В статье приведены особенности и характеристики контроллера «Гигротермон-CAN» и многоканального проводного узла «Пирс-CAN», которые применяются в качестве компонентов систем мониторинга микроклимата чистых помещений и в основе работы которых – технология Controller Area Network (CAN), использующаяся для интеграции в единую сеть датчиков и исполнительных устройств различного типа.
«Правила надлежащей производственной практики» (Good Manufacture Practice) устанавливают требования к организации производства и контроля качества лекарственных средств для медицинского и ветеринарного применения. Соблюдение этих требований производителями фармацевтической продукции обязательно [1]. Создание и поддержание требуемых параметров микроклимата при производстве и хранении лекарственных препаратов обеспечивают качество продукции, а ввиду особой чувствительности медицинских препаратов в фармацевтической отрасли предъявляются повышенные требования к точности измерений, надежности, функциональности, валидируемости приборов контроля и систем мониторинга микроклимата [2].
Оборудование мониторинга микроклимата ведущих мировых производителей, в частности, немецких концернов Siemens и Testo, полностью отвечало этим требованиям и до 2022 года широко применялось в России многими производителями фармацевтической продукции. Однако из-за прекращения или сокращения деятельности указанных компаний на территории России значительное развитие получили отечественные разработки в данной области.
Рис. 1. Контроллер «Гигротермон-CAN»: внешний вид
Таблица 1. Основные технические характеристики контроллера «Гигротермон-CAN»
Достойное место в этой нише заняла челябинская компания ООО «Инженерные Технологии», специализирующаяся на разработке и производстве программно-аппаратных комплексов. Системы мониторинга микроклимата «Гигротермон» – одно из основных направлений деятельности компании. Проанализировав потребности перспективного рынка, она разработала и запустила в серию новый контроллер «Гигротермон-CAN» (рис. 1, табл. 1) с многоканальным узлом «Пирс-CAN» (рис. 2, табл. 2), которые максимально адаптированы к требованиям систем, предназначенных для применения в чистых помещениях. В результате получился продукт, который по надежности, качеству и функциональности не только не уступает западным аналогам, но и превосходит их по отдельным параметрам. Например, узел «Пирс-CAN», установленный перед входом в чистое помещение, не только отображает на дисплее текущее показание разницы давления между помещениями, но и, в зависимости от его значения, информирует персонал: разрешено или запрещено открытие двери. Информирование производится встроенным в узел трехцветным (зеленый/желтый/красный) светодиодным индикатором, а также световой колонной (рис. 3), установленной внутри чистого помещения. Наличие подобной функции минимизирует вероятность несанкционированного доступа в чистые помещения, что уменьшает риск повышения концентрации вредных веществ и получения некачественной продукции. При этом в проводной узел «Пирс-CAN» встроен алгоритм, позволяющий фильтровать случайные кратковременные перепады давления, которые не учитываются при работе индикаторов.
Рис. 2. Многоканальный узел сбора и передачи «Пирс-CAN»
Рис. 3. Световая колонна, управляемая узлом «Пирс-CAN»
Таблица 2. Основные технические характеристики узла «Пирс-CAN»
Следует заметить, что раньше при установке западных систем мониторинга микроклимата в чистых помещениях многие российские фармацевтические производители часто отказывались от функции отображения на местах показаний датчиков дифференциального давления, подключенных к системе мониторинга микроклимата, несмотря на актуальность этой функции, – ввиду значительных финансовых затрат на специальные датчики дифференциального давления. Вместо них для визуального наблюдения за показаниями разности давлений дополнительно устанавливали более простые стрелочные манометры, требующие дополнительного обслуживания.
В основу работы контроллера «Гигротермон-CAN» и узла «Пирс-CAN» положена технология CAN, предусматривающая использование стандарта, ориентированного на совмещение в единой сети датчиков и исполнительных устройств различного типа. Интерфейс CAN определяет канал передачи данных и физический уровень модели взаимодействия открытых систем (OSI), тем самым обеспечивая низкоуровневое сетевое решение для высокоскоростной связи в транспортных средствах и промышленном оборудовании.
Один или несколько узлов «Пирс-CAN» подключаются к контроллеру «Гигротермон-CAN» по шине CAN посредством кабеля «витая пара». Контроллер «Гигротермон-CAN» является мостом, связывающим узлы и программу верхнего уровня, установленную на персональном компьютере (ПК). Для удобства монтажа и обслуживания один или несколько приборов «Гигротермон-CAN» собирают в единый шкаф мониторинга микроклимата ШКПС – вместе с источником бесперебойного питания, автоматическим выключателем и GSM-модемом GSM IT.
Узел «Пирс-CAN» имеет функцию контроля текущих значений на соответствие заданным пороговым значениям. Для подключения датчиков в узле «Пирс-CAN» предусмотрен разъем RJ12 (6P6C). Конструкция корпуса обеспечивает защиту оболочки IP65 и позволяет произвести его скрытый монтаж на стену. При необходимости с нижней стороны корпуса узла возможна установка кабельных вводов, или можно встроить герметичный датчик температуры и влажности ИПМ10-21-4-2. После установки узла на стену его наружные поверхности легко обрабатываются ветошью.
Конструктивно многоканальный узел «Пирс-CAN» представляет собой электронный прибор с ЖК-дисплеем, тремя светодиодами (зеленый, желтый и красный) и встроенным литий-ионным аккумулятором. Прибор имеет три дискретных выхода для подключения внешних сигнализирующих устройств: например, светозвуковой сигнализации или световой колонны. Выходы также можно использовать в качестве сигнала для стороннего оборудования, такого как нагреватели, охладители, увлажнители, воздушные насосы и другие устройства, использующиеся для поддержания заданных параметров микроклимата.
Отметим, что разработанный контроллер «Гигротермон-CAN» является третьим по счету типом контроллера, предназначенным для одноименной системы мониторинга микроклимата. В настоящее время серийно производятся контроллеры «Гигротермон-М» (проводное подключение датчиков, интерфейс 1-Wire) и «Гигротермон-RF» (беспроводное подключение датчиков, технология LoRa).
Для комплектации системы средствами измерений предусмотрены три линейки сертифицированных датчиков: климатические датчики ИПМ (Госреестр СИ РФ № 83449-21), термогигрометры ТГМ (Госреестр СИ № 72434-18), регистраторы температуры и влажности серии TR (Госреестр СИ № 73311-18). Перечисленные линейки датчиков также внесены в реестры СИ некоторых стран СНГ. В линейку климатических датчиков ИПМ, кроме стандартных датчиков температуры и относительной влажности, входят низкотемпературный датчик с нижним пределом измерений от –196 °C и высокочувствительный датчик перепада давления с пределом измерений от 0 до 50 Па и точностью измерений до ±1 Па. Средства измерения и контроллеры для системы подбираются по принципу конструктора, исходя из требований URS. При этом в одной системе могут одновременно использоваться все три типа контроллера, и к каждому типу контроллера могут быть подключены разные датчики из линеек ИПМ, ТГМ или TR.
Вместе с оборудованием компания «ООО Инженерные Технологии» предоставляет программное обеспечение «Гигротермон-АРМ» собственной разработки, состоящее из серверной и клиентской частей. Оно устанавливается локально на серверном и клиентских ПК заказчика. Лицензия на «Гигротермон-АРМ» передается бесплатно вместе с оборудованием – без ограничений по функциональности и сроку использования. Обновления программного обеспечения «Гигротермон-АРМ» можно бесплатно скачать с сайта компании.
При необходимости контроллеры могут быть подключены к SCADA-системам. Для этого все три типа контроллеров «Гигротермон» снабжены интерфейсом RS-485 (протокол Modbus RTU). Карта регистров Modbus предоставляется по запросу.
Сегодня более 500 систем мониторинга микроклимата «Гигротермон», произведенные компанией ООО «Инженерные Технологии», успешно эксплуатируются в фармацевтических, пищевых и логистических компаниях России, Казахстана, Узбекистана, Беларуси. В их числе – лидеры российского рынка по каждой из отраслей. Так, специально разработанный для фармацевтических производителей проводной узел «Пирс-CAN» вместе с контроллером «Гигротермон-CAN» недавно был применен на новом заводе одного из крупнейших российских производителей фармацевтической продукции.
На рис. 4 и 5 продемонстрированы варианты монтажа элементов системы. Для монтажа датчиков перепада давления предлагаются два варианта: установка блоками в пространство над фальшпотолком или в коридоре.
Рис. 4. Варианты установки блоков датчиков давления: а – в запотолочном пространстве; б – в коридоре
Рис. 5. Проводной узел «Пирс-CAN»: примеры скрытого монтажа для чистых помещений
Важным преимуществом системы мониторинга микроклимата «Гигротермон» является ее регистрация в Государственном реестре средств измерений (№ 87656-22 от 15.12.2022), что дает возможность пользователю системы выполнить метрологическую поверку не только сертифицированных по отдельности датчиков температуры, влажности и перепада давления из линеек ТГМ, ИПМ и TR, но и поверку всей системы в целом. При этом следует отметить, что поверка системы, кроме датчиков, выполняется без ее демонтажа, непосредственно на месте установки – с использованием эмуляторов датчиков.
В соответствии с планом мероприятий по импортозамещению в отрасли радиоэлектронной промышленности Российской Федерации до 2024 года, на систему мониторинга микроклимата «Гигротермон» получен сертификат о происхождении товара СТ-1 и заключение Минпромторга РФ о подтверждении производства промышленной продукции на территории России.
Литература
1. Приказ Министерства промышленности и торговли РФ от 14 июня 2013 г. № 916 «Об утверждении правил надлежащей производственной практики» (с изменениями и дополнениями).
2. «МУК 4.3.2756-10. 4.3. Методы контроля. Физические факторы. Методические указания по измерению и оценке микроклимата производственных помещений. Методические указания» (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 12.11.2010).
3. ГОСТ Р ИСО 14644-2-2020 «Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды».
Статья опубликована в журнале «ИСУП»
Статья на сайте журнала >>
