Skip to main content
Эта страница переведена автоматически. Перейти к английской версии?
бифор-лесной объект-герой 2560x1440

Цифровизация поддерживает климатические исследования в Великобритании

bifor-34-1280x720

Около 200 лет назад в этом лесу в Стаффордшире были посажены дубы для поставок древесины для британского флота деревянных судов. Затем произошла промышленная революция. Сталь заменила дерево, и лес был забыт. Если оставить его нетронутым, он теперь служит совсем другой цели: в качестве исследовательской площадки для Бирмингемского института лесных исследований, эксперимента по обогащению углекислого газа в свободном воздухе (BiFor FACE). Здесь ученые подвергают взрослые деревья воздействию повышенного уровня CO2, чтобы изучить, как леса могут реагировать на изменение климата.

Доктор Крис Харт, доктор наук в области биогеохимии почв и в настоящее время являющийся операционным руководителем BiFor FACE, объясняет: «Мы хотим понять, как относительно внезапное повышение содержания CO2 в атмосфере, вызванное выбросами ископаемого топлива, влияет на структуру и функции лесной экосистемы. Для этого мы подвергаем пробные участки леса воздействию уровней CO2, ожидаемых к 2050 году, и изучаем все: от физиологии и болезней деревьев до растений подлеска, почвы и насекомых — практически все уровни, которые только можно себе представить».

Этот комплексный подход основан на точном контроле и последовательной подаче CO2, а также на сборе высококачественных данных. Центральное место в обеих сферах занимает наше аппаратное и программное обеспечение для промышленной автоматизации.

Обновление, ориентированное на будущее

В лесу деревья сгруппированы в шесть так называемых массивов, каждый из которых окружен открытыми башнями, которые позволяют ветру, дождю и насекомым свободно перемещаться по участку. Три массива регулярно подвергаются воздействию повышенных уровней CO2 в очень чистой форме, который является побочным продуктом анаэробного переваривания пищевых отходов. В каждом из этих массивов около 30 точек доставки, расположенных на разной высоте, выбрасывают углекислый газ. Оставшиеся три массива служат контрольными графиками для сравнения.

Когда проект был запущен в 2017 году, для управления приборами, ответственными за выброс CO2 в массивы, был выбран текстовый язык программирования, работающий на ПК. Со временем система устарела и устарела, что побудило команду BiFor FACE искать более надежную и гибкую альтернативу, в результате чего они обратились к системному интегратору Transicon.

«Мы начали с того, что внимательно прислушались к потребностям исследователей», — говорит Дженнифер Хьюз, генеральный директор Transicon. «Вскоре стало ясно, что наиболее эффективным и перспективным решением станет промышленная система управления, построенная на основе технологий Siemens».

bifor-dji-0010-1280x720
Вскоре стало ясно, что наиболее эффективным и перспективным решением станет промышленная система управления, построенная на основе технологий Siemens.
Дженнифер Хьюз, Генеральный менеджер, Трансикон

Простая интеграция, быстрый ввод в эксплуатацию

bifor-img-6684-1280x720

Инженеры компании Transicon собрали полный пакет технологий Siemens для управления сетью клапанов, газоанализаторов, датчиков ветра и других приборов на объекте BiFor FACE, а также для сбора важных данных. В основе лежит Симатик С7-1200 программируемый логический контроллер (PLC). Являясь мозгом системы, она обрабатывает данные в реальном времени, такие как характер ветра, количество осадков и воздействие солнца, чтобы определить, сколько CO2 нужно выбрасывать для поддержания заданного уровня. Функциональные блоки Simulation PLC также были разработаны на портале Siemens TIA (Totally Integrated Automation) для воспроизведения реальных условий эксплуатации для поддержки тестирования системы.

Датчики и приводы на объекте подключены к ПЛК через Симатик ЭТ 200SP, модульная система ввода-вывода, обеспечивающая надежный сбор данных и выполнение команд в полевых условиях. Благодаря твердотельному переключателю система меньше подвержена механическому износу, что делает ее более надежной и менее подверженной сбоям. Кроме того, модули можно заменять в горячем режиме без прерывания работы.

Сименс WinCC, платформа SCADA, контролирует весь процесс, предоставляя исследователям BiFor FACE четкое представление о состоянии системы в реальном времени. Потребности в техническом обслуживании теперь легче выявлять, что позволяет быстрее и точнее устранять неполадки. Ключевым новшеством стала разработка механизма трехмерной визуализации, который позволяет исследователям видеть относительную высоту всех датчиков и просматривать массивы под разными углами, что значительно улучшилось по сравнению с базовым интерфейсом предыдущей системы.

Благодаря Digital Twin возможности, интегрированные в TIA Portal, инженеры Transicon смогли смоделировать и протестировать систему перед установкой. Это упростило процесс интеграции и сократило время ввода в эксплуатацию за счет уменьшения необходимости корректировки на месте. А если на этом пути им понадобится помощь, они могут обратиться за поддержкой к инженерам Siemens.

Модель для других исследовательских институтов

Новая установка — это именно то, что нужно доктору Крису Харту и его команде. «Опыт Transicon позволил нам значительно повысить точность и надежность нашей системы доставки углекислого газа, что крайне важно для целостности наших долгосрочных исследований в области изменения климата», — говорит он. Более того, установку можно повторить на других объектах по всему миру, изучающих влияние более высоких концентраций CO2 в атмосфере.

По словам Дженнифер Хьюз, это было сделано намеренно: «Разработанное нами решение представляет собой образец надежных и последовательных систем управления экспериментами, которые можно было бы внедрить по всему миру, если в будущем эксперименты FACE будут распространены на другие места». Потому что, если результаты BiFOR FACE помогут сформировать глобальную климатическую политику, они должны быть подкреплены данными из других зрелых лесов по всему миру.

Профили компаний

BIFor ЛИЦО

С 2017 года Бирмингемский институт лесных исследований, занимающийся обогащением углекислым газом в свободном воздухе (BiFor FACE), моделирует прогнозируемую атмосферу 2050 года путем перекачки CO2 вокруг зрелых дубов. Имитируя окружающую среду будущего, исследователи могут понять, как лесные массивы могут реагировать на изменение окружающей среды. BiFor FACE является одним из трех подобных объектов в мире и славится своим экологичным дизайном.

BiFor FACE - Бирмингемский университет

Трансикон

Основанная в 1967 году и базирующаяся в бизнес-парке Queensway в Телфорде, Великобритания, компания Transicon завоевала прочную репутацию в области разработки и производства индивидуальных систем управления. Опыт компании охватывает приводы переменного тока, постоянного тока и сервоприводы, а также системы PLC и SCADA. Transicon обслуживает широкий круг промышленных клиентов, работающих в Великобритании и за рубежом.

Специалисты по системной интеграции и промышленной автоматизации | Transicon