Modularität Absolute Prozesssicherheit im Entwicklungslabor

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Die Unternehmen Reiss aus Weinheim, Spezialist für elektrochemische Sensorik, und Jumo, Anbieter von Mess- und Regeltechnik aus Fulda, haben in einem gemeinsamen Partnering-Projekt eine maßgeschneiderte Lösung für einen Prüfstand entwickelt.

Prüfstände in chemischen Laboren müssen heute nicht nur umgehend exakte Prüfergebnisse liefern, sondern je nach Kundenanforderung auch kurzfristig umgerüstet werden können. Dabei dürfen aber keine Abstriche an der Qualität der Prüfparameter und der Daten gemacht werden. Die Unternehmen Reiss aus Weinheim, ein Spezialist für elektrochemische Sensorik, und Jumo, Anbieter von Mess- und Regeltechnik aus Fulda, haben in einem gemeinsamen Partnering-Projekt eine maßgeschneiderte Lösung entwickelt. Die Vorteile: Neben absoluter Prozesssicherheit kann Reiss die bedienerfreundliche unternehmenseigene Hardware einsetzen und flexibel neu programmieren, um die Vielfalt an Sensoren prüfen zu können.

Prüfstand testet elektrochemische Sensoren

Der Prüfstand ist dafür ausgelegt, elektrochemische Sensoren von Reiss im Betrieb zu testen. Dieser kann sowohl in der Entwicklung wie auch in der Qualitätsprüfung der Sensoren eingesetzt werden. Die zu prüfenden Sensoren können eine Bandbreite an Desinfektionsmitteln und Desinfektionsnebenprodukten in einem Konzentrationsbereich von 0,05 ppm und 20% im Messwasser erfassen. Hierzu zählen Chlor, Chlordioxid, Ozon, Peressigsäure, Wasserstoffperoxid, Brom und Chlorit.

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Die Ausgangssignale der Sensoren sind an den Kundenwünschen orientiert und daher vielfältig: 4-20 mA, 0-2 V und Modbus. Zusätzlich müssen die Versuchsparameter sehr flexibel gewählt werden können. Konzentration /Desinfektionsmittel: 0,05 ppm bis 20 %, Druck: 0,1 bar bis 11 bar; Temperatur: 0°C bis 75°C, pH Wert: 2 bis 12 sowie Leitfähigkeit: 10µS/cm bis 50 mS/cm.

Bisher aufwendig: kurzfristige Änderungen

Die bisher eingesetzten Prüfstände sind aus mehreren unabhängigen Reglern (Aquis 500) und einem Bildschirmschreiber (Logoscreen nt) aufgebaut. Das machte in der Vergangenheit kurzfristige Änderungen an einem Prüfstand sehr aufwendig.

So war beispielsweise für einen geänderten Prüfaufbau eine neue Verkabelung erforderlich. Hierfür war meist der Einsatz einer Elektrofachkraft notwendig. Der Prüfstand war nicht modular erweiterbar, komplexe Überwachungsfunktionen konnten nicht umgesetzt werden. Zudem war der Prüfstand nur vor Ort steuerbar und parametrierbar.

Sensoren mit wenigen Handgriffen anschließen

Reiss und Jumo fokussierten sich bei den Gesprächen auf die jeweiligen Kundenbedürfnisse und suchten nach einer maßgeschneiderten Lösung. Hier kam das Varitron-System von Jumo ins Spiel, das gleich mehrere Vorteile bot: Es besteht die Möglichkeit, Sensoren für Flüssigkeitsanalyse einfach mit wenigen Handgriffen und ohne fest zu installierende Module anzuschließen.

Der neue Prüfstand enthält bereits die gesamte notwendige Hardware, um die beschriebene Vielfalt an Sensoren zu prüfen. Der konkrete Mehrwert für Reiss beruht gleich auf mehreren deutlichen Verbesserungen, die Zeit und Geld sparen. So sind Änderungen über die Entwicklungsumgebung (Codesys) schnell zu realisieren. Mit Digiline, einer digitalen Kommunikationslösung basierend auf dem Modbus-Protokoll, steht eine Vielzahl von Analysemessgrößen zur Verfügung. Reiss setzt neben den Desinfektionsmessgrößen, die Parameter Leitfähigkeit und pH-Wert ein.

Zudem sind komplexe Überwachungsfunktionen umsetzbar, die einen Überdruck, eine Überhitzung und ein Trockenlaufen des Prüfstandes vermeiden. Mit der neuen Lösung wurde die Prozesssicherheit deutlich erhöht.

Vorteilhafte Durchgängigkeit im Prozess

Ein weiterer Vorteil der Jumo-Lösung ist die Durchgängigkeit im Prozess. Manche Anbieter im Prüflabor-Umfeld bieten neben der Analysetechnik keine Automationskomponenten an; hier wäre dann ein weiteres externes Gerät notwendig, was den Aufbau aber komplexer macht.

Der derzeitige Reiss-Prüfstand ist mittels des Varitron eine vollumfängliche SPS, basierend auf der Entwicklungsumgebung Codesys. Das System kann die Prozesse steuern, regeln, überwachen und auch aufzeichnen. Auch die Parametrierung des Prüfstandes erfolgt über den Webbrowser. Beide elementare Maßnahmen waren vorher nur vor Ort möglich. Nun kann der Prüfstand auch Remote gesteuert werden. Somit bedeutet die Lösung eine erhebliche Effizienzsteigerung und ist gerade in Zeiten von Industrie 4.0 ein Gamechanger für maximale Prozessflexibilität. Neben des Modbus-Protokolls spricht der Varitron auch andere Industriesprachen, wie zum Beispiel Profinet, EtherCAT, BACnet, MQTT und OPC UA.

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Viele Möglichkeiten in der Zukunft

Für die Zukunft hat Reiss vielfältige Möglichkeiten offen, auf dem Varitron-System aufzubauen. So ließe sich zum Beispiel die Anbindung an eine Scada oder Cloud realisieren, um die Verfügbarkeit der Daten lokal oder global zu ermöglichen. Die Anforderungen und Wünsche von Reiss konnten mit Varitron 500 vollumfänglich erfüllt werden. Beide Unternehmen freuen sich auf weitere gemeinsame Projekte.

* Alexander Kamke ist Division Manager R&D bei der Reiss GmbH in Weinheim. Thomas Diel arbeitet als Produktmanager Automatisierungssysteme bei Jumo in Fulda, Marvin Karbowiak ist Sales Manager Nord Baden-Württemberg, ebenfalls bei Jumo in Fulda.