Monitoring pomieszczeń czystych – Bezpieczeństwo dla najwyższych wymagań

Abb1: Reinraum / Fig. 1: Cleanroom

Rys. 2: Pomiar ciśnienia, wilgotności i temperatury w pomieszczeniach czystych z systemem automatyki JUMO mTRON T / Fig. 2: Pomiar ciśnienia, wilgotności i temperatury w pomieszczeniach czystych z systemem automatyki JUMO mTRON T

Abb. 3: Kapazitive Hygrothermogeber mit intelligenten Wechselsonden / Fig. 3: Kondensacyjny czujnik wilgotności i temperatury z inteligentnymi wymiennymi sondami

Dipl.-Ing. Christina Scheer

Reżimy czystych i sterylnych pomieszczeń są konieczne dla specjalistycznych procesów produkcyjnych – zwłaszcza w medycynie i technologii farmaceutycznej – gdzie obecność cząstek w zwykłym powietrzu otoczenia byłaby problematyczna. Dalsze zastosowania pomieszczeń czystych lub technologii czystych pomieszczeń można znaleźć w technologii półprzewodników, optyce i technologii laserowej, lotnictwie i astronautyce, naukach biologicznych oraz w medycynie i badaniach, a także w produkcji i przetwarzaniu żywności i leków w warunkach sterylnych oraz w nanotechnologii.

W pomieszczeniu czystym wybór odpowiednich urządzeń pomiarowych jest kluczowy dla uzyskania optymalnych wyników pomiarów. Zazwyczaj monitoruje się i rejestruje poziom cząstek, temperaturę, wilgotność i ciśnienie. Wspomniane parametry mają istotny wpływ na jakość i wydajność, dlatego regularne kalibracje przy użyciu urządzeń opartych na standardach odniesienia są nieodzowne. Producenci produktów farmaceutycznych zazwyczaj dysponują dużą liczbą pomieszczeń czystych. Sterowanie i rejestracja temperatury, ciśnienia i wilgotności podlega surowym zasadom GMP (Dobra Praktyka Produkcyjna).

Jedno sterowanie dla wszystkiego

Aby sterować, regulować i dokumentować wartości pomiarowe temperatury, ciśnienia, wilgotności i poziomu cząstek w jednym lub kilku pomieszczeniach czystych, idealnym rozwiązaniem jest system automatyzacji JUMO mTRON T. Różne moduły wejścia i wyjścia tego systemu umożliwiają elastyczną i rozproszoną konfigurację systemu. Szczególnie uniwersalne, konfigurowalne moduły analogowe, na przykład do sygnałów rezystancyjnych lub jednostkowych, takich jak prąd czy napięcie, stanowią tutaj standard. Wbudowany sterownik PLC CoDeSys V3 w połączeniu z modułami do regulacji, pomiaru i rejestracji danych tworzy optymalne rozwiązanie dla różnych zastosowań w pomieszczeniach czystych.

Sieciowa komunikacja danych między poszczególnymi komponentami odbywa się za pomocą EtherCAT, szeroko stosowanego, szybkiego, opartego na Ethernet systemowego magistrali w technice pomiarowej i automatyzacji. Dzięki systemowi JUMO mTRON T można obsługiwać, sterować i regulować wiele indywidualnie działających pomieszczeń czystych, a także rejestrować wartości procesowe dla zapewnienia jakości. W przeszłości konieczne były do tego osobne sterowniki.

Panel wielofunkcyjny (HMI) zawiera dziewięć grup rejestracyjnych, w tym rejestrację partii, zapewniającą przyporządkowanie zarejestrowanych danych procesowych. Dokumentacja wartości pomiarowych procesu jest zabezpieczona przed manipulacją, co ma szczególne znaczenie w pomieszczeniach czystych. Szczególne funkcje zintegrowane, takie jak powiadomienie e-mail w przypadku alarmu czy serwer WWW, stanowią niedrogą i bezpieczną alternatywę dla skomplikowanych systemów wizualizacji. Dopełnieniem systemu są odpowiednie narzędzia programowe na PC do odczytu i analizy zarejestrowanych danych.

Dzięki modułowej budowie systemu i wbudowanemu sterownikowi PLC system automatyzacji JUMO mTRON T można optymalnie dostosować do aplikacji sterowania i regulacji pomieszczeń czystych. Ponieważ zadania regulacji są wykonywane autonomicznie w wielokanałowych modułach regulacyjnych, sterownik PLC służy głównie do realizacji indywidualnych zadań sterowania. W systemie kluczową rolę odgrywa wbudowany sterownik CoDeSys, umożliwiający programowanie funkcji dostosowanych do istniejących zadań i wizualizację procesów w interfejsie HMI. W ten sposób producenci mogą tworzyć dla swoich klientów indywidualne maski ekranowe dla ustawień podstawowych, automatyki lub ręcznego trybu pracy, obrazów systemu i nawet maski do konfiguracji. Za pomocą zarządzania użytkownikami z dostępem do 50 użytkowników można przydzielać dowolnie zdefiniowane prawa obsługi, co pozwala unikać błędów obsługi i zapewnia bezpieczną pracę systemu.

Wizualizacja i rejestracja dla optymalnego bezpieczeństwa

Dzięki ekranowi dotykowemu TFT i wbudowanej funkcji rejestracji możliwe jest bezpośrednie na urządzeniu, oprócz aktualnych wartości, statusów i alarmów, także podgląd trendów. Daje to użytkownikowi wysoką przejrzystość i możliwość bezpośredniej optymalizacji lub dostosowania przebiegów procesów. W ten sposób można wykryć nieprawidłowości już na wczesnym etapie i podjąć odpowiednie działania.

Zarejestrowane dane można odczytywać, archiwizować i analizować za pomocą interfejsu lub pamięci USB przy użyciu programów JUMO PCC i PCA3000. Programy te oferują także funkcje automatycznego wydruku danych pomiarowych, na przykład w formacie PDF lub CSV. Na życzenie dane mogą być również wysyłane bezpośrednio e-mailem.

Jeszcze bardziej rozbudowaną dokumentację zapewnia oprogramowanie wizualizacyjne JUMO SVS3000, które wspiera rejestrowanie partii na podstawie danych wprowadzonych bezpośrednio przy starcie programu na odpowiednim urządzeniu. Oprogramowanie umożliwia także obsługę wszystkich podłączonych jednostek. Dane można filtrować i odczytywać według daty, czasu oraz do trzech wprowadzonych informacji o partii. Generowane protokoły można automatycznie drukować po zakończeniu partii lub w dowolnym momencie ręcznie, a także eksportować.

Oszczędność czasu i kosztów dzięki precyzyjnemu pomiarowi wilgotności i temperatury

Aby wyeliminować zewnętrzne czynniki wpływające na produkcję wrażliwych produktów, w pomieszczeniu czystym konieczne jest zapewnienie powtarzalnych warunków klimatycznych. Dzięki kondensacyjnym higrotermometrom serii 907027 od JUMO można na przykład zmierzyć wilgotność i temperaturę za pomocą jednego urządzenia. Urządzenia te wyposażone są w inteligentne wymienne sondy z wewnętrznie zapisanymi danymi kalibracyjnymi i protokołem porównawczym. Umożliwia to użytkownikowi szybki, trwający sekundy wymianę czujnika bez utraty dokładności.

Wysokoprecyzyjne metody kalibracji i nowoczesna technologia mikroprocesorowa gwarantują wysoką dokładność pomiaru w całym zakresie temperatur. Doskonała stabilność długoterminowa opiera się na zastosowaniu sprawdzonych od lat czujników wilgotności. Do zastosowań w wysokich temperaturach (do +80 °C) lub w ciasnych przestrzeniach czujników można odłączać bez konieczności regulacji urządzenia, korzystając z wymiennych kabli połączeniowych.

Dostępne sygnały wyjściowe to napięcie od 0 do 10 V lub 4 do 20 mA (dwuprzewodowe) wyjścia prądowe, przy czym skalowanie temperatury od producenta można bez problemu dostosować do konkretnej aplikacji. Opcjonalny wyświetlacz umożliwia odczyt aktualnych wartości rF i T.

Dostosowane do procesu

Powtarzalne lub standaryzowane warunki klimatyczne można zapewnić w pomieszczeniu czystym poprzez pomiar, regulację i nadzór temperatury, wilgotności i ciśnienia. Wykorzystanie systemu automatyzacji oferuje użytkownikowi oszczędność czasu i kosztów, ponieważ modułowa konstrukcja pozostawia pełne możliwości rozbudowy i dostosowania do różnych potrzeb.