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Sichere Steuerung lenkt Forschungszentrum

| Autor/ Redakteur: Stefan Stemmler und Fred Börtzler / Reinhold Schäfer

Eine sicherheitsgerichtete Steuerung wird zur zentralen Steuerung des Münchner Centre for Advanced Laser Applications (Cala) eingesetzt, in dem zukünftig Mediziner und Physiker der Ludwig-Maximilians-Universität in Kooperation mit der Technischen Universität mithilfe von Röntgenstrahlen für Krebsdiagnostik und -therapien forschen werden.

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Mit solch einer Steuerung wird zukünftg die komplette Technik des Münchner Centre for Advanced Laser Applications (Cala) gesteuert.
Mit solch einer Steuerung wird zukünftg die komplette Technik des Münchner Centre for Advanced Laser Applications (Cala) gesteuert.
(Bild: Hima)

Die Zentrale Steuerung (ZS) ist die übergeordnete Steuerung der Forschungseinrichtung Cala, die das Bindeglied zwischen untergeordneten Systemen darstellt. Die Hima Paul Hildebrandt GmbH wird dazu ihre sicherheitsgerichtete Steuerung F35 und 23 Remote I/O installieren. Viele der betrieblichen Abläufe werden damit gesteuert und in besonderen Situationen, wie etwa Feueralarm und Stromausfall, werden damit die erforderlichen Maßnahmen eingeleitet und überwacht. Die Steuerung ist durch ihre Struktur und ihren Aufbau in der Lage, auch sicherheitskritische Funktionen zu erfüllen. Neben der Kommunikation mit der Steuerung der Laser Beam Delivery zur Einstellung des Strahlverlaufes und für die Strahljustierung ist die ZS auch für die Betriebszustände in den einzelnen Experimentierbereichen verantwortlich.

Hoch flexibel und sicher

Unter die konkreten Aufgaben fallen die Freigabe und Blockierung der Laser-Interlocks und Laser- und Block-Shutter in den Experimentierkammern, die Aktivierung der Warnleuchten und Sicherheitsanzeigen an Türen bis hin zur Betätigung der Schutzrollos an den Fenstern der Laserräume sowie der Anpassung der Zugangsberechtigung an Türen gemäß dem gewünschten Status. Mit der Steuerung sind auch die Bedienoberflächen (General User Interface, GUI) der Nutzer verbunden, die damit den Experimentierbetrieb steuern können. Ebenso haben natürlich der Administrator und der Servicetechniker Zugriff auf die Steuerung.

Die Hima-Lösung überzeugt vor allem dadurch, dass sie, unter Berücksichtigung aller wirtschaftlichen Aspekte, durch einen einfachen und kompakten Aufbau als Komplettlösung auch maximale Stabilität gewährleistet. Die Himatrix-F-Serie ist nach SIL 3 zertifiziert und durch ihren modularen Aufbau sehr flexibel. Über zertifizierte Funktionsbausteine kann das System hinsichtlich kommender Erweiterungen von Cala jederzeit neuen Gegebenheiten angepasst werden. Sowohl die Konzeption, Programmierung, Installation als auch die Inbetriebnahme der zentralen Steuerung des Laserlabors wird von Hima ausgeführt.

Keine Kompromisse bei Safety

Grundstein des medizinischen Durchbruchs ist eine Technologie, die Bildgebungen von bisher unerreichter Präzision ermöglicht. Im Cala werden Wissenschaftler durch diese entscheidende Verbesserung imstande sein, kleinste, durch herkömmliche Verfahren meist unerkannte, Tumore zu erkennen. Ziel der Forschung wird – neben einem risikofreien Screening – auch eine fortschrittliche Bildgebung zur Diagnostik sowie für die Tumortherapie sein. Denn mithilfe präziser Ionenstrahlung, die ebenfalls durch die Laservorrichtung des Cala angetrieben werden soll, könnten entdeckte Wucherungen in einem frühen Stadium einfach zerstört werden.

Drei Säulen im Kampf gegen Krebs

Mit Cala verfolgen die Betreiber eine innovative Strategie zur Bekämpfung von Krebs: Breitbandige Infrarotstrahlung untersucht Blut sowie Atemluft auf Krebszellen oder auf für diese charakteristische Stoffwechselprodukte, um so Anzeichen einer Erkrankung frühzeitig, kosteneffektiv und für den Patienten risikofrei zu erkennen. Im Falle eines positiven Screenings ermöglicht eine brillante Röntgenstrahlung eine genaue Lokalisierung des Tumors mithilfe detaillierter Bildgebungstechnik. Dieses genaue Anvisieren der Tumorzelle ermögliche eine präzise Bestrahlung durch Ionenstrahlen, sodass benachbartes Gewebe geringfügig belastet werde. Ein weiterer Vorteil der Ionenbestrahlung im Vergleich zur klassischen Bestrahlungstherapien, wie etwa konventionelle Röntgenstrahlung, sei der präzise Verlauf der Strahlenintensität gekoppelt an eine zunehmende Tiefendosis.

Cala soll eine Ergänzung zu dem bisherigen „Munich-Centre for Advanced Photonics“ darstellen, um den Standort München in seiner zukunftsweisenden Krebsforschung weiter zu stärken. Die Baumaßnahmen, die Mitte 2014 ihren Anfang fanden, sollen im August 2016 fertiggestellt sein. Im Anschluss daran werden die wissenschaftlichen Großgeräte bis Ende 2017 aufgebaut. Hima wird dabei die Hardwarekomponenten liefern, die gesamte Softwarearchitektur entwickeln und auch zukünftig sowohl die Wartung als auch den Service für das Laserlabor übernehmen.

* Dipl.-Ing. (FH) Stefan Stemmler ist technischer Vertriebsbeauftragter bei der Paul Hildebrandt GmbH in 68782 Brühl; Dipl.-Ing. (FH) Fred Börtzler ist dort Projektleiter; beim Cala-Projekt ist er als Projektleiter für das Hardware-Engineering verantwortlich

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