Prozess-Steuerung Einsatz einer dezentralen Prozess-Steuerung in der Biotechnologie

Autor / Redakteur: Martin Ortgies / Dr. Jörg Kempf

Ein zentrales Prozessleitsystem ist für viele Unternehmen zu unflexibel oder zu teuer. Hier setzt das Ingenieurbüro für Prozessautomation/-Control pac mit Steuerungen von Wago an. In einem Projekt der Biotechnologie bei Novartis musste sich ein dezentrales System als Steuerung von Prozessanlagen in Verbindung mit einer zentralen Überwachung bewähren.

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Mit einer flexiblen dezentralen Prozess-Steuerung lassen sich Prozessschritte automatisieren und gleichzeitig manuelle Aufwände für die regulatorischen Anforderungen reduzieren. (Bild: Wago)
Mit einer flexiblen dezentralen Prozess-Steuerung lassen sich Prozessschritte automatisieren und gleichzeitig manuelle Aufwände für die regulatorischen Anforderungen reduzieren. (Bild: Wago)

Novartis betreibt im Bereich Biotechnologie viele Mehrzweck-Anlagen, die nicht auf die Massenproduktion mit festen Produktionsabläufen ausgerichtet sind. Produktion und Abläufe ändern sich regelmäßig, deshalb ist ein zentrales Prozessleitsystem zu unflexibel. Gemäß der Anforderungen von ERES (Electronic Records – Electronic Signatures) bzw. FDA (Food and Drug Administration), 21CFR Part11 müssen Daten und Benutzereingriffe wie Einstellungen und Parametrierungen allerdings während der Produktion erfasst und geschützt abgelegt werden.

Diese Protokollierung war bisher mit hohem manuellen Aufwand verbunden. Die Anforderung von Novartis richtete sich daher an eine flexible, dezentrale Prozess-Steuerung, um die Prozessschritte zu automatisieren und gleichzeitig die manuellen Aufwände für die Protokollierung reduzieren zu können. Mit der Prozess-Steuerung sollte die manuelle Bedienung von in sich abgeschlossenen Grundfunktionen (z.B. Befüllen, Rühren, Transfers) teilautomatisiert und außerdem automatisierte, feste Funktionen wie Reinigungsabläufe (Cleaning in Place, CIP) gelenkt werden.

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Autarke Automatisierungslösung

Als Alternative zu einem zentralen Prozessleitsystem entschied sich Novartis für die Einrichtung dezentraler Prozesscontroller durch das Ingenieurbüro pac mit der Technik von Wago. Industrie-PCs steuern die einzelnen Anlagen; die Bedienpanels befinden sich vor Ort, und die Steuerungen sind per Ethernet vernetzt. An den IPCs lassen sich die zu erfassenden Sensoren/Aktoren über I/O-Klemmen aufschalten. Darüber hinaus steuert der IPC die Festo-Ventilinseln über Profibus an.

Ein zentraler Protokollserver (pacBPS) erfasst die Prozessdaten und protokolliert sämtliche Alarme, Störungen und Benutzereingaben der Apparategruppen gemäß 21CFR Part11 (alle Ereignisse, Benutzerlogins, Alarme, Bedieneingriffe und Abläufe, Trendaufzeichnungen qualitäts- und prozessrelevanter Ist-Werte). Auch die Benutzerverwaltung der Apparategruppen ist zentralisiert. Der zentrale Protokollserver basiert auf einem Standard Client-/Server-Visualisierungssystem (Inosoft VisiwinNET) und legt die Ereignisse in einer SQL-Datenbank ab. Es lassen sich beliebig viele View-Stationen anschließen.

„Der Wago-IPC ist durch drei besondere Eigenschaften für den Einsatz als dezentrale Prozess-Steuerung prädestiniert“, erläutert Jürgen Sütterle, Geschäftsführer bei pac. Aus seiner Sicht könnte der IPC auch I/O-PC heißen, weil er auf 24-Volt-Ebene auf der Hutschiene montierbar ist und I/O-Module direkt angereiht werden können. „Zweitens verfügt er über die Eigenschaften einer klassischen SPS: robust, klein und wie eine speicherprogrammierbare Steuerung nach IEC 61131 programmierbar. Schließlich integriert er als IPC die offenen Standards der PC-Welt.“

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