Applikationsbeispiele Autoklaven

Bei Autoklaven oder Medienpräparatoren handelt es sich um gasdicht verschließbare Druckbehälter, die für die thermische Behandlung von Stoffen im Überdruckbereich eingesetzt werden.
Laborautoklaven werden zum Sterilisieren verwendet und kommen in der Medizintechnik, Lebensmitteltechnik und der Biologie zum Einsatz.
Die Steuerung erfasst sämtliche für den Betrieb eines Autoklaven, Medienpräparator oder einer Abfüllanlage erforderliche Prozessgrößen und steuert bzw. regelt den Prozess.

Bei Autoklaven werden in der Regel Anzeige- und Bedieneinheiten zur Darstellung des Betriebszustands und Parametrierung der Prozesse direkt im Gerät verbaut. Dabei haben sich branchenspezifische Standards in der Hard- und Softwareausstattung der Bedienpanels herausgebildet, die wir durch unseren Technologiebaukasten abdecken können.

Zudem hat sich eine zweigeteilte Architektur der Steuerungselektronik herausgebildet. Neben dem Bedienpanel werden die Prozeßschnittstellen über eine abgesetzte E/A-Ebene angesteuert. Dabei kommen in der Regel Standard Feldbussysteme wie CANopen oder Ethercat zum Einsatz.

Die Aufteilung ist der Tatsache geschuldet, dass die verschiedenen Gerätevarianten auch unterschiedliche Ausbaustufen in der E/A-Ebene benötigen.

Zudem ist die Entwicklung nach GAMP5 durchzuführen, um die Qualität und Compliance der Pharma- und Labor-Branche sicherzustellen

Ein weiterer wichtiger Aspekt zur Vereinfachung der Gerätemontage und zur Reduzierung des Verkabelungsaufwandes ist die Entwicklung eines intelligenten, busfähigen Ventilsteckers.

Typische Anforderungen an die Bedienpanels sind:

aktuelle, leistungsfähige Prozessorarchitekturen, z.B.

• i.MX7
• ARM Cortex A72
   
• 5,7" TFT Display
• kundenindividuelle Coverglashinterdruckung
• kapazitiver Touch, Handschuhbedienbar
• Kommunikations-Schnittstellen:
• LAN-Schnittstellen
• USB-Ports
• UART-Schnittstellen RS232 / RS485
• Prozeß-Schnittstellen zur E/A-Ebene
   
• Kamera-Eingang zur Prozeßüberwachung
• Linux Betriebssystem
• GUI Frameworks, z.B. QT, .net Core
• zyklische Wartungs- und Service-Updates gemäß EU Cyber Resiliance Act

Die E/A-Erweiterung benötigt Schnittstellen für:

• hochgenauer Temperaturerfassung in einer Auflösung von 0,1° K
• Leitwertmessung zur Füllstandsüberwachung 
• Normsignal-Eingänge für Druck und Umgebungstemperaturerfassung
• Digitale Eingänge 12V DC
• Digitale Ausgänge 24V AC/DC zur Ansteuerung von Ventilen und Pumpen

Zusätzlich werden weitere Module benötigt für:

• Motor-Modul für die Verriegelung des Behälters
• Drucker-Modul zur Ansteuerung des Protokoll-Druckers

Entwicklung einer individuellen Systemlösung für Autoklaven basierend auf unserem Dienstleistungsangebot und Technologiebaukasten. Die Form der Platine wurde an die vorgegebene Kontur des Bedienpults angepasst.

• Beratung über die Vereinfachung der Module und des Gesamtaufbaus
• Funktionsintegration zu einer Singleboardlösung
• Anpassung an den Formfaktor des vorhandenen Geräts

• Entwicklung eines kompakten Bedienpanels basierend auf dem Technologiebaukasten
• 5,7“ Display
• Linux-basiertes Echtzeit-Betriebssystem
• GUI Framework QT kapazitiver Touch, Handschuhbedienbar
• Kommunikations-Schnittstellen:

• LAN-Schnittstellen
• USB-Ports
• UART-Schnittstellen RS232 / RS485
• Prozeß-Schnittstellen zur E/A-Ebene
• Kamera-Eingang zur Prozeßüberwachung

• Programmierung C / C++
• CRA ready

• Entwicklung einer E/A-Platine basierend auf unserem Dienstleistungsangebot und Technologiebaukasten
   
  • Hochgenaue, Konfigurierbare Temperatureingänge mit einer Auflösung von 0,1° K
  • Interface zum direkten Anschluß eines Leitwertsensors zur Füllstandsüberwachung 
  • digitale Eingänge 24V DC
  • digitale Ausgänge 24V DC
  • analoge Eingänge für Strom, Spannung und Temperatur

• Entwicklung eines Motor-Moduls zur direkten Ansteuerung von 12V und 24V DC Motoren
• Entwicklung eines Drucker-Moduls zur direkten Ansteuerung des Protokoll-Druckers
• Entwicklung eines intelligenten, busfähigen Ventilsteckers zur vereinfachten Montage des Autoklaven

Durch den modularen Aufbau des Gesamtsystems wird eine skalierbare Architektur für die unterschiedlichsten Autoklaven und Medienpräparatoren bei gleichzeitiger Variantenreduzierung in der Elektronik ermöglicht.