Skip to main content
Denne siden vises ved hjelp av automatisk oversettelse. Vis på engelsk i stedet?
bifor-skog-anlegg-shero-2560x1440

Digitalisering støtter klimaforskning i Storbritannia

bifor-34-1280x720

For rundt 200 år siden ble det plantet eik i denne skogen i Staffordshire for å levere tømmer til Storbritannias treskipsflåte. Så kom den industrielle revolusjonen. Stål erstattet tre, og skogen ble glemt. Etterlatt å vokse uforstyrret, tjener det nå et helt annet formål: som et forskningssted for Birmingham Institute of Forest Research, Free Air Carbon Dioxide Enrichment experiment, eller BiFor FACE. Her utsetter forskere modne trær for forhøyede nivåer av CO2 for å studere hvordan skog kan reagere på et klima i endring.

Dr. Kris Hart, som har en doktorgrad i jordbiogeokjemi og nå fungerer som operasjonssjef ved BiFor FACE, forklarer: «Vi ønsker å forstå hvordan den relativt plutselige økningen i atmosfærisk CO2, drevet av fossilt brenselutslipp, påvirker strukturen og funksjonen til skogens økosystem. For å gjøre det, utsetter vi prøvedeler av skogen for CO2-nivåene som forventes innen 2050 og studerer alt fra trefysiologi og sykdom til underjordiske planter, jordsmonn og insekter - i utgangspunktet alle nivåer du kan tenke deg.»

Denne omfattende tilnærmingen er avhengig av presis kontroll og konsekvent levering av CO2, sammen med innsamling av data av høy kvalitet. Sentralt i begge deler er maskinvare og programvare for industriell automatisering.

En fremtidssikker oppdatering

Innenfor skogen er trær gruppert i seks såkalte matriser, hver omgitt av åpne tårn som lar vind, regn og insekter bevege seg fritt gjennom stedet. Tre av matrisene blir regelmessig utsatt for forhøyede nivåer av CO2 i en svært ren form, som er hentet som et biprodukt av den anaerobe fordøyelsen av matavfall. I hver av disse gruppene frigjør rundt 30 leveringspunkter plassert i varierende høyder CO2. De resterende tre matrisene tjener som kontrollplott for sammenligning.

Da prosjektet ble lansert i 2017, ble det valgt et tekstbasert programmeringsspråk som opererer på PC-er for å kontrollere instrumentene som er ansvarlige for å frigjøre CO2 i matrisene. Over tid begynte systemet å vise alder og begrensninger, noe som fikk teamet på BiFor FACE til å søke etter et mer robust og fleksibelt alternativ - noe som førte dem til systemintegratoren Transicon.

«Vi startet med å lytte nøye til forskernes behov,» sier Jennifer Hughes, daglig leder i Transicon. «Det ble raskt klart at den mest effektive og fremtidssikre løsningen ville være et industrielt kontrollsystem bygget rundt Siemens teknologier.»

bifor-dji-0010-1280x720
Det ble raskt klart at den mest effektive og fremtidssikre løsningen ville være et industrielt kontrollsystem bygget rundt Siemens teknologier.
Jennifer Hughes, Daglig leder, Transikon

Enkel integrering, rask igangkjøring

bifor-img-6684-1280x720

Ingeniører ved Transicon samlet en omfattende pakke med Siemens teknologier for å administrere nettverket av ventiler, gassanalysatorer, vindsensorer og andre instrumenter på BiFor FACE-anlegget, og for å samle viktige data. I kjernen er Simatic S7-1200 programmerbar logisk kontroller (PLC). Som systemets hjerne behandler den sanntidsdata - for eksempel vindmønstre, nedbør og soleksponering for å bestemme hvor mye CO2 som skal frigjøres for å opprettholde de angitte nivåene. Simulerings-PLS-funksjonsblokker ble også utviklet i Siemens TIA-portal (Totally Integrated Automation) for å gjenskape virkelige driftsforhold for å støtte systemtesting.

Sensors og aktuatorer over hele anlegget er koblet til PLC via Simatic ET 200SP, et modulært I/O-system som muliggjør pålitelig datainnsamling og kommandoutførelse i felten. Takket være solid state-svitsjen blir systemet utsatt for mindre mekanisk slitasje, noe som gjør det mer robust og mindre utsatt for svikt. I tillegg kan moduler byttes under drift uten å avbryte driften.

Siemens WinCC, en SCADA-plattform, overvåker hele prosessen, og gir forskere ved BiFor FACE en klar, sanntidsvisning av systemstatus. Vedlikeholdsbehov er nå enklere å identifisere, noe som muliggjør raskere og mer målrettet feilsøking. En viktig innovasjon var utviklingen av en 3D-visualiseringsmotor, som lar forskere se de relative høydene til alle sensorer og se matrisene fra flere vinkler - en betydelig forbedring i forhold til det forrige systemets grunnleggende grensesnitt.

Takket være Digital Twin Funksjoner integrert i TIA Portal, Transicons ingeniører var i stand til å simulere og teste systemet før installasjon. Dette strømlinjeformet integrasjonsprosessen og forkortet igangkjøringstiden ved å redusere behovet for justeringer på stedet. Og hvis de trengte hjelp underveis, kunne de henvende seg til ingeniørene på Siemens for å få støtte.

En modell for andre forskningsinstitutter

Det nye oppsettet er akkurat det Dr. Kris Hart og teamet hans trengte. «Transicons ekspertise har gjort det mulig for oss å forbedre presisjonen og påliteligheten til vårt karbondioksidleveringssystem betydelig, noe som er helt avgjørende for integriteten til vår langsiktige klimaforskning,» sier han. Dessuten kan installasjonen replikeres til andre steder rundt om i verden som studerer virkningen av høyere konsentrasjoner av CO2 i atmosfæren.

Det var av design, sier Jennifer Hughes: «Løsningen vi har utviklet gir en plan for pålitelige, konsistente eksperimentelle kontrollsystemer som kan implementeres globalt hvis FACE-eksperimentene utvides til andre steder i fremtiden.» For hvis funnene fra BiFor FACE skal forme global klimapolitikk, må de støttes av data fra andre modne skoger rundt om i verden.

Bedriftsprofiler

BiFor ansikt

Siden 2017 har Birmingham Institute of Forest Research, Free Air Carbon Dioxide Enrichment, eller BiFor FACE, simulert den forventede 2050-atmosfæren ved å pumpe CO₂ rundt modne eiketrær. Ved å etterligne fremtidens miljø kan forskere forstå hvordan skog kan forventes å reagere på et miljø i endring. BiFor FACE er en av bare tre slike anlegg globalt og har blitt feiret for sin miljøvennlige design.

BiFor FACE - Universitetet i Birmingham

Transikonet

Transicon ble grunnlagt i 1967 og basert på Queensway Business Park i Telford, Storbritannia, og har bygget et sterkt rykte innen design og produksjon av skreddersydde kontrollsystemer. Selskapets ekspertise dekker AC-, DC- og servodrev, samt PLC- og SCADA-systemer. Transicon betjener et bredt spekter av industrielle kunder, som jobber over hele Storbritannia og internasjonalt.

Spesialister på Systemintegrasjon og industriell automatisering | Transicon