Reinraummonitoring – Veiligheid voor de hoogste eisen

Abb1: Reinraum / Fig. 1: Schone kamer

Fig. 2: Druk-, vocht- en temperatuursensoren in cleanrooms met het automatiseringssysteem JUMO mTRON T

Abb. 3: Kapazitive hygrothermogeber met intelligente verwisselbare sondes / Fig. 3: Capacitive hygrothermal transducer with intelligent interchangeable probes

Dipl.-Ing. Christina Scheer

Rein- en reinruimtesalen worden gebruikt voor speciale fabricageprocessen – vooral in de medische en farmaceutische technologie – waar stofdeeltjes in de normale omgevingslucht storend zouden zijn. Verdere toepassingen van cleanrooms of cleanroomtechnologie vinden we in de halfgeleidertechniek, optiek- en laser technologie, lucht- en ruimtevaarttechniek, de biowetenschappen en medisch onderzoek en behandeling, evenals in onderzoek en steriele productie van voedingsmiddelen en geneesmiddelen en in nanotechnologie.

In een cleanroom is de keuze van de juiste meetapparatuur van groot belang voor het behalen van optimale meetresultaten. In de regel worden het stofgehalte, temperatuur, vochtigheid en druk gemonitord en geregistreerd. De bovengenoemde meetwaarden hebben een aanzienlijke invloed op de kwaliteit en productiviteit, daarom zijn regelmatige kalibraties met meetinstrumenten die op traceerbare standaarden gebaseerd zijn onmisbaar. Fabrikanten van farmaceutische producten beschikken doorgaans over een groot aantal cleanrooms. De regeling en registratie van temperatuur, druk en vochtigheid vallen onder de strenge regels van GMP (Good Manufacturing Practice).

Een regeling voor alles

Om de meetwaarden temperatuur, druk, vochtigheid en stofgehalte van één of meerdere cleanrooms te regelen, te sturen en te documenteren, biedt het automatiseringssysteem JUMO mTRON T uitkomst. De verschillende invoer- en uitvoermodules van het systeem maken een flexibele en decentrale systeemopbouw mogelijk. Vooral de universeel configureerbare analoge ingangsmodules, bijvoorbeeld voor weerstandssignalen of standaardsignalen zoals stroom of spanning, stellen hierin maatstaven. De geïntegreerde Codesys V3 PLC in combinatie met de modules voor regeling, meetwaarde-registratie en gegevensopname vormen een optimale combinatie voor diverse cleanroomapplicaties.

De netwerkmogelijkheden en gegevenscommunicatie van de afzonderlijke componenten verlopen via EtherCAT, een in meet- en automatiseringstechniek veelgebruikt, snel, Ethernet-gebaseerd systeembus. Met het JUMO mTRON T-systeem kunnen meerdere individueel werkende cleanrooms worden bediend, geregeld en de procesmeetwaarden worden vastgelegd voor kwaliteitsborging. In het verleden waren hiervoor aparte besturingssystemen nodig.

Het multifunctionele paneel (HMI) bevat negen registratiegroepen inclusief batchregistratie, die een toewijzing van de geregistreerde procesgegevens garanderen. De documentatie van de procesmeetwaarden is manipulatiewaarborgd uitgevoerd, wat vooral in cleanrooms van groot belang is. Speciale geïntegreerde functies zoals bijvoorbeeld een e-mailmelding bij alarm of een webserver vormen een kosteneffectief en veilig alternatief voor complexe visualisatiesystemen. Geschikte pc-softwaretools voor het uitlezen en evalueren van de geregistreerde data completeren het systeem.

Met de modulaire systeemopbouw en de geïntegreerde PLC kan het automatiseringssysteem JUMO mTRON T optimaal worden aangepast aan toepassingen voor de regeling en besturing van cleanrooms. Omdat de regeltaken autonoom worden uitgevoerd in de meerkanaalsregelaarsmodules, staat de PLC vooral voor individuele besturingsopdrachten ter beschikking. Door de flexibiliteit van het systeem neemt de geïntegreerde Codesys PLC een sleutelpositie in. Installatiebouwers hebben bijvoorbeeld de mogelijkheid om functies aan te passen aan de bestaande taken en gebruiksspecifieke procesbeelden te visualiseren in het HMI. Op deze manier kunnen fabrikanten voor hun klanten maatwerk schermen voor basisinstelling, automatische of handmatige bediening, installatiefoto’s en zelfs configuratiemaskers aanbieden. Via een gebruikersbeheer met tot 50 gebruikers kunnen vrij te definiëren bedieningsrechten worden toegekend. Zo kunnen fouten in de bediening worden voorkomen en wordt een veilige bedrijfsvoering gewaarborgd.

Visualisatie en registratie voor optimale veiligheid

Dankzij TFT-touchscreen en geïntegreerde registratiefunctie is het mogelijk om direct aan de installatie naast de actuele waarden, status- en alarmmeldingen ook de trendverloop te bekijken. Dit geeft de gebruiker een hoge mate van transparantie en de mogelijkheid om lopende processen direct te optimaliseren of aan te passen. Op deze wijze kunnen al in een vroeg stadium onregelmatigheden worden herkend en passende maatregelen worden genomen.

De geregistreerde data kunnen via interface of USB-stick worden uitgelezen, gearchiveerd en geëvalueerd met behulp van de softwareprogramma’s JUMO PCC en PCA3000. Deze programma’s bieden ook functies zoals automatische afdruk van meetgegevens bijvoorbeeld als PDF of CSV-bestand. Op verzoek kunnen deze gegevens ook direct per e-mail worden verzonden.

Een nog uitgebreidere documentatie is mogelijk met de visualisatiesoftware JUMO SVS3000. Deze ondersteunt de batchgerelateerde registratie na invoer van de juiste gegevens direct bij het starten van het programma op de bijbehorende installatie. Daarnaast kunnen via deze software alle aangesloten eenheden worden bediend. Deze data kunnen worden gefilterd en uitgelezen op basis van datum en tijd, evenals op tot drie ingevoerde batchgegevens. De hieruit gegenereerde rapporten kunnen automatisch bij het einde van een batch of op elk gewenst moment handmatig worden afgedrukt en/of geëxporteerd.

Tijd en kosten besparen dankzij perfecte vocht- en temperatuurmeting

Om externe invloeden bij de productie van gevoelige producten te minimaliseren, zijn reproduceerbare klimatologische omstandigheden in de cleanroom noodzakelijk. Met de capacitieve hygrothermogevers van de serie 907027 van JUMO kunnen bijvoorbeeld de vochtigheid en temperatuur met slechts één apparaat worden gemeten. De apparaten beschikken over intelligente wisselsonden met intern opgeslagen kalibratiegegevens en afstemmingsprotocollen. Deze maken het voor de gebruiker mogelijk om bij vervanging snel en zonder verlies van nauwkeurigheid de sensor te wisselen.

Hoge nauwkeurigheid kalibratieprocedures en de modernste microprocesortechnologie garanderen een hoge meetnauwkeurigheid over het gehele temperatuurbereik. De uitstekende langetermijnstabiliteit is gebaseerd op het gebruik van jarenlang bewezen vochtigheidssensoren. Voor hoge-temperatuurtoepassingen (tot +80 °C) of bij beperkte ruimte kunnen de sensoren zonder herkalibratie van het apparaat worden losgekoppeld met behulp van een stekkabel.

Als uitgangssignalen zijn spanningsuitgangen 0 tot 10 V of 4 tot 20 mA (2-draads) stroomuitgangen beschikbaar, waarbij de temperatuurschaal door de fabriek zonder problemen kan worden aangepast aan de toepassing. Een optioneel display toont de actuele rF- en T-waarden.

Aangepast aan het proces

Reproduceerbare of gestandaardiseerde klimatologische omstandigheden kunnen in de cleanroom worden gegarandeerd door het meten, regelen en bewaken van temperatuur, vochtigheid en druk. Het gebruik van het automatiseringssysteem biedt de gebruiker tijds- en kostenvoordelen, omdat met het modulaire systeem alle opties openstaan.