Mikroleväbiotekniikka-alustan kaasun annostelun ohjaus

Leväteknologiat hyödyntävät auringon valtavaa energiavaroja ja absorboivat CO₂:ta tarjotakseen taloudellisia, aurinkosähköperustaisia ratkaisuja, osallistuakseen maailman kasvavan energia-, ravinnon- ja vedentarpeen kattamiseen ja löytääkseen keinon hyödyntää CO₂:ta. Teknologiat avaavat myös monia mahdollisuuksia ravintolisien ja lääkkeiden saralla. Keskuksen työ tukee aktiivisesti uusien työllistymiskeinojen kehittämistä, kestäviä alueellisia kehitystoimia, vientiteollisuutta ja puhdasta, vihreää ja kestävää tulevaisuutta.

Aurinkobiotekniikkakeskuksella on mikro- ja makrolevien pilottituotantolaitoksia sisä- ja ulkotiloissa. Ne on varustettu sellaisia tehokasvatusjärjestelmiä varten, kuten allas-, litteäpaneeli-, putki- ja Airlift-bioreaktorit. Tämän lisäksi tuotantolaitoksissa tarkistetaan eri bioreaktorien suunnitelmia ja prosessiparametreja sekä tuotantokantoja sekä luokitellaan tuotantokantoja.

Kattava infrastruktuuri, mukaan lukien CO₂ ja paineilma niitä varten tarvittavien putkistojen ja bioreaktorien käyttöön tarvittavien automaatiotekniikoiden kanssa, on jo olemassa.

Vanhenevan bioreaktoriautomaation modernisointi

Ulkona sijaitsevien bioreaktoreiden olemassa oleva säätöjärjestelmä rakennettiin lähes 15 vuotta sitten ja keskus joutui punnitsemaan toisen tarjoajan kalliiseen päivitysratkaisuun investoimista. Yliopisto antoi laitteistonsa uudella ohjausjärjestelmällä päivittämisen DSI-Tecin tehtäväksi. Yhdessä ne suunnittelivat bioreaktoreille uuden ohjaus- ja valvontajärjestelmän, joka mahdollisti pH-ohjatun CO₂-annostelun ja antureiden hienosäädön. Uutta automaatiojärjestelmää oli tarkoitus käyttää ensin sisätiloissa sijaitseviin tuotantolaitoksiin ennen kuin se laajennettaisiin kattamaan ulkona sijaitsevat laitteistot.

DSI-Tec tutustui lukuisiin massavirtausmittarien ja -säätimien vaihtoehtoihin ja tarjoajiin sekä muihin tarvittaviin varusteisiin – ja palasi yhä uudelleen takaisin Bürkertiin.

Päätöksen vahvistuttua Bürkert kutsui DSI Tecin johtajan, David Hortonin Sydneyn Systemhausiin projektin tarkempia neuvotteluja varten. Ohjausjärjestelmää varten tarvittiin erityisiä venttiilejä ja välineitä, ja laboratorio halusi Siemens S7-1200 -alustan kanssa kommunikointiin räätälöidyn ratkaisun, joka hyödyntää jo olemassa olevaa PROFINET-verkkoa. Tämän lisäksi säätöjärjestelmän tuli olla kestävä ja mahdollistaa tulevat lisälaitteita sisältävät päivitykset.

Ensimmäisenä edellytyksenä oli kahdeksan analogisen pH-anturin lähetin. Bürkert toimitti tätä varten kaksi Bürkertin tyypin 8619 multiCELLia, joista kussakin oli PROFINET ja neljä pH-moduulia. pH-arvo ja muut diagnoositiedot lähetettiin valvontaan ja ohjaukseen suoraan PROFINET-verkon välityksellä.

Toisena edellytyksenä oli viisi massavirtaussäädintä (MFC:tä) ilmanannostelua varten mahdollisuudella liittää tulevaisuudessa 20 MFC:ää lisää.

Bürkert toimitti viisi MFC Efficient Device Integration Platform (EDIP)-alustaa, jotka mahdollistavat tulevat laajennukset. Tämän vuoksi rakenne on modulaarinen, ja mahdollistaa käyttötarpeiden mukaisen laitteiden lisäämisen. Bürkertin PROFINETiä varten konfiguroima tyypin ME43 Gateway tarjoaa ohjausjärjestelmäliitännän.

Tiedot, kuten läpivirtausnopeus, totalisointi ja aineen lämpötila ovat käytettävissä vakiomääräisesti. Lisätiedot, kuten käyttötunnit, anturin kalibrointitiedot ja anturin tila voidaan tarvittaessa poimia miltä tahansa MFC:ltä. Jatkossa MFC:t liitetään ja konfiguroidaan Bürkertin Communicator-ohjelmistolla.

Asiakkaalle räätälöidyt venttiiliryhmät ja kotelot täyttävät vaatimukset

Kolmantena edellytyksenä olivat CO₂-annostelun magneettiventtiilit. Tätä varten Bürkert toimitti teräksisen ryhmäratkaisun yhdessä yhteensopivan venttiilijärjestelmän kanssa. Ryhmä suunniteltiin paikan päällä, rakennettiin itse Bürkert Australian toimesta ja asennettiin teräksisen, helpon asennuksen ja huollon mahdollistavan vakiokiskon päälle. Viittä venttiiliä ohjataan suoraan Siemensin PLC:n digitaalilähdöillä.

”Haasteena oli, että Bürkertin piti sovittaa ratkaisu paikan päällä sitä varten varattuun pieneen tilaan”, kertoi Dean Bryant, Bürkert Fluid Control Systemsin National Segment Manager, Micro Fluidics & Gas Handling. ”Tätä varten valmistimme kaikkia MFC:itä ja venttiilejä varten kapean, vapaasti seisovan kotelon.”

Bürkertillä on MMI:itä ja ohjauskaappeja jo valmiina ratkaisuissaan helpottamaan järjestelmien asettamista eri paikkoihin.

”Valmis järjestelmä piti sisällään Siemens S7-1200 PLC/MMI -yhdistelmän, joka sisälsi muiden laitteiden kanssa Bürkertin Gateway ME43:n välityksellä kommunikoivan PROFINET-isännän”, Bryant lisäsi.

Tehdastestaus (FAT) suoritettiin ennen käyttöönottoa Sydneyn Systemhausissa. Se sisälsi myös sekvenssi- ja tiiviyskokeen. Bürkert kutsui yliopiston ja DSI-Tecin jälleen paikan päälle suorittamaan kaikki testit itse. Ylimääräisiä paineilmakäyttöisiä laipion liittimiä asennettiin ja liitettiin tuleviin MFC:ihin ja venttiiliasennuksiin valmistautumista varten.

UQ:n tutkimus nousee uudelle tasolle

UQ:n, Bürkertin ja DSI-Tecin tiivis yhteistyö konseptin suunnittelusta aina asennukseen mahdollisti sen, että projektin toimitus tapahtui halutusti – ajoissa ja määritetyn budjetin sisällä. ”Sisätiloissa sijaitsevan tuotantolaitoksen automaation päivitys mahdollistaa nyt laadukkaan biomassan tuotannon edellyttämän tarkan ja etäohjatun mikroleväviljelmien valvonnan, jota käytetään biologisten, vihreiden lääkkeiden, elintarvikkeiden ja nanomateriaalien kehittämisessä” kertoi tri Juliane Wolf, tutkija ja projektijohtaja.

”Voimme laskea tuotantokustannuksia ja laajentaa vihreää kehitystyötä kattamaan polttoaineet ja ekosysteemipalvelut heti, kun skaalaamme automaation modernisointia edelleen ja otamme ulkotiloissa sijaitsevan tuotantopaikan mukaan.”

”Sisä- ja ulkotiloissa sijaitsevat pilottilaitteistomme ovat työllemme ratkaisevan tärkeitä ja kiitämme DSI-Teciä ja Bürkertiä työmme ammattimaisesta ja rakentavasta tukemisesta tarjoamalla tarvitsemamme automatisoidut säätöjärjestelmät”, sanoi professori Hankamer. ”Järjestelmä nostaa tutkimus- ja kehitystyömme järjestelmäsuunnittelun seuraavalle tasolle ja skaalaa sen mahdollistaen uusiutuvien tuotteiden ja tulevien työpaikkojen varmistamisen aurinkosähkökäyttöisen tuotannon avulla.”

UQ:n bioreaktoriprojekti osoittaa kuinka hyvin Bürkert voi integroida Teollisuus-4.0-ratkaisun. Taito mukautua olemassa oleviin järjestelmiin, edellytyksiin ja olemassa oleviin alustoihin antaa Bürkertille ylimääräisen kilpailuedun markkinoilla. Bürkert tarjoaa asiakkailleen Australian Sydneyssä sijaitsevassa Systemhausissa käytännönläheistä neuvontaa ja testiympäristön sekä suoran yhteyden Bürkertin tuoteratkaisujen asiantuntijoiden sekä teknisen- ja suunnittelutiimin kanssa.

Products

multiCELL - monikanavainen monitoimilähetin/säädin

Tyyppi 8619

• Yhteensopiva yleisimmille virtaus-, pH/ORP-, kloori- ja johtokykyantureille
• Helppokäyttöinen, intuitiivinen käyttöliittymä, jossa on suuri näyttö säädettävällä taustavalolla (4 vaihtoehtoista muutettavaa näkymää)
• Laajennettava perusmallin lähettimen/säätimen laitteisto (jopa 6 liitintä avoimena)
• Lisätoiminnot lisävarusteena saatavilla ohjelmistoilla

Kenttäväylä-Gateway

Tyyppi ME43

• Gateway teollisille Ethernet- ja kenttäväylästandardeille
• Jopa 128 tulo- ja 128 lähtömuuttujaa siirrettävissä
• Helpompi integrointi prosessin ohjaustasolla järjestelmäkohtaisten laitteiden kuvaustiedostojen ansiosta
• Graafinen ohjelmointi alajärjestelmien automatisointiin

Massavirtausohjain (MFC) / massavirtausmittari (MFM) kaasuille

Tyyppi 8741

• Nimellisvirtaus vaihtelee välillä 0,010–160 l/min
• Erinomainen tarkkuus ja toistettavuus
• Erittäin nopeat vasteajat
• Yksinkertaisempi laitteen vaihto konfiguraatiomuistin takia
• Lisävarustus: USP Class VI, FDA-, EC 1935 -säädöstenmukaisuus