Skip to main content
Táto stránka sa zobrazuje použitím automatického prekladu. Zobraziť namiesto toho v Angličtine?
bifor-lesné zariadenie-shero-2560x1440

Digitalizácia podporuje výskum klímy vo Veľkej Británii

bifor-34-1280x720

Asi pred 200 rokmi boli v tomto lese v Staffordshire vysadené duby, aby dodávali drevo pre britskú drevenú lodnú flotilu. Potom prišla priemyselná revolúcia. Oceľ nahradila drevo a les bol zabudnutý. Ponechaný nerušene rásť, teraz slúži na úplne iný účel: ako výskumné miesto pre Birminghamský inštitút lesného výskumu, experiment obohacovania oxidom uhličitým voľným vzduchom alebo BiFor FACE. Vedci tu vystavujú zrelé stromy zvýšeným hladinám CO2, aby študovali, ako môžu lesy reagovať na meniace sa podnebie.

Dr. Kris Hart, ktorý má titul PhD z biogeochémie pôdy a teraz pôsobí ako vedúci operácií v BiFor FACE, vysvetľuje: „Chceme pochopiť, ako relatívne náhly nárast atmosférického CO2 spôsobený emisiami fosílnych palív ovplyvňuje štruktúru a funkciu lesného ekosystému. Aby sme to dosiahli, vystavujeme vzorkové časti lesa hladinám CO2 očakávaným do roku 2050 a študujeme všetko od fyziológie stromov a chorôb až po podstavové rastliny, pôdy a hmyz — v podstate každú úroveň, na ktorú by ste mohli myslieť.“

Tento komplexný prístup sa opiera o presnú kontrolu a dôsledné dodávanie CO2 spolu so zhromažďovaním vysokokvalitných údajov. Ústredným prvkom oboch je náš hardvér a softvér pre priemyselnú automatizáciu.

Aktualizácia odolná pre budúcnosť

V lese sú stromy zoskupené do šiestich takzvaných polí, z ktorých každá je obklopená otvorenými vežami, ktoré umožňujú voľný pohyb vetru, dažďu a hmyzu po lokalite. Tri polia sú pravidelne vystavené zvýšeným hladinám CO2 vo vysoko čistej forme, ktorá sa získava ako vedľajší produkt anaeróbneho trávenia potravinového odpadu. V každom z týchto polí uvoľňuje CO2 približne 30 dodávkových bodov umiestnených v rôznych výškach. Zostávajúce tri polia slúžia ako kontrolné grafy na porovnanie.

Keď sa projekt začal v roku 2017, bol zvolený textový programovací jazyk pracujúci na počítačoch na riadenie prístrojov zodpovedných za uvoľňovanie CO2 do polí. Postupom času systém začal ukazovať svoj vek a obmedzenia, čo viedlo tím spoločnosti BiFor FACE k hľadaniu robustnejšej a flexibilnejšej alternatívy — čo ich viedlo k systémovému integrátorovi Transicon.

„Začali sme pozorným počúvaním potrieb výskumníkov,“ hovorí Jennifer Hughes, generálna riaditeľka spoločnosti Transicon. „Rýchlo sa ukázalo, že najefektívnejším riešením pre budúcnosť bude priemyselný riadiaci systém postavený na technológiách spoločnosti Siemens.“

bifor-dji-0010-1280x720
Rýchlo sa ukázalo, že najefektívnejším a budúcim riešením bude priemyselný riadiaci systém postavený na technológiách spoločnosti Siemens.
Jennifer Hughesová, Generálny riaditeľ, Transicon

Jednoduchá integrácia, rýchle uvedenie do prevádzky

bifor-img-6684-1280x720

Inžinieri v Transicon zostavili komplexný balík technológií Siemens na riadenie siete ventilov, analyzátorov plynov, veterných senzorov a ďalších prístrojov na mieste BiFOR FACE a na zhromažďovanie dôležitých údajov. V jadre je Simatic S7-1200 programovateľný logický regulátor (PLC). Ako mozog systému spracováva údaje v reálnom čase - ako sú vzory vetra, zrážky a vystavenie slnku, aby určil, koľko CO2 uvoľní, aby sa udržali stanovené úrovne. Funkčné bloky simulácie PLC boli tiež vyvinuté na portáli TIA (Totally Integrated Automation) spoločnosti Siemens na replikáciu prevádzkových podmienok v reálnom svete na podporu testovania systému.

Snímače a pohony na celom mieste sú pripojené k PLC prostredníctvom Simatic ET 200SP, modulárny I/O systém, ktorý umožňuje spoľahlivé zhromažďovanie dát a vykonávanie príkazov v teréne. Vďaka pevnému prepínaniu je systém vystavený menšiemu mechanickému opotrebovaniu, vďaka čomu je robustnejší a menej náchylný na poruchy. Moduly je možné navyše vymieňať za tepla bez prerušenia operácií.

Siemens WinCC, platforma SCADA, dohliada na celý proces a poskytuje výskumníkom v BiFor FACE jasný pohľad na stav systému v reálnom čase. Potreba údržby sa teraz ľahšie identifikuje, čo umožňuje rýchlejšie a cielenejšie riešenie problémov. Kľúčovou inováciou bol vývoj 3D vizualizačného motora, ktorý umožňuje výskumníkom vidieť relatívne výšky všetkých senzorov a sledovať polia z viacerých uhlov — čo je výrazné zlepšenie oproti základnému rozhraniu predchádzajúceho systému.

Vďaka Digital Twin schopnosti integrované v TIA Portal, inžinieri spoločnosti Transicon dokázali simulovať a otestovať systém pred inštaláciou. Tým sa zefektívnil proces integrácie a skrátil čas uvedenia do prevádzky znížením potreby úprav na mieste. A ak by na ceste potrebovali pomoc, mohli by sa obrátiť na inžinierov spoločnosti Siemens o podporu.

Model pre iné výskumné ústavy

Nové nastavenie je presne to, čo Dr. Kris Hart a jeho tím potrebovali. „Odborné znalosti spoločnosti Transicon nám umožnili výrazne zvýšiť presnosť a spoľahlivosť nášho systému dodávania oxidu uhličitého, čo je absolútne nevyhnutné pre integritu nášho dlhodobého výskumu zmeny klímy,“ hovorí. A čo viac, zariadenie je možné replikovať na iné miesta po celom svete, ktoré študujú vplyv vyšších koncentrácií CO2 v atmosfére.

To bolo podľa návrhu, hovorí Jennifer Hughes: „Riešenie, ktoré sme vyvinuli, poskytuje plán spoľahlivých a konzistentných experimentálnych riadiacich systémov, ktoré by sa mohli implementovať globálne, ak by sa experimenty FACE v budúcnosti rozšírili na iné miesta.“ Pretože ak majú zistenia BiFor FACE formovať globálnu politiku v oblasti klímy, budú musieť byť podporené údajmi z iných zrelých lesov po celom svete.

Profily spoločnosti

BIFOR FACE

Od roku 2017 Birminghamský inštitút lesného výskumu, obohacovanie oxidu uhličitého voľného vzduchu alebo BiFOR FACE, simuluje predpovedanú atmosféru do roku 2050 čerpaním CO₂ okolo zrelých dubov. Napodobňovaním budúceho prostredia vedci môžu pochopiť, ako možno očakávať, že lesy budú reagovať na meniace sa prostredie. BiFor FACE je jedným z troch takýchto zariadení na celom svete a bol oslavovaný svojím ekologickým dizajnom.

BiFor FACE - Univerzita v Birminghame

Transicon

Spoločnosť Transicon, založená v roku 1967 so sídlom v Queensway Business Park v Telforde vo Veľkej Británii, si vybudovala silnú povesť v navrhovaní a výrobe riadiacich systémov na mieru. Odborné znalosti spoločnosti zahŕňajú striedavé, jednosmerné a servopohony, ako aj systémy PLC a SCADA. Transicon slúži širokému spektru priemyselných klientov pracujúcich v Spojenom kráľovstve a na medzinárodnej úrovni.

Špecialisti na integráciu systémov a priemyselnú automatizáciu | Transicon