Skip to main content
Deze pagina wordt weergegeven met behulp van automatische vertaling. In plaats daarvan in het Engels bekijken?
bifor-bosvoorziening-shero-2560x1440

Digitalisering ondersteunt klimaatonderzoek in het VK

bifor-34-1280x720

Zo'n 200 jaar geleden werden in dit bos in Staffordshire eiken geplant om hout te leveren aan de Britse houten scheepsvloot. Toen kwam de industriële revolutie. Staal verving hout en het bos werd vergeten. Het wordt ongestoord overgelaten om te groeien, maar heeft nu een heel ander doel: als onderzoekslocatie voor het Birmingham Institute of Forest Research, het Free Air Carbon Dioxide Enrichment Experiment of BiFor FACE. Hier stellen wetenschappers volwassen bomen bloot aan verhoogde CO2-niveaus om te bestuderen hoe bossen kunnen reageren op een veranderend klimaat.

Dr. Kris Hart, die gepromoveerd is in bodembiogeochemie en nu werkzaam is als Head of Operations bij BiFor FACE, legt uit: „We willen begrijpen hoe de relatief plotselinge stijging van CO2 in de atmosfeer, veroorzaakt door de uitstoot van fossiele brandstoffen, de structuur en functie van het bosecosysteem beïnvloedt. Om dat te doen stellen we delen van het bos bloot aan de CO2-niveaus die verwacht worden tegen 2050 en bestuderen we alles, van de fysiologie en ziekten van bomen tot planten, bodems en insecten die zich in de onderlaag bevinden — in feite elk niveau dat u maar kunt bedenken.”

Deze alomvattende aanpak is gebaseerd op nauwkeurige controle en consistente levering van CO2, samen met de verzameling van hoogwaardige gegevens. In beide gevallen staat onze hardware en software voor industriële automatisering centraal.

Een toekomstbestendige update

In het bos zijn bomen gegroepeerd in zes zogenaamde reeksen, elk omgeven door open torens waardoor wind, regen en insecten zich vrij door het terrein kunnen bewegen. Drie van de arrays worden regelmatig blootgesteld aan verhoogde niveaus van CO2 in een zeer zuivere vorm, die wordt verkregen als bijproduct van de anaërobe vergisting van voedselafval. In elk van deze reeksen komt de CO2 vrij op ongeveer 30 afleverpunten die zich op verschillende hoogtes bevinden. De overige drie arrays dienen ter vergelijking als controleplots.

Toen het project in 2017 van start ging, werd gekozen voor een op tekst gebaseerde programmeertaal die werkt op pc's om de instrumenten te besturen die verantwoordelijk zijn voor de uitstoot van CO2 in de arrays. Na verloop van tijd begon het systeem zijn ouderdom en beperkingen te vertonen, wat het team van BiFor FACE ertoe aanzette op zoek te gaan naar een robuuster en flexibeler alternatief — wat hen naar systeemintegrator Transicon leidde.

„We hebben eerst goed geluisterd naar de behoeften van de onderzoekers”, zegt Jennifer Hughes, algemeen directeur van Transicon. „Het werd al snel duidelijk dat de meest effectieve en toekomstbestendige oplossing een industrieel besturingssysteem zou zijn dat gebaseerd is op Siemens-technologieën.”

bifor-dji-0010-1280x720
Het werd al snel duidelijk dat de meest effectieve en toekomstbestendige oplossing een industrieel besturingssysteem zou zijn dat gebaseerd is op Siemens-technologieën.
Jennifer Hughes, Algemeen directeur, Transicon

Eenvoudige integratie, snelle inbedrijfstelling

bifor-img-6684-1280x720

De ingenieurs van Transicon hebben een uitgebreid pakket Siemens-technologieën samengesteld om het netwerk van kleppen, gasanalysatoren, windsensoren en andere instrumenten op de BiFor FACE-locatie te beheren en essentiële gegevens te verzamelen. De kern is de Simatic S7-1200 programmeerbare logische controller (PLC). Als brein van het systeem verwerkt het systeem realtime gegevens, zoals windpatronen, regenval en blootstelling aan de zon, om te bepalen hoeveel CO2 er moet vrijkomen om de gespecificeerde niveaus te handhaven. Simulatie-PLC-functieblokken zijn ook ontwikkeld in het TIA-portaal (Totally Integrated Automation) van Siemens om de bedrijfsomstandigheden in de echte wereld na te bootsen ter ondersteuning van systeemtests.

Sensoren en actuatoren op de hele locatie zijn verbonden met de PLC via de Simatic ET 200SP, een modulair I/O-systeem dat betrouwbare gegevensverzameling en uitvoering van opdrachten in het veld mogelijk maakt. Dankzij de solid-state switching wordt het systeem minder blootgesteld aan mechanische slijtage, waardoor het robuuster is en minder storingsgevoelig is. Bovendien kunnen modules hot-swapped worden zonder de werking te onderbreken.

Siemens WinCC, een SCADA-platform, houdt toezicht op het hele proces en biedt onderzoekers van BiFOR FACE een duidelijk, realtime overzicht van de systeemstatus. Onderhoudsbehoeften zijn nu eenvoudiger te identificeren, waardoor snellere en doelgerichtere probleemoplossing mogelijk is. Een belangrijke innovatie was de ontwikkeling van een 3D-visualisatie-engine, waarmee onderzoekers de relatieve hoogten van alle sensoren kunnen zien en de arrays vanuit meerdere hoeken kunnen bekijken — een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de basisinterface van het vorige systeem.

Dankzij de Digital Twin capaciteiten geïntegreerd in TIA Portal, De ingenieurs van Transicon konden het systeem vóór de installatie simuleren en testen. Dit stroomlijnde het integratieproces en verkortte de inbedrijfstellingstijd doordat er minder aanpassingen ter plaatse nodig waren. En als ze onderweg hulp nodig hadden, konden ze terecht bij de ingenieurs van Siemens voor ondersteuning.

Een model voor andere onderzoeksinstituten

De nieuwe opstelling is precies wat Dr. Kris Hart en zijn team nodig hadden. „De expertise van Transicon heeft ons in staat gesteld de precisie en betrouwbaarheid van ons systeem voor de levering van kooldioxide aanzienlijk te verbeteren, wat absoluut noodzakelijk is voor de integriteit van ons onderzoek naar klimaatverandering op lange termijn”, zegt hij. Bovendien kan de installatie worden gerepliceerd naar andere locaties over de hele wereld om de impact van hogere concentraties CO2 in de atmosfeer te bestuderen.

Dat was zo ontworpen, zegt Jennifer Hughes: „De oplossing die we hebben ontwikkeld biedt een blauwdruk voor betrouwbare, consistente experimentele controlesystemen die wereldwijd kunnen worden geïmplementeerd als de FACE-experimenten in de toekomst naar andere locaties worden uitgebreid.” Want als de bevindingen van BiFOR FACE het wereldwijde klimaatbeleid vorm willen geven, moeten ze worden ondersteund door gegevens van andere volwassen bossen over de hele wereld.

Bedrijfsprofielen

BI voor FACE

Sinds 2017 simuleert het Birmingham Institute of Forest Research, Free Air Carbon Dioxide Enrichment, of BiFOR FACE, de voorspelde atmosfeer voor 2050 door CO₂ rond volwassen eiken te pompen. Door de toekomstige omgeving na te bootsen, kunnen onderzoekers begrijpen hoe bossen naar verwachting zullen reageren op een veranderende omgeving. BiFor FACE is wereldwijd een van de slechts drie van dergelijke faciliteiten en staat bekend om zijn milieuvriendelijke ontwerp.

BiFor FACE - Universiteit van Birmingham

Transicon

Transicon, opgericht in 1967 en gevestigd in Queensway Business Park in Telford, VK, heeft een sterke reputatie opgebouwd in het ontwerpen en produceren van op maat gemaakte controlesystemen. De expertise van het bedrijf omvat AC-, DC- en servoaandrijvingen, maar ook PLC- en SCADA-systemen. Transicon bedient een breed scala aan industriële klanten, die in het Verenigd Koninkrijk en internationaal werken.

Specialisten op het gebied van System Integration & Industrial Automation | Transicon