A A A
| Sitemap | Kontakt | Impressum | Datenschutz
ETZ Logo VDE Verlag Logo

Durchgängige Lösung für maßgeschneiderte Reinigungsanlagen

01  Die Ultraschall-Reinigungsanlage für Endoprothesen von GTB besteht aus zwei Anlagenteilen: der technischen Vorreinigung und der validierbaren Feinreinigung. Mit insgesamt 15 Prozessstationen wird die in der Medizintechnik geforderte hohe Reinigungsgüte erreicht

01  Die Ultraschall-Reinigungsanlage für Endoprothesen von GTB besteht aus zwei Anlagenteilen: der technischen Vorreinigung und der validierbaren Feinreinigung. Mit insgesamt 15 Prozessstationen wird die in der Medizintechnik geforderte hohe Reinigungsgüte erreicht

02  Das Herzstück der Reinigungsanlage bildet die Steuerung Simatic S7-1515 CPU. Durch die Migrations­unterstützung und den Funktionsumfang des TIA Portal konnte die Projektlaufzeit für die Programmerstellung um 30 % gesenkt werden

02  Das Herzstück der Reinigungsanlage bildet die Steuerung Simatic S7-1515 CPU. Durch die Migrations­unterstützung und den Funktionsumfang des TIA Portal konnte die Projektlaufzeit für die Programmerstellung um 30 % gesenkt werden

03  Klaus Hoffmann, Softwareentwickler bei GTB, ­demonstriert dem Siemens-Vertriebspartner Thomas Hütcher die einfache Handhabung der Reinigungsanlage. Über den „WinCC Sm@rtServer“ lässt sich die Anlage für Servicezwecke auch von fern bedienen. Damit können Fehlerquellen schnell lokalisiert und Maschinenstill­standszeiten minimiert werden

03  Klaus Hoffmann, Softwareentwickler bei GTB, ­demonstriert dem Siemens-Vertriebspartner Thomas Hütcher die einfache Handhabung der Reinigungsanlage. Über den „WinCC Sm@rtServer“ lässt sich die Anlage für Servicezwecke auch von fern bedienen. Damit können Fehlerquellen schnell lokalisiert und Maschinenstill­standszeiten minimiert werden

04  Auf der Rückseite der Anlage sind die dezentral verteilten Schaltkästen mit den ­Peripheriestationen Simatic ET 200SP untergebracht. Der direkte Dreileiteranschluss von Sensoren an den achtkanaligen Eingangsmodulen spart Zusatzklemmen und reduziert die Anzahl der Klemmstellen und damit potenzielle Fehlerquellen

04  Auf der Rückseite der Anlage sind die dezentral verteilten Schaltkästen mit den ­Peripheriestationen Simatic ET 200SP untergebracht. Der direkte Dreileiteranschluss von Sensoren an den achtkanaligen Eingangsmodulen spart Zusatzklemmen und reduziert die Anzahl der Klemmstellen und damit potenzielle Fehlerquellen

In der Medizintechnik gelten hohe Anforderungen, nicht nur an die Reinigungsgüte, sondern auch bezüglich der Validierbarkeit. Diese musste die Gerätetechnik Brieselang GmbH (GTB) bei der Entwicklung einer Reinigungsanlage für Endoprothesen berücksichtigen. Die Anlage umfasst insgesamt 15 Prozessstationen und bietet 50 verschiedene Reinigungsprogramme mit 128 einstellbaren Prozess­parametern je Reinigungsgestell. Eine durchgängige Automatisierungslösung von Siemens sorgt für einen reibungslosen und validierbaren Prozess.

Bei den industriellen Reinigungsanlagen von GTB handelt es sich um maßgeschneiderte Kundenlösungen für die physikalische und chemische Reinigung verschiedener Produkte aus den Bereichen Automobil, Optik, Medizintechnik und Halbleiter. Eine Beispiellösung ist eine ­vollautomatische Reinigungsanlage für die Endreinigung von Endoprothesen (Bild 1). Sie besteht aus zwei Anlagenteilen: einer für die technische Vorreinigung und einer für die validierbare Feinreinigung. In den insgesamt 15 Prozessstationen, davon neun Ultraschallstationen, werden die ­Prothesen produktabhängig in einer Taktzeit zwischen zwei und sieben Minuten gereinigt. Die Anlage verfügt über eine integrierte Wasseraufbereitung, automatische Dosierung der Reinigungsmittel, Leitwertüberwachung sowie pneumatische Einzel-Oszillatoren für das Schwenken der Gestelle. Diese werden als Gruppentransport in vier unabhängigen Einheiten durch die Maschine befördert. Die Trocknung der Prothesen erfolgt in einer Station mit Umlufttrockner und einer weiteren mit Vakuumtrockner. Mit insgesamt 50 verschiedenen Reinigungsprogrammen und 128 einstellbaren Prozessparametern je Reinigungsgestell bietet diese Anlage eine vergleichsweise hohe Funktionalität. Dennoch belegt sie nur eine Grundfläche von knapp 30 m².

Hohe Reinigungsqualität durch sichere Prozessführung
Über eine Bedienerführung am Touchpanel identifiziert sich der Mitarbeiter bzw. die Mitarbeiterin mittels Barcode-Scanner. Gleichzeitig wird darüber das produktabhängige Reinigungsprogramm samt teileabhängiger Arbeitsanweisung aufgerufen und vollautomatisch die korrekte Einstellung der bis zu 128 Reinigungsparameter pro Reinigungs­gestell vorgenommen.
Jeder Schritt des folgenden Reinigungsprozesses wird für jedes einzelne Reinigungsgestell durchgängig protokolliert und die tatsächlich durchlaufenen Reinigungsprogramme inklusive der dabei eingestellten bzw. gemessenen Parameter aufgezeichnet. Dazu ist jedes Gestell mit einem eigenen RFID-Transponder ausgerüstet. Somit ist eine eindeutige Zuordnung der jeweiligen Prozessparameter zum einzelnen Produkt über den gesamten Reinigungsvorgang sichergestellt.

Zeitersparnis durch Migrationsunterstützung
Die Steuerung der komplexen Anlagenfunktionen für die Vor- und Hauptreinigung übernimmt jeweils eine Simatic-Steuerung aus der S7-1500-Familie (Bild 2) von Siemens. Das Steuerungsprogramm umfasst mehr als 17 000 Programmzeilen mit mehr als 3 300 Variablen.
Viele Programmbausteine der bisher eingesetzten Simatic-S7-315-CPU konnten über das TIA Portal einfach auf die hier zum Einsatz kommende Steuerung S7-1500 CPU migriert werden. „Die für die Programmierung der gesamten Anlage erforderliche Zeit ließ sich dank der unterstützenden Funktionen im TIA Portal um 30 % schneller durchführen als dies bei vergleichbaren Projekten mit Simatic S7-300 bisher möglich war“, resümiert der zuständige Softwareentwickler Klaus Hoffmann (Bild 3) den Projektablauf. „Eine große Erleichterung war dabei auch die Möglichkeit, das TIA Portal mehrfach parallel auf dem Programmiergerät zu öffnen und dann Grafiken einfach per Drag-and-drop von einer Anwendung in die andere zu kopieren“, so K. Hoffmann weiter.
Für die Bedienung und Verwaltung der Anlage kommen Simatic-Comfort-Panels, zwei vom Typ TP900 und eins vom Typ TP1500, zum Einsatz. Entscheidend für die Auswahl waren hier insbesondere die gute Lesbarkeit und die hohe Auflösung, welche die Darstellung der einzelnen Prozessschritte ermöglicht und auch die Hinterlegung des Wartungsplans erlaubt. Auch die für den Validierungsprozess erforderliche hohe Zahl der Variablen war von entscheidender Bedeutung.

Peripheriesystem bietet kompakten Aufbau mit direktem Mehrleiteranschluss
Drei an der Rückseite der Anlage angebrachte dezentrale Schaltkästen beherbergen jeweils eine modular aufgebaute und damit exakt an den Bedarf angepasste Peripheriestation Simatic ET 200SP (Bild 4). Über diese werden die für die Anlagensteuerung notwendigen Sensordaten erfasst und die Aktoren angesteuert. Das Profinet-Interface-Modul aktualisiert die Ein- und Ausgangsdaten im Millisekundentakt. Die Möglichkeit, Sensoren auch bei achtkanaligen Eingangsmodulen direkt in Drei-Leitertechnik auflegen zu können, sparte zusätzliche externe Reihenklemmen und reduziert damit durch Verringerung der Klemmstellen neben den Kosten auch potenzielle Fehlerquellen. Durch die kompakte Bauweise der dezentralen Peripheriebaugruppen konnte der Flächenbedarf für die Schaltkästen gering gehalten werden.

Sichere Fernwartung über VPN-Zugriff gewährleistet hohe Verfügbarkeit
Die Vernetzung der Geräte erfolgt über Profinet. Dadurch ist ein einfacher aber dennoch sicherer Fernzugriff auf die Reinigungsanlage möglich. Dabei werden Zeitpunkt, Dauer und Umfang der Fernwartung immer vom Kunden gesteuert. Ziel ist es, eine schnellere und eindeutigere Fehleranalyse durch das Auslesen von Fehler-Codes und Prozessprotokollen zu erreichen.
Neben einer Fernsteuerung der Bedienterminals über „WinCC Sm@rtServer“ ist auch ein Notbetrieb mit eingeschränkter Funktionalität und angepassten Parametern möglich. Dazu können beispielsweise auch die Parameter von über IO-Link angeschlossenen Sensoren und Aktoren beliebig an die Erfordernisse angepasst werden.

Optimales Zusammenspiel
Die maßgeschneiderte Ultraschall-Reinigungsanlage für die Reinigung von Endoprothesen bietet mit ihren 15 Prozessstationen eine validierte Überwachung der Reinigungsprozesse über das EDV-System. Über die Steuerung Simatic S7-1500 CPU lassen sich bis zu 50 Reinigungsprogramme mit maximal 128 Parametern pro Gestell steuern. Die Simatic Comfort Panels geben dank hoher Auflösung eine detaillierte Einsicht in den aktuellen Reinigungsprozess und erlauben auch einfachen Fernzugriff auf die Anlage. Dabei versorgt das kompakte Peripheriesystem Simatic ET 200SP den Servicetechniker mit detaillierten Dia­gnoseinformationen. Fehlerzustände können so schnell lokalisiert und dadurch Stillstandszeiten auf das Minimum begrenzt werden. Durch die gemeinsame Projektierung über das TIA Portal wurde der Engineering-Aufwand reduziert. (ih)

Stefan Dausend ist Senior Produktmanager in der Siemens-­Division Digital Factory/Factory Automation. contact@siemens.com