Skip to main content
Ta strona jest wyświetlana przy użyciu automatycznego translatora. Czy chcesz wyświetlić ją w języku angielskim?
bifor-obiekt-leśny-shero-2560x1440

Cyfryzacja wspiera badania klimatyczne w Wielkiej Brytanii

bifor-34-1280x720

Około 200 lat temu w tym lesie w Staffordshire posadzono dęby, aby dostarczać drewno dla brytyjskiej floty drewnianych statków. Potem przyszła rewolucja przemysłowa. Stal zastąpiła drewno, a las został zapomniany. Pozostawiony do niezakłóconego wzrostu, służy teraz zupełnie innemu celowi: jako miejsce badawcze dla Birmingham Institute of Forest Research, eksperymentu wzbogacania dwutlenku węgla Free Air lub BiFOR FACE. Tutaj naukowcy narażają dojrzałe drzewa na podwyższony poziom CO2, aby zbadać, jak lasy mogą reagować na zmieniający się klimat.

Dr Kris Hart, który posiada tytuł doktora z biogeochemii gleby, a obecnie pełni funkcję szefa operacji w BiFor FACE, wyjaśnia: „Chcemy zrozumieć, w jaki sposób stosunkowo nagły wzrost emisji CO2 w atmosferze, spowodowany emisją paliw kopalnych, wpływa na strukturę i funkcję ecosystem leśnego. Aby to zrobić, wystawiamy próbki lasu na poziomy CO2 oczekiwane do 2050 r. I badamy wszystko, od fizjologii drzew i chorób po rośliny podkładowe, gleby i owady — w zasadzie każdy poziom, o którym możesz pomyśleć.

To kompleksowe podejście opiera się na precyzyjnej kontroli i konsekwentnym dostarczaniu CO2, a także gromadzeniu wysokiej jakości danych. Centralnym elementem obu jest nasz sprzęt i oprogramowanie do automatyki przemysłowej.

Przyszłościowa aktualizacja

W lesie drzewa są pogrupowane w sześć tak zwanych macierzy, z których każda jest otoczona otwartymi wieżami, które umożliwiają swobodne przemieszczanie się wiatru, deszczu i owadów po terenie. Trzy z macierzy są regularnie narażone na podwyższony poziom CO2 w wysoce czystej postaci, który jest pozyskiwany jako produkt uboczny beztlenowej fermentacji odpadów spożywczych. W każdej z tych tablic około 30 punktów dostawy umieszczonych na różnych wysokościach uwalnia CO2. Pozostałe trzy tablice służą jako wykresy kontrolne do porównania.

Kiedy projekt rozpoczął się w 2017 roku, wybrano język programowania tekstowego działający na komputerach PC do sterowania instrumentami odpowiedzialnymi za uwalnianie CO2 do macierzy. Z biegiem czasu system zaczął pokazywać swój wiek i ograniczenia, skłoniąc zespół BiFor FACE do poszukiwania bardziej solidnej i elastycznej alternatywy - co doprowadziło ich do integratora systemów Transicon.

„Zaczęliśmy od uważnego wsłuchania się w potrzeby naukowców” - mówi Jennifer Hughes, dyrektor generalny Transicon. „Szybko stało się jasne, że najbardziej skutecznym i przyszłościowym rozwiązaniem będzie przemysłowy system sterowania zbudowany w oparciu o technologie Siemens”.

bifor-dji-0010-1280x720
Szybko stało się jasne, że najbardziej skutecznym i przyszłościowym rozwiązaniem będzie przemysłowy system sterowania zbudowany w oparciu o technologie Siemens.
Jennifer Hughes, Dyrektor generalny, Transicon

Łatwa integracja, szybkie uruchomienie

bifor-img-6684-1280x720

Inżynierowie z Transicon przygotowali kompleksowy pakiet technologii Siemens do zarządzania siecią zaworów, analizatorów gazu, czujników wiatru i innych instrumentów w zakładzie BiFOR FACE oraz do zbierania istotnych danych. U podstaw znajduje się Simatic S7-1200 programowalny sterownik logiczny (PLC). Jako mózg systemu przetwarza dane w czasie rzeczywistym - takie jak wzorce wiatru, opady deszczu i ekspozycja na słońce, aby określić, ile CO2 uwolnić, aby utrzymać określone poziomy. Symulacyjne bloki funkcyjne PLC zostały również opracowane w portalu TIA (Totally Integrated Automation) firmy Siemens w celu replikacji rzeczywistych warunków pracy w celu wsparcia testowania systemu.

Sensors i siłowniki w całym miejscu są podłączone do sterownika PLC za pomocą Simatic ET 200SP, modułowy system we/wy, który umożliwia niezawodne zbieranie danych i wykonywanie poleceń w terenie. Dzięki przełączaniu półprzewodnikowego system jest narażony na mniejsze zużycie mechaniczne, dzięki czemu jest bardziej wytrzymały i mniej podatny na awarie. Dodatkowo moduły można wymieniać na gorąco bez przerywania operacji.

Siemens WinCCPlatforma SCADA nadzoruje cały proces, zapewniając naukowcom z BiFOR FACE jasny obraz stanu systemu w czasie rzeczywistym. Potrzeby konserwacyjne są teraz łatwiejsze do zidentyfikowania, co umożliwia szybsze i bardziej ukierunkowane rozwiązywanie problemów. Kluczową innowacją było opracowanie silnika wizualizacji 3D, który pozwala badaczom zobaczyć względną wysokość wszystkich czujników i oglądać tablice pod wieloma kątami - znacząca poprawa w stosunku do podstawowego interfejsu poprzedniego systemu.

Dzięki Digital Twin możliwości zintegrowane z TIA Portal, Inżynierowie Transicon byli w stanie symulować i przetestować system przed instalacją. Usprawniło to proces integracji i skróciło czas uruchomienia, zmniejszając potrzebę dostosowań na miejscu. A jeśli potrzebowali pomocy po drodze, mogliby zwrócić się o wsparcie do inżynierów firmy Siemens.

Model dla innych instytutów badawczych

Nowa konfiguracja jest właśnie tym, czego potrzebowali dr Kris Hart i jego zespół. „Doświadczenie Transicon pozwoliło nam znacznie zwiększyć precyzję i niezawodność naszego systemu dostarczania dwutlenku węgla, co jest absolutnie niezbędne dla integralności naszych długoterminowych badań nad zmianą klimatu” - mówi. Co więcej, instalacja może być replikowana w innych miejscach na całym świecie, badając wpływ wyższych stężeń CO2 w atmosferze.

To było z założenia, mówi Jennifer Hughes: „Rozwiązanie, które opracowaliśmy, zapewnia plan niezawodnych, spójnych eksperymentalnych systemów sterowania, które mogłyby zostać wdrożone na całym świecie, gdyby eksperymenty FACE zostały rozszerzone na inne lokalizacje w przyszłości”. Ponieważ jeśli ustalenia BiFor FACE mają kształtować globalną politykę klimatyczną, będą musiały być poparte danymi z innych dojrzałych lasów na całym świecie.

Profile firmy

BiFor FACE

Od 2017 roku Birmingham Institute of Forest Research, Free Air Carbon Dioxide Enrichment lub BiFOR FACE, symuluje przewidywaną atmosferę 2050 r., pompując CO₂ wokół dojrzałych dębów. Naśladując przyszłe środowisko, naukowcy mogą zrozumieć, w jaki sposób można oczekiwać, że lasy zareagują na zmieniające się środowisko. BiFor FACE jest jednym z zaledwie trzech takich obiektów na całym świecie i jest ceniony ze względu na swój ekologiczny design.

BiFor FACE - Uniwersytet w Birmingham

Transicon

Założona w 1967 roku z siedzibą w Queensway Business Park w Telford w Wielkiej Brytanii Transicon zyskała dobrą reputację w projektowaniu i produkcji niestandardowych systemów sterowania. Doświadczenie firmy obejmuje napędy AC, DC i serwonapędy, a także systemy PLC i SCADA. Transicon obsługuje szeroką gamę klientów przemysłowych, pracujących w Wielkiej Brytanii i za granicą.

Specjaliści System Integration Systemów i Automatyki Przemysłowej | Transicon