Antriebslösung

AGR entwickelt mithilfe von iTrak ein Gerät zur Blutdiagnose

AGR Automation entwickelt mithilfe von iTrak ein Gerät zur Blutdiagnose, das zahllose medizinische Verfahren revolutionieren könnte. Dank des Einsatzes von Steuerungs-, Automatisierungs- und Sicherheitslösungen von Rockwell Automation erreicht das Unternehmen höhere Flexibilität, Genauigkeit und Bedienerfreundlichkeit.

AGR Automation setzt ein integriertes System, bestehend aus Steuerungs-, Automatisierungs- und Sicherheitskomponenten von Rockwell Automation – einschließlich der flexiblen und skalierbaren Antriebslösung iTrak – ein.

Bei AGR Automation ist ein vollständig integriertes System, bestehend aus Steuerungs-, Automatisierungs- und Sicherheitskomponenten von Rockwell Automation – einschließlich der flexiblen und skalierbaren Antriebslösung iTrak im Einsatz. Mit diesem wird ein revolutionäres, neues Gerät zur Blutdiagnose in drei Schritten entwickelt. Dieses ermöglicht medizinischen Einrichtungen und Krankenhäusern den Einsatz verschiedener Reagenzien bei schnellerem Durchsatz. Darüber hinaus stehen die Ergebnisse sofort nach Abschluss der Tests zur Verfügung. Beim Hersteller erfolgt die mechanische, elektrische und softwarebasierte Konzeption der Produkte vollständig unternehmensintern und entsprechend höchster Standards – wie ISO9001 und GAMP. Die angebotenen Lösungen entsprechen den gestiegenen Anforderungen optimierter Produktionsabläufe. Neben fortschrittlicher Robotik und industrieller Visualisierung diente auch die Integration der Antriebslösung zur Umsetzung von mehr Geschwindigkeit und Flexibilität.

Zur Trägerverarbeitung wird der Glasträger in einzelne Bereiche unterteilt und dann einem Testgerät zugeführt. Auch hier kommt eine Guard Logix-PAC zum Einsatz.

Für AGR bestand die größte Herausforderung hierbei nicht unbedingt in der erforderlichen Genauigkeit oder der Anzahl der möglichen Tests. Es galt diese Genauigkeit und Vielseitigkeit mit schnelleren Durchsätzen und mehr Flexibilität zu kombinieren, ohne die Qualität der Endergebnisse zu beeinträchtigen. Derek Beattie, Electrical Design Manager bei AGR Automation, meint dazu: „Wir haben in der Vergangenheit erfolgreich mit dem Unternehmen zusammengearbeitet, für das sich der Endkunde zur Projektverwaltung und Konzeption des Testgerätes entschieden hatte. Dieses Konzept wollten wir in Bezug auf Flexibilität und Bedienerfreundlichkeit für alle Beteiligten ausbauen.“ Das vom Unternehmen entwickelte Gerät besteht aus drei Segmenten: die Pipettierung zur Abgabe der Reagenzien, die Nassaufbereitung zur Zugabe von Konservierungsmitteln und schließlich die Trägerverarbeitung zum eigentlichen Testen.

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Im Betrieb geben die Pipettierer eine Reihe verschiedener Reagenzien in Testbereiche auf Glasträgern ab. Die Verteilung der 150 µm großen Tropfen erfolgt mit einer Genauigkeit von 200 µm zum Abgabebezugspunkt. Insgesamt gibt es 66 Pipettierstationen, die in 18 Pipettierzellen zu jeweils bis zu vier Stationen unterteilt sind. Die Glasträger werden dabei über die iTrak-Linearmotorsteuerung mit 26 Aufnahmen zwischen den Stationen transportiert. Zur Steuerung des Systems sowie zur Datenverarbeitung und Überwachung des Sicherheitssystems wird die programmierbare Automatisierungssteuerung (PAC) Allen-Bradley Guard Logix verwendet. Im Gegensatz zu herkömmlichen Servolösungen ist für das System keine zusätzliche Servosteuerung erforderlich. Alle Steuerungssignale und Rückkopplungen erfolgen direkt über die PAC. Eine zusätzliche Codierung und anschließende Validierung entfällt, wodurch auch der Zeit- und Kostenaufwand reduziert wird.

Für die Stationen in den Pipettierzellen werden Allen-Bradley Compact Logix-PAC verwendet. Jede Zelle hat dabei dieselbe Netzwerkadresse, die über einen Managed Industrial Ethernet Switch Stratix 5700 mit NAT-Funktion verwaltet wird. Durch die Wiederverwendung derselben Netzwerkadresse für jedes Modul kann AGR identische Pipettiermodule herstellen, die untereinander austauschbar und vom Kunden einfacher zu warten sind. Für die nachgeschaltete sichere Netzwerkverbindung kommt ein Managed Industrial Ethernet Switch Stratix 8000 zum Einsatz, der die erweiterten Netzwerkadressen erstellt.

Der mit absoluter Positionsbestimmung ausgestattete Linearmotor von Rockwell Automation in jeder Pipettierstation wird über einen Kinetix 5500 Servoantrieb gesteuert. Vervollständigt wird die Station durch dezentrale E/A, eine Pipettierkopfschnittstelle sowie lokaler HMI für Diagnosezwecke. Außerdem verfügt jede der 66 Pipettierstationen über zwei Cognex In-Sigh EtherNet/IP-Kameras. Zur abschließenden Überprüfung stehen zwei weitere Kameras zur Verfügung. Jede der insgesamt 134 Kameras ist mit den Control Logix- und Compact Logix-PACs verbunden. Die Bildausgabe erfolgt über Panel View-HMIs. Darüber hinaus ist das Gerät mit 18 Cognex Data Man-Barcode-Scannern ausgestattet.

Im nächsten Schritt, der Nassaufbereitung, wird ein Konservierungsmittel aufgebracht. Für die Durchsatzraten bei diesem Vorgang sind zwei Linearförderschienen mit Servoantrieb erforderlich. Jede Schiene bedient vier Abgabe- und vier Ansaugprozessstationen mit jeweils 11 modularen Spritzenpumpen. Die einzelnen Prozessstationen werden über zwei Servoantriebe gesteuert, die zur Verwendung von Busverbindungen und zur Minimierung der Verkabelung in Gruppen von bis zu acht Achsen zusammengelegt werden können. Die Steuerung der Nassaufbereitung sowie die Verwaltung der Sicherheitsfunktionen und der Schnittstellen zu den beiden Roboterstationen erfolgen über eine Guard Logix-PAC. Ein Roboter dient dabei zum Zuführen des Glasträgers in eines der beiden Servo-Fördersysteme und der zweite Roboter zur Entnahme. Der letzte Schritt ist die Trägerverarbeitung. Dabei wird der Glasträger in einzelne Bereiche unterteilt und dann einem Testgerät zugeführt. Auch hier kommt eine Guard Logix-PAC zum Einsatz. Sie verfügt wie in den anderen Schritten über Schnittstellen zur Sicherheitslösung und zu den Roboterstationen. Außerdem steuert sie die mit 14 Movern ausgestattete iTRAK-Linearmotorlösung, die die Glasträger zu den einzelnen Testprozessen transportiert.

Das für alle Schritte verwendete Hauptnetzwerk für die Steuerungs-, Sicherheits- und Automatisierungslösungen läuft über EtherNet/IP. Darüber hinaus hat AGR auch das Power Programming von Rockwell Automation intensiv genutzt. Es ermöglicht dem Unternehmen die Umsetzung modularer Konzepte innerhalb der Programmierungsumgebung. Auf diese Weise lassen sich die Effizienz der Hardware-Auslegung verbessern, die Gerätewartung vereinfachen sowie flexible und skalierbare Systeme entwerfen. Außerdem erhalten Kunden einen besseren Zugriff auf Fertigungs- und Diagnoseinformationen. Zusätzlich zu dieser primären Automations- und Bewegungsinfrastruktur wurde eine umfangreiche Sicherheitslösungen integriert, die speziell auf die besonderen Anforderungen des Gerätes und seiner Prozesse abgestimmt wurden. Dazu gehört, dass die Pipettierköpfe während der Sicherheitsvorgänge weiterhin geschüttelt/geleert werden müssen, um Verstopfungen und unnötige Stillstandszeiten durch Reinigungs-/Spülvorgänge zu vermeiden. Die Vorteile und Funktionen eines von AGR entwickelten und hergestellten Systems werden durch die Flexibilität von iTrak ergänzt. Die Kurvenlauffähigkeit ist dabei einer der wichtigsten Vorteile. Sie bietet AGR ein platzsparenderes Innenleben, da es rechtwinklige Übergangspunkte überflüssig macht. jg

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