Skip to main content
Denna sida visas med automatisk översättning. Visa på engelska istället?
bifor-skogsanläggning-shero-2560x1440

Digitalisering stöder klimatforskning i Storbritannien

bifor-34-1280x720

För cirka 200 år sedan planterades ekar i denna skog i Staffordshire för att leverera timmer till Storbritanniens träskeppsflotta. Sedan kom den industriella revolutionen. Stål ersatte trä, och skogen glömdes bort. Den lämnas att växa ostörd och tjänar nu ett helt annat syfte: som forskningsplats för Birmingham Institute of Forest Research, Free Air Carbon Dioxide Enrichment experiment eller BiFor FACE. Här utsätter forskare mogna träd för förhöjda nivåer av CO2 för att studera hur skogar kan reagera på ett föränderligt klimat.

Dr Kris Hart, som har en doktorsexamen i markbiogeokemi och nu fungerar som verksamhetschef på BiFor FACE, förklarar: ”Vi vill förstå hur den relativt plötsliga ökningen av atmosfärisk CO2, som drivs av utsläpp av fossila bränslen, påverkar strukturen och funktionen i skogsekosystemet. För att göra det exponerar vi provdelar av skogen för de koldioxidnivåer som förväntas 2050 och studerar allt från trädfysiologi och sjukdomar till underjordiska växter, jordar och insekter - i princip alla nivåer du kan tänka dig.”

Detta heltäckande tillvägagångssätt bygger på exakt kontroll och konsekvent leverans av koldioxid, tillsammans med insamling av högkvalitativa data. Centralt för båda är vår maskinvara och mjukvara för industriell automation.

En framtidssäker uppdatering

Inom skogen grupperas träd i sex så kallade matriser, var och en omgiven av öppna torn som tillåter vind, regn och insekter att röra sig fritt genom platsen. Tre av matriserna utsätts regelbundet för förhöjda nivåer av CO2 i en mycket ren form, som kommer som en biprodukt av den anaeroba rötningen av matavfall. I var och en av dessa matriser frigör cirka 30 leveranspunkter placerade i varierande höjder CO2. De återstående tre matriserna fungerar som kontrolldiagram för jämförelse.

När projektet lanserades 2017 valdes ett textbaserat programmeringsspråk som fungerar på datorer för att styra instrumenten som ansvarar för utsläpp av CO2 i matriserna. Med tiden började systemet visa sin ålder och begränsningar, vilket fick teamet på BiFor FACE att söka efter ett mer robust och flexibelt alternativ - vilket ledde dem till systemintegratorn Transicon.

”Vi började med att lyssna noga på forskarnas behov”, säger Jennifer Hughes, General Manager på Transicon. ”Det blev snabbt klart att den mest effektiva och framtidssäkra lösningen skulle vara ett industriellt styrsystem byggt kring Siemens teknik.”

bifor-dji-0010-1280x720
Det blev snabbt klart att den mest effektiva och framtidssäkra lösningen skulle vara ett industriellt styrsystem byggt kring Siemens teknik.
Jennifer Hughes, Verkställande direktör, Transikon

Enkel integration, snabb idrifttagning

bifor-img-6684-1280x720

Ingenjörer på Transicon samlade ett omfattande paket med Siemens teknik för att hantera nätverket av ventiler, gasanalysatorer, vindsensorer och andra instrument på BiFor FACE-anläggningen och för att samla in viktiga data. Kärnan är Simatic S7-1200 programmerbar logisk styrenhet (PLC). Som systemets hjärna bearbetar den realtidsdata - som vindmönster, nederbörd och solexponering för att bestämma hur mycket CO2 som ska släppas för att bibehålla de angivna nivåerna. Simulation PLC funktionsblock utvecklades också i Siemens TIA-portal (Totally Integrated Automation) för att replikera verkliga driftsförhållanden för att stödja systemtestning.

Sensors och ställdon över hela anläggningen är anslutna till PLC via Simatic ET 200SP, ett modulärt I/O-system som möjliggör tillförlitlig datainsamling och kommandoexekvering i fältet. Tack vare sin solid state-växling utsätts systemet för mindre mekaniskt slitage, vilket gör det mer robust och mindre benäget att misslyckas. Dessutom kan moduler bytas under drift utan att avbryta driften.

Siemens WinCC, en SCADA-plattform, övervakar hela processen och ger forskare på BiFor FACE en tydlig, realtidsvy av systemstatus. Underhållsbehov är nu enklare att identifiera, vilket möjliggör snabbare och mer målinriktad felsökning. En viktig innovation var utvecklingen av en 3D-visualiseringsmotor, som gör det möjligt för forskare att se de relativa höjderna på alla sensorer och se matriserna från flera vinklar - en betydande förbättring jämfört med det tidigare systemets grundläggande gränssnitt.

Tack vare Digital Twin funktioner integrerade i TIA Portal, Transicons ingenjörer kunde simulera och testa systemet före installationen. Detta effektiviserade integrationsprocessen och förkortade driftsättningstiden genom att minska behovet av justeringar på plats. Och om de behövde hjälp längs vägen kunde de vända sig till ingenjörerna på Siemens för support.

En modell för andra forskningsinstitut

Den nya installationen är precis vad Dr. Kris Hart och hans team behövde. ”Transicons expertis har gjort det möjligt för oss att avsevärt förbättra precisionen och tillförlitligheten i vårt koldioxidleveranssystem, vilket är absolut nödvändigt för integriteten i vår långsiktiga klimatförändringsforskning”, säger han. Dessutom kan installationen replikeras till andra platser runt om i världen som studerar effekterna av högre koncentrationer av CO2 i atmosfären.

Det var av design, säger Jennifer Hughes: ”Lösningen vi har utvecklat ger en plan för pålitliga, konsekventa experimentella kontrollsystem som kan implementeras globalt om FACE-experimenten utvidgas till andra platser i framtiden.” För om resultaten från BiFor FACE ska forma den globala klimatpolitiken måste de stödjas av data från andra mogna skogar runt om i världen.

Företagsprofiler

BiFor FACE

Sedan 2017 har Birmingham Institute of Forest Research, Free Air Carbon Dioxide Enrichment, eller BiFor FACE, simulerat den förutsagda atmosfären 2050 genom att pumpa CO₂ runt mogna ekar. Genom att efterlikna den framtida miljön kan forskare förstå hur skogsmarker kan förväntas reagera på en föränderlig miljö. BiFor FACE är en av endast tre sådana anläggningar globalt och har hyllats för sin miljövänliga design.

BiFor FACE - Universitetet i Birmingham

Transikon

Transicon grundades 1967 och är baserat på Queensway Business Park i Telford, Storbritannien, och har byggt upp ett starkt rykte när det gäller att designa och tillverka skräddarsydda styrsystem. Bolagets expertis omfattar AC-, DC- och servodrivenheter samt PLC- och SCADA-system. Transicon betjänar ett brett spektrum av industriella kunder, som arbetar över hela Storbritannien och internationellt.

Systemintegrations- och industriautomationsspecialister | Transicon