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Im SeaSim müssen die Parameter konstant gehalten werden, um die wissenschaftliche Integrität des Versuchs zu ermöglichen, Bild: Weidmüller
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Automatisierungstechnik

Mit Remote-I/O-System Great Barrier Reef erforschen

21.05.2024

Das I/O-System von Weidmüller wird in den Aquarien des National Sea Simulator (SeaSim) eingesetzt, einer Forschungseinrichtung des Australian Institute of Marine Science (AIMS). Die Ergebnisse dieser Forschung werden unter anderem zum Schutz des Great Barrier Reefs an der Ostküste Australiens genutzt.

Das Australian Institute of Marine Science (AIMS) ist eine Forschungseinrichtung Australiens, die sich auf die Erforschung tropischer Meeresumgebungen spezialisiert hat. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Great Barrier Reef, dem größten Korallenriff der Welt, das etwa die Fläche von Deutschland einnimmt. Über viele Jahre hinweg wurden Messungen durchgeführt, die die hohe Anfälligkeit des Riffs für umfangreiche Störungen belegen. Seit 2016 wurden vier massive Korallenbleichen beobachtet, die zu einem erheblichen Verlust von Korallen geführt haben.

Klimawandel verantwortlich für Korallensterben

Das AIMS hat sich zum Ziel gesetzt, die Hauptursachen für diese Schäden zu untersuchen, nämlich den Klimawandel und die Invasion von Dornenkronenseesternen, die maßgeblich zum Rückgang der Steinkorallen am Great Barrier Reef beitragen. Um diese Herausforderungen anzugehen, nutzt das AIMS den National Sea Simulator, das modernste Forschungsaquarium der Welt. Mithilfe hoch automatisierter Systeme können verschiedene Parameter wie Temperatur, Salzgehalt, Nährstoffgehalt, Lichtintensität, Säuregehalt und Wasserqualität in den Becken reguliert und überwacht werden, um die Bedingungen im Riff nachzubilden und zu erforschen.

Um zuverlässige Forschungsergebnisse und Erkenntnisse zu ermöglichen, ist es unerlässlich, dass die Technologie in den Aquarien höchste Zuverlässigkeit und Funktionalität aufweist. Selbst geringfügige Änderungen eines Parameters, wie zum Beispiel des Salzgehalts des Wassers, könnten die Ergebnisse einer Langzeitstudie verfälschen. In einem solchen Fall würden nicht nur Jahre intensiver Forschungsarbeit verloren gehen, sondern es könnten auch beträchtliche finanzielle Einbußen entstehen.

Das AIMS setzt auf das u-remote I/O-System, das den hohen wissenschaftlichen Anforderungen gerecht wird. Dank des modularen Aufbaus des Moduls ist ein Austausch der Elektronik im laufenden Betrieb möglich, was Ausfallzeiten auf ein Minimum reduziert. Zudem erleichtert die Klartextdiagnose über den integrierten Webserver die Identifizierung von Fehlern, was wiederum die Wartungszeiten erheblich verkürzt. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich die Einheit für den Einsatz als Standardkomponente in den Schaltschränken der Aquarien. Mit elf verschiedenen Protokollen lässt sich das I/O-System von Weidmüller in die heterogene Steuerungslandschaft des National Sea Simulator integrieren. Es ist außerdem IO-Link-fähig gemäß der Norm IEC 61131-9. Das System kommuniziert mit den smarten Sensoren der Forschungsbecken, sodass die Forscherinnen und Forscher jederzeit über die Werte in den Versuchsanlagen informiert sind.

Auf einfache Weise wird Anlage automatisiert

Eine weitere wichtige Eigenschaft von u-remote, die dem AIMS zugutekommt, besteht in der Flexibilität. In der Forschung ändern die Forscher die Parameter für verschiedene Versuche. Das I/O-System ist ein Produkt, das uns eine einfache Änderung der Parameter ermöglicht. Die In- und Outputs sind jederzeit konfigurierbar. Hierfür ist ein in jedem Feldbuskoppler vorinstallierter Webserver vorgesehen. Auf ihn kann durch Eingabe der IP-Adresse mit einem Standard-Webbrowser über das Ethernet-Netzwerk oder die integrierte USB-Schnittstelle zugegriffen werden. Dem AIMS werden dann die an der Anlage installierten Module sowie deren aktuelle Prozessdaten wirklichkeitsgetreu im Browser angezeigt. Mit nur einem Klick konfiguriert das Institut die einzelnen In- und Outputs online neu. Die vorgenommene Installation lässt sich abspeichern und auf andere Stationen serienmäßig übertragen. Das spart dem Institut Zeit und sichert die einheitliche Konfiguration aller am Versuch beteiligten Becken; damit einhergehend wird auch die Fehleranfälligkeit beim Aufsetzen einer neuen Parametrierung verringert.

In den vergangenen Jahren hat das AIMS viele neue Erkenntnisse gewonnen. Durch Langzeitversuche mit Dornenkronenseesternen konnte das Institut Riffmanager mit Daten unterstützen. Ziel war es, die Invasionen besser zu verstehen, die Ursachen zu ermitteln und innovative Instrumente zu entwickeln. Diese Instrumente sollen dabei helfen, die Anzahl der Dornenkronenseesterne zu kontrollieren und die Riffe aktiv zu schützen.