Präzises Labor-Monitoring für OES, XRF und XRD Probenanalyse und -vorbereitung mit SAMCOS-Software

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SAMCOS – SAMPLE CONTROL SOFTWARE

QCS kann auf fast ein Jahrzehnt Erfahrung in der Prozesssteuerung und -optimierung zur Automation von OES, XRF und XRD-Analyse zurückblicken. Aus diesem Grund erreichen unsere Systeme optimale Prozesszuverlässigkeit. Das Shop-Floor-Netzwerk zeigt Echtzeitleistung, sodass alle Komponenten auf Feldebene wie Analyseinstrumente, Maschinen und Sensoren ohne Verzögerung und mit reproduzierbaren Übertragungsraten kommunizieren. Die Automatisierungssteuerung wird sowohl durch ausgeklügelte SPS-Programme als auch – auf übergeordneter Ebene – durch die SAMCOS-Softwaremodule realisiert. Darüber hinaus macht die Universalität und Offenheit der QCS-Lösungen die Kommunikation mit allen Anwendungen der Büroetage des Kunden auf Management- und Planungsebene sehr einfach. Typische IT-Systeme der Büroetage sind ERP- oder LIMS-Anwendungen.

Strukturübersicht

Dies minimiert unvorhergesehene Abschaltungen, lange Ausfallzeiten und umfangreiche Wartungsarbeiten am System.

Hauptfunktionen

Hauptfunktionen

QCS-Softwaresysteme reduzieren die Komplexität für die Benutzer und ermöglichen fundierte Entscheidungen. Sie visualisieren alle relevanten Prozesse in Echtzeit und geben dem Benutzer die vollständige Kontrolle über die einzelnen Komponenten und das gesamte System.

Datenberichterstattung und -analyse

SAMCOS-Software sammelt systematisch alle Labor- und Anlagendaten, zeigt diese an und leitet sie bei Bedarf an andere Systeme weiter. Dank einer Vielzahl von Treibern und offenen Schnittstellen können Komponenten von Drittanbietern leicht integriert werden.

Engineering und Wartung

Die Parametrisierung und Programmierung von QCS-Softwareprojekten erfolgt mit Engineering-Modulen. Zusätzlich reduziert die implementierte automatische Fehlererkennung unter anderem die für die Installation und Inbetriebnahme erforderliche Zeit erheblich. Mit Hilfe von Service-Routern können QCS-Techniker nach Absprache mit dem Labor eine Verbindung zum System herstellen und alle erforderlichen Wartungs- und Reparaturarbeiten durchführen. Wie bei der Installation des Automatisierungssystems wird auf höchste Sicherheits- und Sicherheitsstandards geachtet.

Anwendungsbereich der Software

SAMCOS ist ein vollständig integriertes SCADA-System (Supervisory Control and Data Acquisition), das zur Automatisierungssteuerung, Überwachung und Bewertung aller Prozesse im Labor und in der Anlage verwendet wird. Die SAMCOS-Software ist vollständig skalierbar, modular und leicht erweiterbar. Sie ist darauf ausgelegt, eine breite Palette von anwendungsspezifischen Maschinen und Instrumenten verschiedener Originalgerätehersteller zu integrieren. SAMCOS lässt sich leicht in die IT-Infrastruktur des Kunden integrieren und bietet leistungsstarke Schnittstellen für die interprozessuale Kommunikation. Dadurch kann SAMCOS leicht mit anderen Instanzen auf dem Shop-Floor und Office-Floor wie Fertigungssteuerungssystemen (MES) oder Laborinformationsmanagementsystemen (LIMS) verbunden werden.

SAMCOS-Funktionen

Für Automatisierungssysteme mit bis zu zwei Spektrometer und Probenvorbereitungseinheit:

Probenregistrierung:

Automatische und manuelle Registrierung von Proben.

Probenrouting:

Routing der Proben durch das System entsprechend der Probenpriorität.

Verwaltung von Arbeitsblättern:

  • Übersicht über den Probenstatus.
  • Übersicht über den Verarbeitungsstatus aller Proben im System.
  • Übersicht über den Funktionsstatus des Systems.
  • Einrichtung von Schnittstellen zu allen Systemkomponenten und Systemen der Büroetage.
  • Einrichtung von Schnittstellen zu allen integrierten Systemkomponenten und Büroetagen-Systemen.
  • Verwaltung von Referenzproben.

Probenmanagement:

Ganzheitliche Übersicht über alle wichtigen Leistungsindikatoren und Verbesserung der Prozesseffizienz sowie der Reproduzierbarkeit der Probenvorbereitung und -analyse:

Verarbeitung von Analysedaten:

Aufzeichnung, Anzeige und Verarbeitung von Analyseergebnissen.

Validierung von Analysedaten:

Bestimmung der Messunsicherheit.

Überwachung der Systemleistung:

Zusammenfassung aller Probendaten (Sample Vita).

Systemlogik

SAMCOS hat integrierte Kommunikationskanäle für programmierbare Logikcontroller (PLCs) von Siemens. Verbindungen zu weiteren Komponenten werden in der Regel unter Verwendung von TCP/IP-basierten Techniken hergestellt. Dazu gehören standardisierte Kommunikationsschnittstellen wie XML, JSON und OPC. Zusätzlich werden proprietäre Schnittstellen basierend auf Peer-to-Peer-Socket-Anwendungen typischerweise für Analyse- und Handhabungsinstrumente eingerichtet. SAMCOS wird standardmäßig mit einer umfassenden Schnittstellenbibliothek für alle führenden Instrumentenhersteller wie ThermoFisher, SPECTRO, Bruker, OBLF geliefert. Neben TCP/IP-Netzwerken kann SAMCOS auch für die Implementierung von seriellen Verbindungen in Form von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und Feldbussystemen verwendet werden.

SAMCOS Struktur

Das Shop-Floor-Netzwerk basiert allgemein auf einem industriellen TCP/IP-Standard, der eine Verbindung über Kabel, Glasfaser oder drahtlos ermöglicht. Das Netzwerk ist für vollständige Interoperabilität ausgelegt, was bedeutet, dass nicht nur QCS-Maschinen, sondern auch alle anderen Komponenten problemlos integriert werden können, unabhängig vom Hersteller. Deterministische Netzwerke und Echtzeitkommunikation gewährleisten, dass alle zeitkritischen und prozessrelevanten Anwendungen mit hoher Zuverlässigkeit ausgeführt werden können. Die Topologie des Shop-Floor-Netzwerks kann individuell an die Anforderungen jedes Kunden angepasst werden. Bei Bedarf können für die Prozesse des Kunden redundante Ringstrukturen bereitgestellt werden, um eine stoßfreie Umschaltung zu ermöglichen. Die Integration des Shop-Floor-Netzwerks in die Analyse- und Unternehmenskommunikation der Büroetage kann auf verschiedene Weise erfolgen.

Konfiguration 1

Die optimale Lösung (Konfiguration 1) ist, dass SAMCOS-Computer oder Server sowohl in die Shop-Floor- als auch in die Büroetagen-Netzwerke integriert sind. In diesem Fall empfängt SAMCOS die Daten von den Analyseinstrumenten, die in das Shop-Floor-Netzwerk integriert sind. Anschließend leitet SAMCOS die Daten an die entsprechenden Instanzen auf der Büroetage weiter. Diese Konfiguration bietet ein hohes Maß an Cybersicherheit, da sowohl die Hardware als auch alle Shop-Floor-Komponenten vollständig vom Internetzugang getrennt sind. SAMCOS ist in das Shop-Floor-Netzwerk und das Büroetagen-Netzwerk integriert. SAMCOS empfängt die Analysedaten, die es an die entsprechenden Instanzen auf der Büroetage weiterleitet. Dies ist die bevorzugte Lösung.

Konfiguration 2

Wenn SAMCOS nicht Teil des Softwaresystems ist (Konfiguration 2), werden die Analyseergebnisse in der Regel direkt von den Analyseinstrumenten an das Netzwerk der Büroetage weitergeleitet. Zu diesem Zweck sind die Spektrometer in der Regel direkt mit einem Switch innerhalb des Büroetagen-Netzwerks verbunden.

SAMCOS Funktionen im Detail

ZUVERLÄSSIGKEIT UND BENUTZERFREUNDLICHKEIT

QCS bietet eine ausgezeichnete Übersicht über alle anstehenden, aktuellen und bereits bearbeiteten Proben.

Klares Graphical User Interface:

  • Klare Darstellung des funktionalen Zustands des Automatisierungssystems.
  • Klare Symbole für den Zustand der Automatisierungsmaschinen und Proben.
  • Leicht zugängliche funktionale Einheiten.

Übersicht aller Systemkomponenten:

  • Übersicht über alle Magazine im System.
  • Auflistung aller relevanten Meldungen, Fehler und Alarme.
  • Übersicht über den Wartungszustand aller Systemkomponenten.

Zugang zu allen relevanten Proben- und Routing-Informationen:

  • Alle relevanten Probeninformationen sind per Mausklick verfügbar.
  • Möglichkeit, Arbeitsblattinformationen zentral abzurufen und zu ändern.
  • Möglichkeit, Probenbewegungen manuell auszulösen.

Arbeitsblattkonfiguration:

  • Hervorragende Steuerung der Probenvorbereitung über Arbeitsblätter.
  • Einfache und benutzerfreundliche Konfiguration verschiedener Arbeitsblätter.
  • Kontinuierliche Online-Aktualisierung der Arbeitsblattinformationen.

REFERENZPROBENVERWALTUNG UND -KONTROLLE

Die Verwaltung und Kontrolle von Referenzproben, einschließlich Überwachungs- und Kalibrierungsproben, ist eine große Herausforderung in der Laborsteuerung.

Referenzprobenkonfiguration:

  • Intuitives Konfigurationsmenü für Kalibrierungs- und Überwachungsproben.
  • Einfache Eingabe von Probenabmessungen und Funkenpositionen für die OES-Analyse.
  • Aktuelle Übersicht über den Zustand der Probe, die Höhe und die verbleibenden Funkenpositionen.

Konfiguration von Referenzprobengruppen:

  • Zusammenfassung von Referenzproben in Gruppen.
  • Klare Menünavigation und Probenanzeige.
  • Einfache Verwaltung von Parametern für die Probenvorbereitung und -analyse.

Erstellung von Zeitplänen für Referenzproben:

  • Einfache Erstellung von Zeitplänen für die Messung von Referenzproben.
  • Zahlreiche Konfigurationsmöglichkeiten.
  • Grafische Anzeige der Zeitpläne.

Erstellung von Arbeitsblättern für Referenzproben:

  • Einfache und bequeme Erstellung und Bearbeitung von Arbeitsblättern.
  • Zahlreiche Konfigurationsmöglichkeiten.
  • Leicht an die Anforderungen des jeweiligen Analyseinstruments anpassbar.

SPARKPOINT-MODUL: EIN AUTOMATISCHES VISIONSYSTEM FÜR DIE OPTIMIERUNG DES FUNKENSTAND

Das Modul wurde speziell für die automatische Inspektion von Probenoberflächen mittels Vision-Systemen entwickelt. Basierend auf Kamerabildern und kundendefinierten Parametern berechnet das SparkPoint-Modul die optimale Funkenposition für die optische Emissionsspektroskopie (OES). Das SparkPoint-Modul kann für Stahl-, Eisen- und Nichteisenproben verwendet werden.

Brüche oder Löcher

Schief oder unregelmäßig

Feucht oder zu heiß

Automatische Bestimmung des Funkenstand:

  • Das SparkPoint-Modul ist Standard in SAMCOS.
  • Einfache Konfiguration von Funkenpositionen auf der Probenoberfläche.

Leistungsfähige Konfigurationstools:

  • Zahlreiche Optionen zur Konfiguration von Grundparametern und Rahmenbedingungen.
  • Einfache Definition von Probenform und -größe, Funkenpunktdurchmesser und Anzahl der Analysen.
  • Spezifikation des Abstands zwischen Funkenpunkten, zum Probenrand und zum Stift.

Grafische Benutzeroberfläche:

  • Einfaches Ändern der Prioritätsposition und -größe der Analysebereiche.
  • Bestimmung der genauen Funkenpositionen.

Dokumentation der Funkenpunktpositionen:

  • Speicherung aller Daten aus dem SparkPoint-Modul zur späteren Auswertung.
  • Übertragung von Daten und Kamerabildern an SAMCOS Analytics.

MULTIUSER-SYSTEM

Übersicht über den funktionalen Zustand der Anlage:

  • Remote-Bedienung von SAMCOS
  • Anzeige des Einheitenstatus, der Position einzelner Proben, Einheitenfehler, Roboterpositionen usw.
  • Tasten führen den Benutzer zu Übersichtsfenstern und anderen Formularen.

Einheitenformular:

  • Möglichkeit zur Änderung des Zustands einzelner Einheiten (Einheitenmodus).
  • Möglichkeit, Befehle zu senden, einschließlich aller benötigten Programme an die Einheit.
  • Möglichkeit, die Einheitenkonfiguration und verfügbare Befehle von SAMCOS zu lesen.

Probenformular:

  • Möglichkeit, eine Probe an die gewünschte Position zu bewegen.
  • Möglichkeit, mögliche Positionen von SAMCOS auszulesen.
  • Rückmeldung an den Benutzer, ob der Befehl ausgeführt wurde oder nicht.

Probenregistrierung:

  • Manuelle Registrierung von Proben im System.
  • Eingabe verschiedener Probeninformationen über Eingabefelder.
  • Automatische Konfiguration von Wählfeldern durch SAMCOS.

HANDLING-SYSTEMKONFIGURATION

Einfache Implementierung von Handling-Systemen wie Robotern. Einfache Erstellung, Konfiguration und Änderung von Probenpositionen im System.

DARSTELLUNG UND VERARBEITUNG VON ANALYTISCHEN ERGEBNISSEN

SAMCOS umfasst vorkonfigurierte Schnittstellen für eine breite Palette von Analyseinstrumenten. Daten können auf vielfältige Weise in tabellarischer Form auf verschiedenen Dashboards dargestellt und manuell oder automatisch bearbeitet werden, wobei alle Änderungen automatisch protokolliert werden. Alle Daten können auf vielfältige Weise verfolgt und überwacht werden.

Klare Darstellung analytischer Daten:

  • Automatische Datenerfassung aller integrierten Analyseinstrumente über Netzwerkverbindungen (SMB, TCP, FTP).
  • Tabellarische Anzeige mit umfangreicher Funktionalität (Gruppierung, Farbcodierung usw.)

Verarbeitung und Weiterleitung analytischer Daten:

  • Einfache Datenverarbeitung für Benutzer mit entsprechenden Berechtigungen.
  • Manuelle oder automatische Datenübertragung an übergeordnete Systeme basierend auf konfigurierbaren Regeln.

Automatische Überwachung analytischer Daten:

  • Überwachung gemäß festgelegten oder übermittelten Schwellenwerten.
  • Anzeige in leicht verständlichen Dashboards.
  • Automatische Benachrichtigung autorisierter Benutzer über Schwellenwertverletzungen.

Individuelle Dashboards:

  • Individuelle Konfiguration von Dashboards.
  • Schneller Überblick über den Leistungsstatus des Systems.

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