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So schaffen Sie Strukturen für eine Messdatenerfassung im Labor

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Von Günter Stein,

Nach der Entscheidung für eine Anschaffung gehen Sie an die konzeptionelle Planung und Auslegung Ihres Systems. Fertigen Sie einen Gebäudegrundriss an und tragen Sie dort alle Geräte ein, die Sie an Ihre Messdatenerfassung anschließen möchten.

Schaffen Sie Strukturen

Fertigen Sie einen Gebäudegrundriss an und tragen Sie dort alle Geräte ein, die Sie an Ihre Messdatenerfassung anschließen möchten. Orientieren Sie sich dazu an diesem Beispiel:

Fassen Sie, wann immer möglich, bestimmte Geräte zu Gruppen zusammen. Suchen Sie sich nun Knotenpunkte, die in kurzer Distanz zu Ihren Gerätegruppen stehen. Sie vermeiden dadurch lange Kabelwege und reduzieren den Aufwand für die Kabelverlegung. Bei einem Funksystem ermitteln Sie so den Standort für die beste Signalqualität und verringern damit die Störanfälligkeit.

Praxis-Tipp: Den Gebäudegrundriss erstellen Sie am PC und speichern ihn als Grafikdatei ab. So können Sie ihn später in Ihrem neuen Messdatenerfassungssystem zur besseren Visualisierung der Messstellen verwenden.

Messdatenerfassung durch Verkabelung oder Funk?

Bei dieser Entscheidung sollten Sie diese 5 Parameter beachten:

1. Installationskosten

Bei den Installationskosten haben Systeme mit Funkanbindung auf den ersten Blick klare Vorteile. Ohne die Verlegung eines Kabels sind die Messfühler schnell mit dem Zentralgerät verbunden. Sie können so in kurzer Zeit Ihr System in Betrieb nehmen.

In der Praxis kann dieser Vorteil schnell wieder aufgezehrt werden, wenn durch bauliche Gegebenheiten (z. B. dicke Wände, Stahltüren, Betondecken, Gerätetüren oder Produktionsmaschinen) die Funkverbindung gestört ist. Meist können Sie unter Verwendung von Routern (Weiterleiter) die Verbindung zwar wieder herstellen oder stabilisieren, jedoch ist dies immer mit weiteren Kosten verbunden.

2. Betriebssicherheit

Ein kabelgebundenes System ist weniger störanfällig gegen äußere Einflüsse, wie Störstrahlung oder variable Hindernisse.

Praxis-Tipp: Testen Sie Systeme mit Funkübertragung über einen bestimmten Zeitraum. Regeln Sie im Kaufvertrag die Rückgabe der Geräte für den Fall, dass es wiederholt zu Unterbrechungen der Funkverbindung kommt. Einen Datenverlust sollten Sie bei dem System keinesfalls akzeptieren.

3. Standortunabhängigkeit

Aufgrund der Störanfälligkeit der Funksysteme sind Sie nicht immer frei in der Entscheidung des Aufstellungsortes Ihres Funkmessfühlers.

4. Laufende Kosten

Gehen Sie davon aus, dass die meisten Funkfühler batteriebetrieben arbeiten. Die Batterien müssen Sie in zeitlichen Abständen wechseln.

5. Monitoring

Sind Sie durch Prozessabläufe in Ihrem Labor gezwungen, Messdaten zuverlässig in Echtzeit zu übertragen, scheidet ein Funksystem aus. Die einzelnen Funkmodule speichern zwar bei Störung des Funksignals alle Messwerte in einem internen Speicher. Nach Beseitigung der Störung können Sie diese auslesen. Jedoch kann Ihnen das System für die Dauer der Unterbrechung keine aktuellen Werte anzeigen.

Vergleich kabelgebundenes System - Funk-System
 kabelgebundenes SystemFunk-System
Installationskosten - +
Betriebssicherheit ++ 0
Standortunabhängigkeit + -
laufende Kosten + 0
Monitoring ++ -
++ = sehr gut + = gut 0 = durchschnittlich - = schlecht

Fazit: Müssen Sie Messwerte in Echtzeit übertragen, können Sie nur ein kabelgebundenes System verwenden. Für alle anderen Messaufgaben kann sich die Anschaffung eines Funksystems lohnen, wenn der Aufwand einer Verkabelung zu hoch ist. Lässt die Technik des Messdatenerfassungssystems es zu, können Sie auch eine Kombination beider Systeme anstreben und die Vorteile beider Techniken nutzen.

Wählen Sie die richtigen Komponenten für Ihr Messdatensystem

Ihre neue Messdatenerfassung besteht aus den Messfühlern, den Messgeräten und einem Rechner mit der entsprechenden Software.

Messfühler:

Möglicherweise befinden sich bei Ihnen schon Messfühler im Einsatz. Klären Sie mit dem Anbieter des Messdatenerfassungssystems ab, ob sich diese Fühler ohne größeren Aufwand in das neue System integrieren lassen.

Achten Sie bei der Beschaffung neuer Messfühler darauf, dass Sie diese in das vorgesehene Laborgerät einbauen können. Die technische Spezifikation des Gerätes darf sich dadurch nicht verändern. Hier muss explizit auf die Druckaufnehmer in Sterilisatoren hingewiesen werden.

Hinweis: Thermoschränke sind meist mit zusätzlichen Öffnungen und Durchführungen für den nachträglichen Einbau von Messfühlern versehen. Bei Sterilisatoren kann der Einbau von zusätzlichen Messfühlern nur von fachkundigem Personal durchgeführt werden, so dass für Sie höhere Kosten entstehen.

Messgeräte

An den Messgeräten laufen alle Daten der Messfühler zusammen und werden dann nach Wandlung der Signale weiter zum Rechner (PC) übertragen. Achten Sie darauf, dass Sie über ausreichende Steckplätze für den Anschluss der Messfühler verfügen. So können Sie bei der Erweiterung Ihrer Messaufgaben weitere Messfühler anschließen. Zur Datenübertragung zum Rechner sollte eine Ethernet-Schnittstelle vorhanden sein. Damit können Sie Ihre Messgeräte über die Computerinfrastruktur mit dem Rechner verbinden.

Bei der Auswahl des Rechners müssen Sie berücksichtigen, dass das Gerät, wie ein Server, permanent in Betrieb sein wird. Die Hardwarekomponenten, wie Festplatte und Netzteil, müssen entsprechend ausgelegt sein. Sie müssen das Gerät auch gegen Stromausfälle mit einer Notstromversorgung absichern.

Hinweis: Denken Sie auch an ein Datensicherungskonzept, das eine schnelle Wiederherstellung des Betriebs nach einem Störfall ermöglicht. Zeitgesteuerte Imageerstellungen können diese Anforderung erfüllen. Nutzen Sie die vorhandenen Ressourcen Ihres Serversystems. Klären Sie beispielsweise mit Ihrem Systemadministrator, ob sich die Messwerterfassungssoftware auch auf dem Server installieren lässt.

Software

Die Leistungsfähigkeit Ihrer Software ist der zentrale Punkt Ihres Systems. Hier laufen alle Daten zusammen und hier erfolgt auch die Auswertung.

Anforderungen an die Messdatenerfassung in Ihrem Labor

Diese Anforderungen sollte Ihre Software erfüllen:

  • Grenzwertüberwachung von Anlagen: Durch die Definition von Unter- und Obergrenzen muss Ihr System eine Verletzung der Grenzwerte erkennen und eine Meldung generieren. In den grafischen Auswertungen müssen diese Grenzenwertlinien für Sie erkennbar sein.
  • Überwachung von zeitlichen Vorgängen: Ein zeitlich befristeter Prozess muss durch Ihre Software protokolliert werden können.
  • Zeit-/Aktionsgesteuertes Starten und Stoppen der Messwerterfassung: Durch Zeitvorgaben wie Start-/Stoppzeit oder Über-/Unterschreitung von vorgegebenen Parametern können Sie die Messwertaufzeichnung steuern.
  • Vielfältige Visualisierungsmöglichkeiten und Auswertungsmöglichkeiten: Auswertungen in Protokoll- und Tabellenform müssen durch Linien- oder Balkendiagramme grafisch darstellbar sein.
  • Langzeitmessung mit komfortabler Auswertung ohne meterlanges Papier: Bei Langzeitmessungen müssen Sie die Möglichkeit der Datenreduktion haben, so bleiben die Auswertungen für Sie übersichtlich. Der Datenexport erleichtert Ihnen die Auswertung.
  • Protokollieren von Meldetexten: Alarm-/Fehlermeldungen sollen in einer Protokolldatei festgehalten werden, so können Sie diese auch noch zu einem späteren Zeitpunkt auswerten
  • Verknüpfung von Prozessdaten mit mathematischen oder logischen Funktionen: Die ermittelten Messwerte müssen sich automatisch in eine hinterlegte mathematische Formel einbinden lassen, um den geforderten Wertebereich zu erhalten.
  • Steuern und Regeln: Verfügt Ihre Software über Steuer und Regelfunktionen? Bei Überschreitung von Grenzwerten soll ein Relais geschaltet oder ein Programm automatisch gestartet werden.
  • Erfassung und Archivierung in Echtzeit: Zeitkritische Prozesse, die bei Grenzwertverletzungen sofortiges Eingreifen verlangen, müssen Sie in Echtzeit überwachen können. Die Messdaten sollen dabei sofort in die Protokolldatei geschrieben werden.

Praxis-Tipp: Prüfen Sie, ob Sie bei der Visualisierung Ihre Messdaten auf den schon für die Planung erstellten Gebäudegrundriss zurückgreifen können. Wenn Sie in Ihrem Plan den einzelnen Messstellen das zu überwachende Gerät zuordnen, erkennen Sie auf den ersten Blick, an welcher Stelle ein Gerät eine Alarmmeldung auslöst, und können schneller reagieren.

  • Einfacher Datenaustausch mit Standardsoftware: Durch Import-/Exportfunktionen oder Schnittstellen (DDE, OLE) soll Ihr System Daten mit anderen Anwendungen austauschen können.
  • Störungsmeldungen per E-Mail bzw. SMS: Bei Verletzung von Grenzwerten soll das System die Fehlermeldung per E-Mail oder SMS an Sie weiterleiten.
  • Als Web-Server konfigurierbar: Gestattet die Software die Konfiguration als Web-Server, können Sie mit einem Internet-Browser Programmfenster des Systems über das Internet übertragen.

 

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