Laborautomatisierungssystem

Laborautomatisierungssysteme sind spezielle Automatisierungssysteme für Anwendungen in der Forschung und Entwicklung (F&E).

Ein Laborautomatisierungssystem dient zur Automatisierung von Versuchsanlagen und Prüfständen in den Entwicklungslabors der chemischen, biotechnischen sowie der nahrungsmittel- und umwelttechnischen Industrie. Häufigste Anwendung ist die Automatisierung von Laborreaktorsystemen.

Da es sich um spezialisierte Prozessleitsysteme (PLS) handelt, werden Laborautomatisierungsysteme auch als Forschungsprozessleitsysteme (FPLS) bezeichnet. Wie jedes normale Prozessleitsystem besteht ein Forschungsprozessleitsystem aus mindestens einer Anzeige- und Bedienkomponente (ABK) und mindestens einer prozessnahen Komponente (PNK). Die ABK (in der Regel ein PC mit einer FPLS-Software) dient zum Konfigurieren, Parametrieren, Programmieren, Bedienen und Beobachten, Überwachen, Protokollieren, Archivieren etc. Die PNK ermöglicht mit ihren Schnittstellen den Anschluss der Sensoren, Aktoren und Laborgeräte und realisiert die steuerungs- und regelungstechnischen Funktionalitäten.

Laborautomatisierungssysteme unterscheiden sich von herkömmlichen Automatisierungssystemen in wesentlichen Punkten:

• Vorkonfigurierte Schnittstellen für die üblichen Laborgeräte
• Online-Konfigurier- und -Parametrierbarkeit (ermöglicht Änderungen im laufenden Betrieb ohne Abfahren der Anlage)
• Kompakter Aufbau (ermöglicht Installation direkt an der Anlage)
• Erhöhte Messgenauigkeit (sichere Messwerte ohne zusätzlichen Kalibrieraufwand)
• Einfache Handhabung durch Laborpersonal (keine oder wenig Spezialkenntnisse erforderlich)
• Datenexport in verschiedenen Dateiformaten für externe Programme

Die wichtigsten Schnittstellen von Laborautomatisierungssystemen sind:

• Analoge Eingänge (Spannungs- und Stromschnittstellen für Druckaufnehmer, Temperaturfühler etc.)
• Analoge Ausgänge (Spannungs- und Stromschnittstellen für Laborrührer, Dosierpumpen etc.)
• Digitale Eingänge (für Grenzwertwächter)
• Digitale Ausgänge (für die Ansteuerung von Ventilen)
• Serielle Schnittstellen (zum Anschluss von Laborgeräten wie Laborwaagen oder Analysatoren)

Der Einsatz von Laborautomatisierungssystemen bietet folgenden Nutzen: Durch die lückenlose Aufzeichnung aller Messwerte, Versuchsparameter und Ereignisse wird die Reproduzierbarkeit auch komplexer und lang andauernder Versuche sichergestellt und eine nachträgliche Fehleranalyse ermöglicht. Durch die weitgehend automatisierbare Datenauswertung werden Fehler vermieden und das Laborpersonal von Routinetätigkeiten entlastet.

Die erfassten Daten und Versuchsparameter können online zur standardisierten Darstellung und automatischen Auswertung an ein elektronisches Laborjournal oder zum dauerhaften Speichern an ein LIMS übergeben werden.