Sterowanie złożonymi systemami testowymi do materiałów filtracyjnych
8 lutego 2023
Precyzyjne zarządzanie systemami testowymi

Sale operacyjne i zakłady produkcji farmaceutycznej mają jedną wspólną cechę – potrzebują technologii „clean room” (pomieszczeń czystych), aby zapewnić bezpieczeństwo pacjentów i jakość środowiska produkcyjnego. Topas jest jednym z liderów technologicznych w tej dziedzinie. Podczas testowania mediów filtracyjnych, co jest wymagane np. w przypadku filtrów powietrza w pomieszczeniach czystych, Topas stawia na technikę sterowania firmy WAGO.

Technologia pomieszczeń czystych jest kluczowa w wielu obszarach. Znajduje zastosowanie np. w lecznictwie na salach operacyjnych, w przemyśle farmaceutycznym, w zakładach produkcyjnych w obszarze mikroelektroniki i zapewnia, że liczba cząstek w powietrzu wprowadzanych do pomieszczenia lub w nim powstających jest jak najmniejsza. Bo tylko wtedy można bezpiecznie leczyć pacjentów i chronić produkty przed szkodliwymi cząsteczkami.

Kwalifikacja i testowanie materiałów filtracyjnych

W procesie oczyszczania powietrza najważniejsze są filtry. Dlatego takie ważna są dopuszczenie, regularna kontrola systemów filtracyjnych i pełna dokumentacja wyników. Wytyczne, takie jak VDI 2083 i ISO 14644, określają procedury kontrolne i podają klasyfikację oraz oznaczenie stężenia dla czystości cząstek w powietrzu w pomieszczeniach i strefach czystych. Klasy czystości powietrza określane są na podstawie zmierzonych stężeń zawieszonych w powietrzu cząsteczek o różnych znormalizowanych rozmiarach.

Jak kluczowe jest kwalifikowanie i testowanie materiałów filtracyjnych oraz zapewnianie wysokiej jakości badań filtrów, dobrze wie Stephan List. Jest on kierownikiem działu w Topas GmbH w Dreźnie, gdzie odpowiada za produkcję urządzeń i systemów testowych oraz rozwój produktu: "W naszej firmie wszystko kręci się wokół technologii cząstek. Wytwarzamy, dokonujemy pomiarów i kondycjonujemy aerozole oraz produkujemy niezbędne do tego urządzenia, jak również kompletne systemy pomiarowe. Obszar działania sięga od badania mediów i elementów filtracyjnych w laboratorium aż do cyklicznych badań filtrów w jak najkrótszych odstępach czasu w trakcie procesu produkcyjnego".

Za pomocą ponad 60 różnych urządzeń seryjnych i 20 typów systemów pomiarowych dla użytkowników przemysłowych i placówek badawczych, firma wytwarza, kondycjonuje i analizuje aerozole testowe i referencyjne. „Klienci przychodzą do nas niekiedy z bardzo specjalnymi wymaganiami. To dla nas prawdziwe wyzwania. Są to czasem filtry samochodowe, do turbin gazowych albo pomieszczeń sterylnych w przemyśle farmaceutycznym" – mówi Stefan Haufe, ekspert ds. PLC i bezpieczeństwa w firmie Topas. Możliwości kombinacji stosowanych czujników, elementów wykonawczych i analityki jest naprawdę wiele.

Najwyższe wymagania w farmacji i technice medycznej

Czystość jest podstawą tam, gdzie produkowane są substancje trafiające do organizmu człowieka. Pociąga to za sobą konieczność utrzymania sterylności pomieszczeń oraz jej testowania. Przy produkcji farmaceutycznej i biotechnologicznej należy wykluczyć jakiekolwiek zanieczyszczenie zarazkami, mikroorganizmami i szkodliwymi substancjami. Także w technice medycznej wymagania rosną: implanty, biosensory monitorujące np. poziom lipidów we krwi, muszą być produkowane z zachowaniem najwyższej sterylności. Podczas gdy w dziedzinie mikrotechniki do niedawna wystarczały jeszcze pomieszczenia czyste klasy ISO-6 lub -7, teraz coraz częściej wymagana jest klasa ISO-5. Oznacza to, że dopuszczalnych jest jedynie 5 nanogramów substancji organicznych na litr powietrza. Dlatego potrzebne są filtry i systemy, które zatrzymują nie tylko cząstki stałe, ale także substancje chemiczne. Ponadto coraz większą rolę odgrywają tu efekty elektromagnetyczne i wibracje. Technika pomiarowa i badawcza z zasady musi więc penetrować obszary, w których cząstki stałe i substancje chemiczne występują razem.

U nas wszystko kręci się wokół technologii cząstek stałych. Wytwarzamy, dokonujemy pomiarów i kondycjonujemy aerozole oraz produkujemy niezbędne do tego urządzenia, jak również kompletne systemy pomiarowe.

Stephan List, Manager w firmie Topas GmbH

Efektywne instalacje i dokumentacja

Aby sprawnie przeprowadzić testy i w prosty sposób udokumentować wyniki, systemy Topas symulują rzeczywiste procesy. Oprócz syntezy aerozoli obszar działania obejmuje także pobieranie próbek, ich przygotowanie i charakteryzację przy użyciu zaawansowanej techniki pomiarowej. Dostosowanie poszczególnych etapów procesu w urządzeniu do badanej próbki (np. materiału filtracyjnego) oraz do ekstrahowanej substancji jest procesem złożonym.

Aby optymalnie, czyli możliwie precyzyjnie i w sposób zautomatyzowany sterować wzajemnym oddziaływaniem w ramach systemów, oraz aby osiągnąć powtarzalne wyniki, konieczne jest zastosowanie najnowocześniejszej techniki sterowania. „Już wiele lat temu wybraliśmy Wago. Jest naszym dostawcą komponentów do sterowania i komunikacji. W tamtym czasie kupowano w pierwszym rzędzie niedrogie urządzenia o szerokim zakresie możliwości" – mówi Stephan List. „Dziś doceniamy stabilne środowisko programistyczne, regularne aktualizacje i , co tu dużo mówić, współpracę z niezawodnym partnerem. Nie sposób też pominąć skalowalności rozwiązań Wago, to zawsze był i wciąż jest ważny punkt tej współpracy.

Sterownik kontroluje złożone procesy wewnętrzne

Topas stosuje sterowniki WAGO. Z ich pomocą bezpiecznie steruje czujnikami, urządzeniami pomiarowymi i siłownikami, takimi jak wentylatory, klapy i zawory. „Musimy przetwarzać wiele sygnałów. W rezultacie nasze systemy składają się z wielu modułów I/O i wykorzystują duże węzły. Wynika z tego duża różnorodność interfejsów, które musimy obsłużyć. I to jest kolejny ważny powód, aby zawsze korzystać z systemów I/O od WAGO" – mówi Stefan Haufe.

Otwarte interfejsy

Weźmy sterownik PFC200, jest on używany na stanowisku do automatycznego skanowania filtrów HEPA/ULPA AFS150. Za pomocą tego sterownika urządzenia wejściowe i wyjściowe są podłączane za pomocą protokołów CAN, CANopen lub Profibus DP. Komunikacja z oprogramowaniem nadrzędnym i przekaźnikami bezpieczeństwa odbywa się poprzez Modbus. Interfejsy ETHERNET wspierają ponadto wszystkie popularne protokoły, w tym DHCP, DNS, NTP, FTP, SNMP i HTTP. Bezpieczne połączenie zapewniają protokoły SSH, HTTPS i FTPS.

Również stanowisko badawcze PAF 112, stosowane do badania jakości samochodowych filtrów kabinowych zgodnie z normą ISO 11155-2 w zakresie adsorpcji/desorpcji substancji gazowych, jest przykładem na ścisłą współpracę Topas i WAGO. To nie tylko złączki listwowe do przewodów o różnych przekrojach i typach, przełącznik sieciowy i wyłączniki elektroniczne, sercem całego systemu sterowania jest PLC 750-891 WAGO . Komunikuje się z przekaźnikami bezpieczeństwa i oprogramowaniem nadrzędnym poprzez Modbus^®. Czujniki na stanowisku badawczym są podłączone za pomocą interfejsów szeregowych.

Precyzyjna lokalizacja nieszczelności

„Dla niektórych kroków, takich jak sekwencja procedury testowej, wizualizacja procesów, generowanie diagramów lub podobnych, używamy komputera PC. Dla wszystkich innych zadań mamy odpowiedni sterownik PLC WAGO“ mówi Stefan Haufe i dodaje: „Nie wymagamy pracy w czasie rzeczywistym, ale szybkość reakcji jest wciąż ważna. Właśnie tu krótki czas reakcji sterownika PLC pomaga w precyzyjnej lokalizacji nieszczelności lub innych problematycznych punktów. Ogólnie rzecz biorąc, doceniamy elastyczny system WAGO dla złożonych aplikacji" – mówi Stefan Haufe. W rezultacie połączenie komponentów WAGO i know-how Topas pozwoliło osiągnąć cel, jakim jest zabezpieczenie procesów produkcji w pomieszczeniach czystych niezliczonej ilości produktów oraz zapewnienie najwyższych standardów jakości przy produkcji najróżniejszych filtrów.

Już teraz wiemy, że do przyszłych projektów będziemy stosować sterowniki 750-8212 WAGO . Są wyposażone w szybsze procesory i mają więcej pamięci roboczej. Kolejną ważną cechą tego jest funkcja „Digital Rights Management“. Umożliwia ona, w zależności od wymagań, indywidualne rozszerzenie funkcji dla szerokiej gamy projektów. W tym celu aplikacje i interfejsy komunikacyjne mogą być w późniejszym czasie aktywowane za pomocą licencji (DRM). „W najbliższej przyszłości widzimy już konkretne projekty, w których będziemy korzystali z tych funkcji. Ale to na razie nasza słodka tajemnica“ – mówi na zakończenie Stefan Haufe.

Wyjątkowy projekt w wyjątkowych czasach – oczyszczacz powietrza

Jak powszechnie wiadomo powietrze w pomieszczeniach może znacząco wpływać na nasze samopoczucie i zdrowie. Kwestia ta stała się również kluczowym zagadnieniem podczas pandemii koronawirusa. Poprzez stworzenie mobilnego urządzenia do oczyszczania powietrza, firma Miele chciała pomóc wszystkim ludziom zapewnić większą ochronę zdrowia i przywrócić choć odrobinę normalności w tym trudnym czasie. Dzięki wsparciu ze strony WAGO projekt zakończył się pełnym sukcesem.

WAGO ELWAG sp. z o.o.

Centrala Spółki

Sterowanie złożonymi systemami testowymi do materiałów filtracyjnych 8 lutego 2023 Precyzyjne zarządzanie systemami testowymi