Le système de transport modulaire iTRAK de Rockwell Automation permet de commander indépendamment plusieurs movers (éléments magnétiques mobiles) sur un rail pouvant comprendre à la fois des trajectoires rectilignes et courbes. En combinant également les mouvements linéaires et rotatoires, il offre une solution flexible et entièrement intégrée permettant d'augmenter la capacité de production, de réduire la maintenance et de diminuer la taille globale des machines.
AGR Automation travaille dans le respect des normes les plus strictes, notamment ISO 9001 et GAMP , et possède des compétences internes exhaustives dans les domaines de la mécanique, de l'électricité et de la CFAO. Ses solutions, qui incluent également la robotique avancée et la vision industrielle, sont conçues pour répondre aux demandes croissantes de production optimisée.
Le défi : combiner précision et variabilité avec un débit et une flexibilité accrus
L'analyse sanguine, un aspect important de nombreuses procédures médicales, est extrêmement exigeante en termes de processus et requiert une précision hautement reproductible. C'est aussi une science incroyablement variée, avec de nombreuses voies d'investigation possibles en fonction de ce qui est testé et des réactifs utilisés. Cela introduit de nombreuses variables dans le processus qui peuvent entraîner des protocoles de test extrêmement longs. À cet égard, le principal défi auquel AGR se trouvait confronté pour sa machine n'était pas nécessairement la précision requise par le processus, ni le nombre de tests potentiels, mais plutôt la façon de combiner cette précision et cette variabilité avec un débit et une flexibilité accrus, et cela sans affecter la qualité des résultats finaux.
Solution : une machine à 3 segments entièrement automatisée
La machine conçue par AGR comprend trois segments principaux : l'imprimante, qui applique le réactif ; l'étape de traitement humide, pour l'application du conservateur ; et l'étape du traitement de puits, pour l'assemblage du dispositif de test.
En phase d'exploitation, les imprimantes déposent une gamme de réactifs différents (points de 150 µm avec une précision de 200 µm par rapport à la position du point de référence) sur des matrices de test sur substrats en verre. 66 stations d'impression sont regroupées dans 18 cellules d'impression, chacune comprenant jusqu'à 4 stations. La solution de moteur linéaire iTRAK équipée de 26 chariots est utilisée pour transporter les substrats en verre entre ces stations d'impression. Un contrôleur d'automatisme programmable Allen-Bradley GuardLogix commande le système iTRAK et supervise les systèmes de sécurité et la gestion des données. Contrairement aux solutions asservies traditionnelles, le système iTRAK ne nécessite pas de servocommande séparée. Tous les signaux de commande et les retours d'information sont directement échangés avec le contrôleur ce qui permet de réduire le codage et la validation associée, deux processus potentiellement longs et coûteux.
Les contrôleurs d'automatisme programmables Allen-Bradley CompactLogix sont déployés sur les stations d'impression dans chaque cellule. Modulaire, chaque cellule utilise des adresses réseau identiques gérées par des switchs Ethernet Stratix 5700 NAT, avec une connexion réseau sécurisée plus large en aval via un switch Ethernet Stratix 8000. La réutilisation de la même adresse réseau pour chaque module permet à AGR de construire et à l'utilisateur de maintenir des modules d'impression identiques et interchangeables, le switch administré créant les adresses réseau plus larges. Chaque station d'impression utilise un servovariateur Allen-Bradley Kinetix 5500 pour contrôler un moteur linéaire Rockwell. La station est complétée par des E/S à distance, l'interface de la tête d'impression et une interface homme-machine (IHM) locale pour les diagnostics. Chacune des 66 stations d'impression est également équipée de deux caméras Cognex In-Sight EtherNet/IP, plus deux autres caméras déployées pour l'inspection finale, soit un total de 134 caméras. Celles-ci sont toutes reliées aux contrôleurs ControlLogix et CompactLogix, et affichent des images sur les IHM PanelView. En plus de ces caméras, la machine utilise 18 lecteurs de codes-barres Cognex DataMan.
L'étape suivante, le traitement humide, applique un conservateur. À cette étape, les débits nécessitent deux convoyeurs à moteur linéaire asservi. Chaque convoyeur sert quatre processus/stations de distribution et d'aspiration, chacun avec onze pompes à seringue modulaires. Chaque station utilise deux servovariateurs Kinetix 5500 qui peuvent être combinés en groupes de huit axes maximum pour partager les connexions de bus et réduire le câblage. Un contrôleur GuardLogix contrôle le traitement humide, et gère la sécurité et l'interface avec les stations robotisées. Un robot alimente le substrat en verre sur l'un ou l'autre des deux convoyeurs asservis et un second robot décharge les convoyeurs.
À l'étape finale, le substrat en verre est divisé en matrices individuelles et assemblé dans un dispositif de test. Un contrôleur GuardLogix est encore une fois utilisé pour contrôler une solution de moteur linéaire iTRAK à 14 chariots qui transporte les substrats en verre entre les processus de puits. Comme aux autres étapes, ce contrôleur s'interface également avec la solution de sécurité et les stations robotisées. EtherNet/IP est utilisé à toutes les étapes comme principal réseau de mouvement, de sécurité et d'automatisation. AGR a également recouru de façon significative à la solution Power Programming de Rockwell Automation qui offre à l'entreprise une méthodologie pour mettre en œuvre des concepts de programmation modulaires au sein des environnements de programmation. Cette solution peut également accroître l'efficacité de la conception, améliorer la fiabilité des machines, simplifier leur maintenance, créer des conceptions de système flexibles et évolutives, et fournir aux utilisateurs un meilleur accès aux informations de production et de diagnostic.
En plus de l'infrastructure principale d'automatisation et de mouvement, un large éventail de solutions de sécurité a été déployé et adapté aux besoins spécifiques de la machine et des processus.
Résultats
Outre les avantages et fonctionnalités attendus, le système iTRAK offre de nombreux avantages supplémentaires. L'un d'eux, simple mais pas des moindres, est sa capacité à s'adapter à la trajectoire, rectiligne ou courbe, ce qui permet à AGR de réduire plus efficacement l'espace interne de la machine en éliminant les points de transfert à angle droit. Ce système est également modulaire et évolutif, chaque mover étant un axe virtuel. Il est programmable avec Studio 5000 Logix Designer et peut être directement piloté par un contrôleur GuardLogix, ce qui évite d'avoir à ajouter une servocommande supplémentaire. Il offre des vitesses allant jusqu'à 7 m/s, une reproductibilité des arrêts de 35 µm et une accélération atteignant 10 G. Son indice de protection IP65 le rend compatible à de nombreuses applications. La machine elle-même devrait créer un changement de paradigme dans la façon de réaliser les analyses sanguines.
L'utilisateur final s'attend à ce qu'elle offre d'importantes opportunités de réduction des coûts et plusieurs avantages cliniques tels qu'une amélioration de la prise de décisions cliniques, une meilleure correspondance entre le sang du donneur et celui du patient, et une réduction significative des procédures de test complexes et manuelles, ce qui devrait considérablement améliorer l'efficacité des workflows.
La mission de PEI est de fournir à ses lecteurs des informations sur les nouveaux produits et services liés au secteur de l'industrie et qui sont disponibles sur le marché français.
