Systeme zur Automatisierung von Messstellen
Die Herausforderung: Warum pH-Messstellen so viel Aufwand verursachen
In vielen Prozessanlagen gehört die pH-Messung zu den kritischsten, aber gleichzeitig störanfälligsten Messgrößen. Gerade bei aggressiven, abrasiven, belagbildenden oder sensorvergiftenden Medien gilt: Die pH-Elektrode driftet, verschmutzt und erfordert regelmäßig manuelle Eingriffe.
Für Ingenieure und Instandhalter bedeutet das:
- Hoher Wartungsaufwand und Personalbindung
Je nach Prozessbedingungen sind Kalibrierungen täglich oder wöchentlich erforderlich. Das bedeutet Zeitaufwand, mitunter auch Anlagenstillstand und häufige Wege zu schwer zugänglichen oder weitläufigen Messpunkten. - Messdrift und unzuverlässige Daten
Beläge, Abrasion, Vergiftung der Referenzelektrode und Temperaturwechsel führen zu Drift oder Totalausfall. Prozesse laufen dadurch ineffizient oder außerhalb der Spezifikation – oft schleichend und zu lange unbemerkt. - Ungeplante Störungen und Produktionsrisiken
Ein plötzlich ausfallender pH-Sensor kann ganze Prozessketten lahmlegen. Ob Fehlchargen im Pharma-Fermenter, blockierte CIP-Abläufe in der Lebensmittelindustrie oder Überschreitungen im Abwasser: Der wirtschaftliche Schaden steht selten im Verhältnis zu einer einzelnen Elektrode, sondern zu den Folgen ihres Fehlers. - Hohe Betriebskosten
Personalstunden, Pufferlösungen, Reinigungssubstanzen, Ersatzsensoren und Ausfallzeiten: die Betreiber wissen, dass eine verlässliche pH-Messung teuer in der Instandhaltung ist.
Die Lösung: Automatisierte Sensorwartung an pH-Messstellen
Mit einer automatisierten pH-Messstelle entfällt der manuelle Aufwand weitgehend. Reinigung und Kalibrierung laufen vollautomatisch, reproduzierbar und dokumentiert ab – unabhängig vom Personal, Zeitpunkt und vom Standort.
Ihre Vorteile
- Konstant zuverlässige pH-Messwerte durch vollautomatische Pflege und Kalibrierung
- Deutliche Reduktion von Wartungsaufwand und Kosten
- Längere Sensorstandzeiten und geringere Ersatzteilkosten
- Höhere Prozesssicherheit dank reproduzierbarer, dokumentierter Abläufe
- Integration in bestehende Leitsysteme und durchgängige Digitalisierung
- Erhöhte Anlagenverfügbarkeit durch stabil laufende Messstellen
- Entlastung des Personals und geringere Abhängigkeit von Know-how vor Ort
cCare – Vollautomatisches Sensor-Wartungssystem
cCare automatisiert sämtliche Pflege- und Kalibrierprozesse Ihrer pH-Sensoren. Das System führt vorbereitete, nachvollziehbare Abläufe aus – inklusive Spülen, Reinigen, Konditionieren und Kalibrieren. Es gewährleistet eine konstant hohe Messqualität und reduziert manuelle Eingriffe auf ein Minimum.
cCare pHarma – Automatisierte pH-Sensorwartung für GMP-Prozesse
cCare pHarma ist speziell für die Anforderungen regulierter Branchen entwickelt. Das System bietet vollständig validierbare Workflows, GMP-konforme Dokumentation und reproduzierbare Kalibrier- und Pflegeabläufe – ideal für Bioprozesse, Fermentation und pharmazeutische Produktion.
Uniclean 700 Serie – Konfigurierbare Sensorreinigung in statischen Armaturen oder Wechselarmaturen
Die elektropneumatische Steuerung ist modular und skalierbar aufgebaut. Die Spülvorgänge können durch ein einfaches Schaltsignal (Relaiskontakt am Transmitter oder Taster) oder die Zeitsteuerung des Transmitters Stratos Multi ausgelöst werden. Das System ist Non-Ex ausgeführt und überzeugt durch einfache Integration, kurze Lieferzeiten und hohe Modularität, ideal auch um vorhandene Messstellen nachzurüsten.
Reinigung
In intervall- oder bedarfsabhängigen Zyklen wird der Sensor mit Wasser oder chemisch gereinigt. Das verhindert Beläge, Biofouling, Fett- oder Partikelanhaftungen und stellt sicher, dass der Sensor stets unter optimalen Bedingungen misst.
Sterilisation
Wenn die Anwendung es erfordert, z. B. in der Pharma oder Lebensmittelproduktion, kann auch eine automatische Sterilisation des Sensors und der gesamten Kalibrierkammer mit Heißdampf (SIP) vorgenommen werden.
Kalibrierung
Die Kalibrierung erfolgt vollautomatisch innerhalb geschlossener Kalibrierkammern unter reproduzierbaren Bedingungen. Je nach Anforderungen kann eine Einpunktkalibrierung, Zweipunktkalibrierung oder Zweipunktkalibrierung mit Referenzwert (Verifikation) vorgesehen werden. Mit der AuditTrail-Funktionalität können die Kalibrierdaten und Werte pharma-compliant an ein Prozessleitsystem weitergegeben werden. Damit entfallen alle durch manuelle Handhabung möglichen Risiken und Abweichungen.
Integrierte Diagnose und Predictive Maintenance
Dank moderner Sensortechnologie – insbesondere Memosens, das umfangreiche Sensordaten wie und das Kalibrierprotokoll direkt im Sensorkopf speichert, liefert die Messstelle umfangreiche Informationen zum Sensorverschleiß, die als Grundlage für echte Predictive Maintenance dienen können.
Zentrale Steuerung und Beobachtung über Prozessleitsysteme
Unsere automatischen Systeme lassen sich an die Prozesssteuerungen der Produktionsanlagen anbinden. Die die Kommunikation erfolgt über den Transmitter, z. B. über PROFINET und PROFIBUS PA. Darüber können Reinigungs- und Kalibriervorgänge gestartet und beobachtet werden.
Sensorlagerung und Kurzzeitmessungen
Messstellen mit Wechselarmaturen und elektropneumatischen Steuerungen können auch für Anwendungen eingesetzt werden, bei denen der Sensor zeitweilig außerhalb des Prozesses gelagert werden soll, z. B. wenn im Prozess eine lange Reinigung bei hoher Temperatur abläuft, oder wenn sich nur eine Kurzzeitmessung empfiehlt.
Why Knick?
Mit unserem cCare-System, das seit mehr als 20 Jahren in unzähligen, teils extrem fordernden Anwendungen im Einsatz ist, haben wir Standards gesetzt. Durch diese lange Entwicklungserfahrung wissen wir genau, warum unsere Systeme technisch so aufgebaut sind, wie sie sind. Viele Wettbewerber orientieren sich heute an unseren Konzepten, doch entscheidend ist das tiefgreifende Prozessverständnis, das wir über Jahrzehnte aufgebaut haben.
Ein wesentlicher Faktor dabei ist unsere führende Kompetenz in der Wechselarmatur-Technologie – mit ausgereiften Schleusenkonzepten, modularen Baugruppen, hochwertigen Materialien und Prozessanschlüssen für jede Einbausituation.
Bereits seit 1979 entwickeln wir Systeme zur automatisierten Sensorwartung – und haben seither konsequent daran gearbeitet, die Technik zu perfektionieren.
Automatisierung, die zu Ihren Prozessen passt – unsere Systemlösungen im Überblick
Jede pH-Messstelle stellt andere Anforderungen: Anzahl der Reinigungsmedien und Pufferlösungen, Hygienevorgaben, regulatorische Anforderungen und Umgebungsbedingungen. Für komplexe Anforderungen genauso wie für einfache Reinigungsaufgaben bieten wir Automatisierungslösungen an, die genau auf die jeweiligen Bedingungen abgestimmt sind.
Nachfolgend finden Sie drei Systemfamilien, die das gesamte Spektrum von Chemie über Lebensmittel und BioPharma bis zur Abwasserwirtschaft abdecken – vom hochregulierten Umfeld bis zur robusten, modularen Einstiegslösung.
cCare – Cleaning, Calibration, Conservation
Für anspruchsvolle pH-Messstellen in Chemie- und Lebensmittelprozessen bietet cCare eine vollautomatische Reinigung, Kalibrierung und Konservierung, CIP und SIP – sowohl in Ex- als auch Non-Ex-Ausführung. Das System sorgt für stabile Messwerte selbst bei aggressiven Medien, hohen Belastungen und kontinuierlichem Betrieb.
Mehr über das vollautomatische Sensor-Wartungssystem cCarecCare pHarma – für die Anforderungen der BioPharmaproduktion
cCare pHarma basiert auf der gleichen leistungsfähigen Automatisierungsplattform wie cCare, ist jedoch speziell für BioPharma-Prozesse weiterentwickelt. Mit Komponenten in FDA-konformen Materialien, CIP/SIP-fähigen Komponenten und EX-/Non-EX-Varianten sowie Audit Trail erfüllt es die hohen regulatorischen und qualitätsrelevanten Vorgaben dieser Branche.
Zu cCare pHarma für BioPharma-Anforderungen
Uniclean 700 Serie – Konfigurierbare Sensorreinigung in statischen Armaturen oder Wechselarmaturen
Die elektropneumatische Steuerung ist modular und skalierbar aufgebaut. Die Spülvorgänge können durch ein einfaches Schaltsignal (Relaiskontakt am Transmitter oder Taster) oder die Zeitsteuerung des Transmitters Stratos Multi ausgelöst werden. Das System ist Non-Ex ausgeführt und überzeugt durch einfache Integration, kurze Lieferzeiten und hohe Modularität, ideal auch um vorhandene Messstellen nachzurüsten.
In der Kombination bestehend aus Uniclean 7xx mit Stratos Multi Transmitter und ARD75 Kunststoff-Eintaucharmatur kann eine robuste, schnell zu installierende und kosteneffiziente Lösung für die automatisierte Reinigung von pH-Sensoren in Wasser- und Abwasseranwendungen umgesetzt werden.
Zur elektropneumatischen Steuerung Uniclean 700
Sollten Sie Interesse an dieser Lösung haben, stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.
Minimieren Sie Ihre Prozessrisiken durch vollständige Automatisierung!
Vereinbaren Sie einen Termin für Ihre persönliche Beratung:
Rufen Sie uns an: +49 30 264789640
Schreiben Sie uns: Kontakt
Erreichbarkeit: Montag - Freitag 8:00 bis 16:00 Uhr Deutschland MEZ/MESZ (UTC+1/UTC+2)
Oder finden Sie Ihren lokalen Partner.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Wie schnell amortisiert sich eine automatische Messstelle?
Es hängt von den Prozessbedingungen ab, wie oft der Sensor gereinigt und kalibriert werden muss. Je höher die anfallenden Wartungskosten an der Messstelle sind und anfälliger der Prozess ist, desto schneller amortisiert sich das System aufgrund der Automatisierung und Messgenauigkeit.
Welche Ausbaustufen gibt es? Welche Komponenten sind für eine automatisierte Messstelle erforderlich?
Alle Automatisierungssysteme sind modulare Zusammenstellungen von Komponenten. Im Prinzip gibt es dabei 2 unterschiedliche Sets:
- Das cCare System, das immer aus einer SensoGate oder Ceramat, der Unical 9000 Steuerung und dem Protos Transmitter besteht, ergänzt durch die Medienbehälter.
- Die elektropneumatische Uniclean 700 Serie, die aus einer Reihe von Ventilen konfiguriert wird und einfach vom Nutzer selbst installiert werden kann. Der Reinigungsvorgang kann durch ein einfaches Schaltsignal ausgelöst werden, z. B. über den Relaiskontakt eines Transmitters, einfachen Taster, oder einstellbaren Reinigungsabläufen im Stratos Multi.
Wie viele Medien können durch die elektropneumatischen Steuerungen bedient werden?
Das hängt von der Ausführung ab:
- cCare 6 Medien ( z. B. 4 Pufferlösungen, 2 Reinigung, 1 Wasser)
- cCare Pharma 7 Medien (z. B. 4 Pufferlösungen, WFI, Sterilluft, Reinigung, Heißdampf)
- Uniclean 7xx bis zu 3 Spülmedien (z. B. Wasser, Reinigungsmittel, Luft)
Können die Wartungssysteme auch vom Prozessleitsystem aus gesteuert und beobachtet werden?
Ja, die Kommunikation erfolgt über den Transmitter und dem dort eingesetzten Kommunikationsmodul. Eine zentrale Steuerung der Wartung kann über Feldbus z. B. über PROFINET oder PROFIBUS PA vorgenommen werden. Bei Systemen mit dem Protos II Transmitter können alle Ereignisse auch für Audit Trail direkt über Feldbus übertragen werden.
Gibt es auch Lösungen für explosionsgefährdete Bereiche?
Ja, die cCare Systeme sind für explosionsgefährdete Bereiche zertifiziert.
Kann ich die Automatisierungssysteme auch für andere als für pH Sensoren verwenden?
Ja, die Reinigungsfunktion kann für andere Sensoren verwendet werden, z. B. für optische Sensoren.
Wie zuverlässig sind automatisierte Sensorwartungssysteme im täglichen Betrieb?
Automatisierte Sensorwartungs-Systeme von Knick arbeiten nach validierten, reproduzierbaren Abläufen und sorgen dafür, dass Pflege und Kalibrierung immer gleichbleibend ausgeführt werden. Dadurch bleibt die Messqualität über lange Zeit stabil – unabhängig von Personal, Schichtzeiten oder Umgebungsbedingungen. Wartungsfehler oder Drift lassen sich deutlich reduzieren.
Welche Voraussetzungen muss meine Anlage erfüllen?
Grundsätzlich lassen sich unsere Automatisierungssysteme in die meisten bestehenden Anlagen integrieren. Im Beratungsgespräch prüfen wir gemeinsam Ihre aktuelle Infrastruktur und zeigen, wie die Automatisierung Ihrer Messstellen optimal umgesetzt werden kann.
Kann ich eine bestehende pH-Messstelle nachrüsten oder brauche ich neue Sensoren?
In vielen Fällen ist ein Retrofit möglich: Der vorhandene Sensor kann weiter genutzt werden, während eine automatische Reinigung/Kalibrierungseinheit nachgerüstet wird. Bei speziellen Anwendungen (z. B. hohe Temperaturen, abrasive Medien) können robuste kompatible Sensoren empfohlen werden.
Funktionieren automatisierte Systeme auch in stark verschmutzten Medien oder bei Biofouling?
Ja. Gerade hier spielt die Automatisierung ihre größte Stärke aus. Regelmäßige automatische Spül- und Reinigungszyklen verhindern Beläge, die sonst in kurzer Zeit zu Drift oder Ausfall führen würden. Dadurch bleibt die Messstelle stabil und aussagekräftig.
Wie zuverlässig sind automatische Kalibrierungen im Vergleich zu manuellen?
Automatische Kalibrierungen sind in der Regel präziser und reproduzierbarer, weil sie unter identischen, kontrollierten Bedingungen erfolgen. Fehler durch Bedienung, Kontamination, fehlerhafte Dokumentation der Werte oder falsch dosierte Pufferlösungen werden ausgeschlossen.
Ist eine automatisierte pH-Messstelle auch für GMP-/FDA-regulierte Bereiche geeignet?
Ja. Automatisierte Systeme mit Protos II Transmitter können die Audit-Trail-Ereignisse vollständig dokumentieren und das komplette Kalibrierprotokoll übertragen. Damit entsteht eine durchgängige elektronische Historie für Audit Trail.