Automatisierung eines komplexen Labor-Prüfstands für die Prozessentwicklung in der Pharmaindustrie
Die Ausgangssituation beim Kunden
Ein Unternehmen aus der pharmazeutischen Industrie betrieb einen komplexen Labor-Prüfstand zur Entwicklung und Charakterisierung viskoser Medien. Der Prüfstand bestand aus einer Vielzahl unterschiedlicher Komponenten und Peripherie – darunter Waagen, Kühlsysteme, Druckregler, Volumenstromsensoren, Drehmomentmessung, Motor mit Frequenzumrichter sowie mehreren Ventilen.
Die Anlage war historisch gewachsen und wurde überwiegend manuell betrieben. Unterschiedliche Insellösungen, fehlende Automatisierung und eine uneinheitliche Kommunikation der Geräte erschwerten den reproduzierbaren Betrieb erheblich. Versuche waren nur mit hohem personellem Aufwand durchzuführen, eine durchgängige Datenerfassung war nicht gegeben.
Ziel des Kunden war eine zentrale, automatisierte Prüfstandssteuerung, die reproduzierbare Versuchsbedingungen, eine sichere Prozessführung und eine vollständige Datenerfassung ermöglicht – bei gleichzeitig einfacher Bedienbarkeit für das Laborpersonal.
Unsere Lösung
Nach einer detaillierten Analyse vor Ort entwickelten wir ein modulares Automatisierungskonzept auf Basis unserer eigenen Mess-, Steuer- und Regeltechnik. Kern der Lösung bildeten:
- Das modulare Automatisierungssystem Expert Logger 400
- Die zentrale Steuerungs-, Visualisierungs- und Datenerfassungssoftware Delphin Data Center
- Individuell entwickelte Gerätetreiber für die angebundene Peripherie
Besonderer Fokus lag auf:
- Einheitlicher Integration aller Mess- und Stellgrößen
- Offenen Schnittstellen für zukünftige Erweiterungen
- Stabiler, industrietauglicher Kommunikation
- Einer klar strukturierten und intuitiven Bedienoberfläche
Umsetzung & Inbetriebnahme
Die Umsetzung erfolgte in mehreren Inbetriebnahmephasen direkt am Prüfstand. Dabei zeigte sich, dass sich die technische Realität vor Ort in vielen Details von den ursprünglichen Annahmen unterschied. Fehlende Schnittstelleninformationen, abweichende Steckverbinder sowie nicht eindeutig spezifizierte Gerätekonfigurationen erforderten ein hohes Maß an Engineering-Know-how, Flexibilität und praxisnaher Fehlersuche.
Im Zuge der Umsetzung wurden unter anderem:
- Sämtliche Sensoren und Aktoren über das Expert Logger 400-System zentral angebunden
- Serielle Schnittstellen, Analogsignale und digitale Ein-/Ausgänge sauber vereinheitlicht
- Mehrere geschlossene Regelkreise für Druck, Temperatur und Drehzahl realisiert
- Der komplette Prüfablauf softwareseitig automatisiert
- Ein intelligenter Wechsel zwischen Hand- und Automatikbetrieb umgesetzt
Parallel wurde gemeinsam mit dem Kunden der verfahrenstechnische Aufbau der Anlage optimiert, sodass die Regelungstechnik auch mechanisch stabile Rahmenbedingungen erhielt.
Das Ergebnis
Der zuvor manuell betriebene Prüfstand wurde erfolgreich in eine vollautomatisierte Laboranlage überführt. Heute ermöglicht das System:
- Reproduzierbare Versuchsabläufe
- Automatisierte Regelung von Druck, Temperatur, Durchfluss und Antrieb
- Zentrale Visualisierung aller Prozessdaten
- Lückenlose Messdatenerfassung zur Prozessvalidierung
- Deutlich reduzierte Bedienfehler
- Hohe Betriebssicherheit
- Zukunftssichere Erweiterbarkeit durch das modulare Systemkonzept
Die Anlage dient inzwischen als zentrale Entwicklungsplattform für die spätere Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse auf großskalige Produktionsprozesse.
Nachhaltiger Mehrwert
Auch nach Projektabschluss zeigte sich der nachhaltige Nutzen der Lösung mehrfach in der Praxis:
Nach Hardwareänderungen und einem Systemumzug konnte die komplette Anwendung dank der strukturierten Datenhaltung und Systemarchitektur schnell und vollständig wiederhergestellt werden. Zusätzlich wurde die Kommunikation einzelner Geräte weiter optimiert, wodurch heute eine noch stabilere und schnellere Prozessführung gewährleistet ist.
Dieses Projekt zeigt exemplarisch, wie aus einer historisch gewachsenen, manuell betriebenen Versuchsanlage durch den gezielten Einsatz von modularer Automatisierungstechnik, individueller Treiberentwicklung und durchgängiger Systemintegration eine moderne, leistungsfähige und zukunftssichere Labor-Prüfstandssteuerung entsteht.