大约200年前，在斯塔福德郡的这片森林里种植了橡树，为英国的木制船队提供木材。然后是工业革命。钢铁取代了木头，森林被遗忘了。让它不受干扰地生长，现在的用途截然不同：作为伯明翰森林研究所、自由空气二氧化碳富集实验（BiFor FACE）的研究基地。在这里，科学家们让成熟的树木暴露在较高的二氧化碳水平下，以研究森林如何应对气候变化。
克里斯·哈特博士拥有土壤生物地球化学博士学位，现任BiFor FACE运营主管。他解释说：“我们想了解化石燃料排放推动的大气中二氧化碳相对突然升高是如何影响森林生态系统的结构和功能的。为此，我们将森林样本部分暴露在2050年的预期二氧化碳水平下，并研究从树木生理学和疾病到林下植物、土壤和昆虫等方方面面，基本上是你能想到的所有水平。”
这种全面的方法依赖于二氧化碳的精确控制和一致的输送，以及高质量数据的收集。两者的核心是我们的工业自动化硬件和软件。
在森林中，树木被分成六个所谓的阵列，每个阵列都被露天塔环绕，允许风、雨和昆虫在场地中自由移动。其中三个阵列经常以高纯度的形式暴露在高浓度的二氧化碳中，二氧化碳是食物垃圾厌氧消化的副产品。在每个阵列中，大约 30 个位于不同高度的输送点会释放二氧化碳。其余三个数组用作比较的控制图。
当该项目于2017年启动时，选择了一种在电脑上运行的基于文本的编程语言来控制负责向阵列释放二氧化碳的仪器。随着时间的推移，该系统开始显现出其陈旧和局限性，促使BiFor FACE的团队寻找更强大、更灵活的替代方案，这促使他们选择了系统集成商Transicon。
Transicon总经理詹妮弗·休斯说：“我们首先仔细倾听研究人员的需求。”“很快就明白，最有效和面向未来的解决方案将是围绕西门子技术构建的工业控制系统。”
很快就明白了，最有效和面向未来的解决方案将是围绕西门子技术构建的工业控制系统。
Transicon的工程师组装了一整套西门子技术，用于管理BiFor FACE现场的阀门、气体分析仪、风传感器和其他仪器网络，并收集重要数据。核心是 Simatic S7-1200 可编程逻辑控制器 (PLC)。作为系统的大脑，它处理实时数据，例如风向、降雨和阳光照射，以确定要释放多少二氧化碳以维持指定水平。西门子的 TIA（全集成自动化）门户网站还开发了仿真 PLC 功能块，用于复制真实世界的运行条件以支持系统测试。
整个站点的传感器和执行器通过以下方式连接到 PLC Simatic ET 200SP，一种模块化 I/O 系统，可在现场进行可靠的数据收集和命令执行。得益于其固态开关，该系统受到的机械磨损较少，从而使其更坚固，不易出现故障。此外，模块可以在不中断操作的情况下进行热插拔。
Siemens WinCC是一个SCADA平台，负责监督整个过程，为BiFor FACE的研究人员提供清晰的实时系统状态视图。现在，维护需求更易于识别，从而可以更快、更有针对性的故障排除。一项关键创新是开发了三维可视化引擎，它使研究人员能够查看所有传感器的相对高度，并从多个角度查看阵列，这是对先前系统的基本界面的重大改进。
多亏了 Digital Twin 功能集成在 TIA Portal，Transicon的工程师能够在安装之前对系统进行仿真和测试。通过减少现场调整的需求，这简化了集成过程并缩短了调试时间。如果他们在此过程中需要帮助，他们可以向Siemens的工程师寻求支持。
新的设置正是克里斯·哈特博士和他的团队所需要的。他说：“Transicon的专业知识使我们能够显著提高二氧化碳输送系统的精度和可靠性，这对于我们长期气候变化研究的完整性绝对至关重要。”更重要的是，该装置可以复制到世界各地的其他地点，研究大气中二氧化碳浓度较高的影响。
詹妮弗·休斯说，这是设计使然：“我们开发的解决方案为可靠、一致的实验控制系统提供了蓝图，如果将来将FACE实验扩展到其他地方，则可以在全球范围内实施。”因为如果BiFor FACE的发现要塑造全球气候政策，就需要来自世界各地其他成熟森林的数据支持。
自2017年以来，伯明翰森林研究所自由空气二氧化碳浓缩（BiFor FACE）一直在通过在成熟的橡树周围泵送二氧化碳来模拟预测的2050年大气层。通过模仿未来的环境，研究人员可以了解林地如何应对不断变化的环境。BiFor FACE是全球仅有的三个此类设施之一，并因其环保设计而闻名。
Transicon成立于1967年，总部设在英国特尔福德的皇后大道商业园，在设计和制造定制控制系统方面建立了良好的声誉。该公司的专业知识涵盖交流、直流和伺服驱动器以及 PLC 和 SCADA 系统。Transicon为广泛的工业客户提供服务，业务遍及英国和国际各地。