Auf der ‚Lounges 24' (Messegelände Karlsruhe, 23.4. - 25.4.2024), einer Ausstellung für Reinraumtechnik, über die wir im letzten Heft berichtet haben, widmete sich ein Beitrag im Vortragsprogramm der digitalen Sensorik in Reinräumen. Referent war Marvin Karboviak von der Firma Jumo in Fulda.
Marvin KarboviakReinräume kommen in zahlreichen Branchen und in zahlreichen Fertigungsprozessen zum Einsatz. Neben der Elektronikfertigung sind es vor allem die chemische und die pharmazeutische Industrie, die Bedarf an (hoch) reiner Umgebung haben. Auch wenn sich die Technik, die in Reinräumen zum Einsatz kommt, stetig weiterentwickelt, hat ein Grundsatz Bestand: Je besser das Monitoring, umso besser die Ergebnisse. Erfasst werden vor allem Daten zu Temperatur, Strömung, Feuchte, Partikeln und Differenzdruck. Die Frage lautet, wohin fließen die Messgrößen und wie geht man mit ihnen um. Eine zentrale Stellung nach der Erfassung spielen also die Schnittstellen. Darüber hinaus wird festgestellt, dass Reinraumtechnik, insbesondere die Sensorik, gewissen Trends folgt. So waren die großen Trends der vergangenen Jahre die zunehmende Miniaturisierung, die Digitalisierung der Schnittstellen, der Einsatz so genannter Multisensoren, die verbesserte Nachverfolgbarkeit erhobener Daten und eine erhöhte Sicherheit.
- Miniaturisierung: Der Platz in Anlagen ist oft beschränkt und teuer, was den Einsatz vor allem kleiner und kleinster Sensoren empfiehlt
- Multisensorik: Ein Sensor erfasst mehrere Messgrößen. Damit einher geht auch die Redundanz von Messwertgebern, die meistens mehrfach vorhanden sind, um keinen Abriss der Datenströme bei Ausfall eines Sensors zu haben. Ein zweiter Sensor übernimmt dann die Aufgaben eins zu eins
- Digitale Schnittstellen: Ihnen kommt in modernen Reinräumen eine zentrale Bedeutung zu. Sie sind für die Weitergabe und Weiterverarbeitung von Daten verantwortlich. Außerdem kontrollieren sie das System. Jeder Sensor und jede Messstelle sind rückverfolgbar. Geräte können von ihr angesteuert und ausgelesen werden. Ermüdungen im System werden vorzeitig erkannt, Gegenmaßnahmen können eingeleitet werden. Das Risiko von Systemausfällen wird minimiert
- Nachverfolgbarkeit: Wurden alle gesetzlichen oder produktionstechnisch geforderten Standards eingehalten? Dazu: Stichwort Chargenverfolgbarkeit
- Sicherheit: Die gewonnen Daten dürfen nicht durch Systemausfälle verloren gehen. Und selbstverständlich müssen sie auch gegen äußere Einflüsse oder Spionage geschützt werden.
Ethernet ist eine Technik, die Software (Protokolle usw.) und Hardware (Kabel, Verteiler, Netzwerkkarten usw.) für kabelgebundene Datennetze spezifiziert, welche ursprünglich für lokale Datennetze (LANs) gedacht war und daher auch als LAN-Technik bezeichnet wird. Sie ermöglicht den Datenaustausch in Form von Datenframes zwischen den in einem lokalen Netz (LAN) angeschlossenen Geräten (Computer, Drucker und dergleichen).
Single Pair Ethernet (SPE) ist die Übertragung von Ethernet über ein Paar Kupferadern und ermöglicht neben der Datenübertragung per Ethernet auch eine gleichzeitige Spannungsversorgung von Endgeräten. SPE sind die Nachfolger des CAN-Bus, dessen Ursprung in der Automobilindustrie liegt. SPE hat weitreichende Vorteile, so ist z. B. (durch den Einsatz nur zweier Kupferdrähte) eine erhebliche Gewichtsersparnis zu verzeichnen. Darüber hinaus ist die Technologie preiswert (geringer Materialeinsatz), einfach (zwei Kupferleitungen) und von hoher Leistungsfähigkeit: Bis 10 Mbit können bis 1.000 Meter weit übertragen werden. Letzteres macht das System auch noch hoch flexibel. Die zentrale Sammlung der Daten (SPE Switcher) ermöglicht spätere Weitergabe an Steuerungen, in die Cloud oder über eine Firewall direkt zum Anwender.
Welche Rolle spielt der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI)? Marvin Markowiak sieht KI in Verbindung mit Reinraumtechnologie noch in den Kinderschuhen. Erste Anwendungen wird es seiner Meinung nach in zwei bis fünf Jahren geben–mit vielen Vorteilen in der Robotik, der Automatisierung und der Steuerung.
