2017年にプロジェクトが開始されたとき、CO2をアレイに放出する機器を制御するために、PC上で動作するテキストベースのプログラミング言語が選ばれました。時間が経つにつれて、システムはその古さと限界を示し始め、BiFor FACEのチームはより堅牢で柔軟な代替手段を探すようになり、それがシステムインテグレーターのTransiconにたどり着きました。

「まず、研究者のニーズに注意深く耳を傾けることから始めました」と、TransiconのゼネラルマネージャーであるJennifer Hughesは言います。「最も効果的で将来性のあるソリューションは、Siemens テクノロジーを中心に構築された産業用制御システムであることがすぐに明らかになりました。」

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最も効果的で将来性のあるソリューションは、Siemens テクノロジーを中心に構築された産業用制御システムであることがすぐに明らかになりました。
ジェニファー・ヒューズさん, ゼネラルマネージャー, トランシコン

簡単な統合、迅速な試運転

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Transiconのエンジニアは、BiFOR FACEサイトのバルブ、ガス分析器、風速センサー、その他の機器のネットワークを管理し、重要なデータを収集するために、Siemens テクノロジーの包括的なパッケージを組み立てました。核となるのは シマティック S7-1200 プログラマブルロジックコントローラー(PLC)。システムの頭脳として、風のパターン、降雨量、日光への露出などのリアルタイムデータを処理して、指定されたレベルを維持するために放出するCO2の量を決定します。シミュレーションPLCのファンクションブロックも、シーメンスのTIA(Totally Integrated Automation)ポータルで開発されました。これは、実際の動作条件を再現してシステムテストをサポートするためのものです。

サイト全体のSensors とアクチュエーターは、を介してPLCに接続されています シマティック ET 200SP、現場での信頼性の高いデータ収集とコマンド実行を可能にするモジュール式I/Oシステム。ソリッドステートスイッチングのおかげで、システムは機械的な摩耗にさらされにくく、堅牢になり、故障しにくくなります。さらに、モジュールは操作を中断することなくホットスワップできます。

Siemens WinCC、SCADAプラットフォームはプロセス全体を監督し、BiFor FACEの研究者にシステムステータスを明確かつリアルタイムで表示します。メンテナンスの必要性を簡単に特定できるようになり、より迅速で的を絞ったトラブルシューティングが可能になります。主な革新は、研究者がすべてのセンサーの相対的な高さを確認し、アレイを複数の角度から見ることができる3D視覚化エンジンの開発でした。これは、以前のシステムの基本的なインターフェースを大幅に改善したものです。

ありがとう Digital Twin に統合された機能 TIA Portal、Transiconのエンジニアは、設置前にシステムをシミュレートしてテストすることができました。これにより、現場での調整の必要性が減り、統合プロセスが合理化され、試運転時間が短縮されました。また、途中で支援が必要な場合は、Siemens エンジニアにサポートを求めることもできます。

他の研究機関のモデル

新しいセットアップは、まさにクリス・ハート博士と彼のチームが必要としていたものです。「トランシコンの専門知識により、二酸化炭素供給システムの精度と信頼性を大幅に向上させることができました。これは、長期的な気候変動研究の完全性にとって絶対に不可欠です」と彼は言います。さらに、この設備は、大気中のCO2濃度が高くなることの影響を研究している世界中の他の場所にも複製できます。

それは設計によるものでした、とジェニファー・ヒューズは言います。「私たちが開発したソリューションは、将来、FACE実験が他の場所にも拡大された場合にグローバルに実装できる、信頼性が高く一貫した実験制御システムの設計図を提供します。」なぜなら、BiFOR FACEの調査結果が地球規模の気候政策を形成するためには、世界中の他の成熟した森林からのデータによって裏付けられる必要があるからです。

会社プロフィール

バイフォー・フェイス

2017年以来、バーミンガム森林研究所、フリーエア・二酸化炭素エンリッチメント(BiFOR FACE)は、成熟したオークの木の周りにCO₂を送り出すことで、2050年に予測される大気圧をシミュレートしてきました。将来の環境を模倣することで、研究者は森林が変化する環境にどのように対応することが期待できるかを理解できます。BiFor FACEは世界で3つしかない施設のうちの1つで、環境に優しい設計で知られています。

BiFor FACE-バーミンガム大学

トランシコン

1967年に設立され、英国のテルフォードにあるクイーンズウェイ・ビジネスパークに拠点を置くTransiconは、特注の制御システムの設計と製造で高い評価を得ています。同社の専門分野は、AC、DC、サーボドライブのほか、PLCとSCADAシステムにも及びます。Transiconは、英国内外の幅広い産業顧客にサービスを提供しています。

System Integration と産業オートメーションのスペシャリスト | Transicon