Ein System – vielfacher Nutzen

Martin Witzsch

Die zentrale Einheit des GMP-Monitoringsystems von Retel bildet ein Windows-basierter Server, die Datenerfassung und Datenaufbereitung erfolgt auf dezentralen Wago-Controllern, die über eine Standard-Ethernetverbindung mit dem Hauptrechner kommunizieren. Das dezentrale Konzept minimiert den Installationsaufwand und ist äußerst wartungsfreundlich. Dank des modularen, offenen Aufbaus der Hardware können auch Daten aus bestehenden Systemen anderer Hersteller eingebunden werden. Die Webtechnologie erlaubt den Zugriff auf das GMP-Monitoringsystem von einer beliebigen Stelle des Netzwerks. Das Wartungspersonal wird entlastet, da im Alarmfall nicht unbedingt eine Vor-Ort-Analyse erfolgen muss. Das GMP-Monitoringsystem eignet sich hervorragend, um unter anderem Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Partikel, Luftgeschwindigkeit in Kühlzellen, Produktionsräumen und -anlagen, Lagerräumen und Labors zu erfassen, auszuwerten und zu protokollieren. Retel nutzt die Ethernet-Controller gleich sechsfach: als universelle Schnittstelle zu den unterschiedlichsten Standardsignalen, als programmierbare Plattform zum Erfassen von Sondersignalen, als lokale Steuerung, als sicheren Speicher für die Daten, als Netzwerkknoten zwischen Zentrale und Anlagenfeld und als Backup für die Visualisierung. Die Ethernet-Controller lassen sich so vielfältig einsetzen, weil sie nicht einfach autarke Kleinsteuerungen sind, sondern Teil des Wago-I/O-Systems. Dieser modulare Baukasten für Feldbusknoten umfasst an die 300 verschiedene Busklemmen für Ein- und Ausgangssignale. Neben Schnittstellen für Standardsignale, wie 0…10 V oder 4…20 mA, stehen auch Klemmen für Thermoelemente zur Verfügung. Dadurch können viele der gängigen Sensoren zum Erfassen von Druck, Temperatur oder Feuchte direkt angeschlossen werden. Entsprechendes gilt für die Ausgänge. Innerhalb eines Knotens lassen sich Busklemmen für Nennspannungen von 5 bis 230 V kombinieren, sodass für jede Anforderung der passende Ausgang zur Verfügung steht.

Bei größeren Gebäuden wird für jedes Stockwerk einen eigener Controller vorgesehen, was die Installationskosten minimiert. Gleichzeitig bringt dieser modulare Aufbau mehr Übersicht und die Ausfallwahrscheinlichkeit bei Netzwerkfehlern sinkt. Das ist besonders wichtig, wenn die Controller für lokale Alarme zuständig sind, etwa bei kontaminierten Zonen. Dort wird durch schalenförmig angeordnete Über- und Unterdruckbereiche ein Austreten von Schadgasen oder Partikeln in die Umwelt verhindert. Das setzt voraus, dass Türen nur kurzzeitig geöffnet werden. Lokale optische und akustische Alarme warnen bei zu langen Öffnungszeiten oder kritischen Druckänderungen. Die Auswertung und Alarmsteuerung erfolgt in den lokalen Controllern.

Ein besonderes Merkmal des GMP-Konzepts ist das Backup für die Prozessvisualisierung. Bei kritischen Anwendungen müssen die Prozessdaten stets zur Verfügung stehen. Dazu werden die Web-Server-Funktionalitäten der Wago-Controller genutzt. Bei einer Störung genügt es, sich mit irgendeinem PC an einer beliebigen Stelle in das Netzwerk einzuklinken. Dann lassen sich via Internet Explorer entsprechend programmierte Webseiten aufrufen, die der Webserver des Controllers zur Verfügung stellt. Auch bei der Datenspeicherung dienen die Controller als Backup. Abhängig von der Anwendung sehen die GMP-Standards eine äußerst penible Dokumentation vor. Neben den Prozess- und Umgebungsdaten gehören dazu auch sogenannte Event-Reports über Ausfälle und Störungen sowie ein Protokoll über manuelle Eingriffe. Diese Daten werden sowohl in einem zentralen PC abgelegt als auch in den Controllern. Bis zu 24 h lang erfasst der Controller die Daten nicht nur, sondern gleicht sie, sobald die Verbindung wieder steht, automatisch mit dem Datenbestand des PC ab. Insgesamt reicht der Datenspeicher auf dem Controller für bis zu 21 Tage, abhängig von der Datenmenge. Neben den Prozessdaten und Störungsmeldungen werden auch sämtliche Zugriffe der Anwender als sogenanntes Audit-Trail aufgezeichnet. Diese manipulationssichere Aufzeichnung in Kombination mit den gestaffelten Nutzerrechten erlaubt eine lückenlose Dokumentation aller Eingriffe und Reaktionen der Nutzer.

Die detaillierte Diagnose ist ein weiterer Pluspunkt des I/O-Systems. Der Knoten zum Beispiel zeigt nicht irgendeinen allgemeinen Fehler an, sondern meldet genau, bei welcher Klemme ein Problem aufgetreten ist. Über einen im Server hinterlegten Alarmtext erhält der Nutzer eine klare Meldung, die an beliebiger Stelle im Netz abfragt werden kann. Bei den restriktiven Zugangskontrollen in sensiblen Bereichen spart das viel Zeit. Das gilt auch für das Programmieren der Controller, das ebenfalls von einer beliebigen Stelle in der Anlage erfolgen kann.

Durch die Vielfalt an Busklemmen können praktisch alle Daten und Protokolle – bis hin zum Isotopenzähler – erfasst werden. Selbst Anwendungen im Ex-Bereich sind möglich. Premiere hatte das GMP-Monitoring System am Animal Imaging Center auf dem Campus der Eidgenössischen Technischen Hochschule Hönggerberg. Das Center dient der Entwicklung nicht-invasiver bildgebender Verfahren bei Kleintieren, um komplexe biochemische und biophysikalische Vorgänge im lebenden Organismus zu studieren. Hierfür werden u.a. Magnetresonanztomographie (MRT) und Positronenemissionstomographie (PET) eingesetzt. Nach diesem erfolgreichen Ersteinsatz sind inzwischen ein halbes Dutzend weiterer Anlagen realisiert, z. B. in Lager- und Kühlräumen und in der Pharma-Industrie. Dabei werden bis zu 200 Messpunkte erfasst, angezeigt und dokumentiert.

cav 480

I/O-Systeme

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