Bioprocédé automatisation
Le volet contrôle de nos bioréacteurs, d’un simple module de paillasse à une installation industrielle : logiciel, modules de contrôle, revamping des systèmes existants et automatisation sur mesure.
Armoire d’automatisme et de contrôle pour bioréacteur industriel
L’armoire électrique d’automatisme, en acier inoxydable AISI 304 à finition satinée, est conçue pour la conduite et la régulation d’un bioréacteur industriel. L’ensemble du système est conforme aux normes internationales et porte les certifications CE, UL et CSA pour les marchés européen et nord-américain.
L’architecture repose sur le standard ouvert, sécurisé et normalisé OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) et sépare nettement les tâches opérationnelles.
Contrôle logique, sécurité et actionnement (API)
Les plateformes API Siemens ou Allen-Bradley assurent les verrouillages de sécurité en temps réel, les boucles physiques du procédé (température et pression) et l’actionnement des vannes. Les vannes de procédé sont pilotées par un îlot pneumatique SMC raccordé en IP Ethernet.
Acquisition analytique et intégration (Vinci Biotechnologies & Bioflex™)
Les paramètres de culture — pH, oxygène dissous (DO) et biomasse — sont acquis par la carte électronique Kbiotech dédiée, qui dialogue nativement avec l’API locale en OPC UA et transmet les données dont la logique de régulation temps réel a besoin, par exemple pour le dosage correctif.
Caractéristiques techniques
Caractéristiques générales et mécaniques
- Matériau du coffret
- Acier inoxydable AISI 304 (EN 1.4301) à finition satinée fine (Scotch-Brite), adapté aux salles blanches pharmaceutiques et agroalimentaires.
- Indice de protection
- IP66 / NEMA 4X : protection complète contre la pénétration de poussière, les jets d’eau à haute pression et les agents corrosifs.
- Accessibilité
- Porte frontale à charnières dissimulées, inserts de serrure à double panneton et poignée robuste de sectionneur principal à verrouillage mécanique.
- Certifications du système
- Marquage CE (directives Machines, Basse tension et CEM) · UL 508A listed (armoires de commande industrielles, États-Unis) · certification CSA C22.2 No. 14 (Canada).
- Ségrégation interne
- Séparation physique selon les prescriptions UL 508A : des barrières isolantes séparent les circuits de puissance des circuits de commande et de signal (PELV/SELV).
- Blindage CEM
- La carte Kbiotech et les borniers des capteurs de culture se trouvent dans un compartiment métallique blindé séparé, afin d’éliminer les perturbations électromagnétiques des entraînements de puissance, par exemple les variateurs des moteurs d’agitation.
- Ségrégation pneumatique
- L’îlot pneumatique SMC est isolé dans un compartiment inférieur doté de purges de condensats : les microfuites d’air comprimé ou d’humidité n’atteignent pas les composants électroniques critiques.
Alimentation et distribution
- Tension de ligne
- 400 V AC ±10 %, triphasé + neutre + terre, 50/60 Hz.
- Configuration de ligne alternative
- Prise en charge matérielle de la double tension : 110 V AC (60 Hz, réseaux américains) ou 220 V AC monophasé.
- Puissance nominale
- Évolue avec le volume du bioréacteur et la charge thermique : moteurs d’agitation, chauffage et refroidissement de la double enveloppe.
- Alimentation auxiliaire
- Tension stabilisée de 24 V DC issue d’alimentations redondantes Class 2 homologuées UL, pour le fonctionnement continu des API, de l’îlot SMC et du système Kbiotech.
- Courant de court-circuit admissible (SCCR)
- 65 kA SCCR à 480 V AC en standard, ou adapté aux exigences de l’installation, sans transformateurs d’isolement en amont.
- Méthode de conformité UL 508A
- Le SCCR global de l’armoire est calculé et vérifié selon UL 508A Supplement SB.
- Coordination des composants
- Tous les composants de l’arrivée — sectionneur général, fusibles limiteurs de courant Class CC ou J, contacteurs de sécurité et démarreurs moteur — sont coordonnés avec un pouvoir de coupure élevé. Les composants en aval (alimentations 24 V DC, variateurs) sont protégés par des dispositifs de protection contre les surintensités (OCPD) correctement dimensionnés, afin qu’un seul composant de moindre calibre ne déclasse pas l’ensemble de l’armoire, par exemple à 5 kA.
Architecture de contrôle (API Siemens / Allen-Bradley)
- Plateforme matérielle
- Siemens S7-1500 / ET 200SP ou Allen-Bradley CompactLogix / ControlLogix.
- Fonctions principales
- Exécution des boucles PID de température et de pression, de la logique de verrouillage, des séquences automatisées de NEP/SEP et du pilotage des vannes de procédé à haute résolution temporelle.
- Réseau interne de l’armoire
- Commutateur Ethernet industriel managé, optimisé pour la segmentation du trafic du réseau de terrain (PROFINET ou EtherNet/IP).
Îlot pneumatique SMC (piloté en IP Ethernet)
- Modèle / série
- Bloc de distributeurs haute efficacité SMC série SY, ou équivalent, avec nœud de communication bus de terrain intégré.
- Interface de communication
- EtherNet/IP ou PROFINET (IP Ethernet), raccordé directement à l’API maître.
- Fonction
- Pilotage pneumatique des vannes de procédé du bioréacteur : lignes de gaz, inoculation, échantillonnage, alimentation en nutriments et vanne de fond de cuve. Prend en charge le diagnostic de terrain — état des bobines, courts-circuits, comptage de cycles.
Acquisition analytique et réseau (Vinci Biotechnologies & Bioflex™)
- Matériel d’acquisition
- Carte électronique Kbiotech à technologie National Instruments cRIO SOM intégrée, logée dans un compartiment interne blindé contre les perturbations électromagnétiques.
- pH
- Interface pour électrode combinée avec compensation automatique de température (ATC).
- Oxygène dissous (DO)
- Canaux dédiés pour capteurs optiques (luminescence) ou ampérométriques.
- Biomasse
- Intégration de capteurs de densité optique (OD) ou de densité cellulaire viable par capacitance.
- Canaux auxiliaires
- Prééquipement pour le potentiel redox (ORP), la pCO₂ ou la conductivité.
- Interface avec l’API locale (OPC UA)
- Communication client/serveur chiffrée en temps réel : l’API lit les paramètres de culture pour piloter les pompes doseuses — acide, base, antimousse, nutriments — et transmet les commandes d’étalonnage à la carte Kbiotech.
- Diffusion vers plusieurs API du réseau
- Le serveur OPC UA embarqué accepte plusieurs clients simultanés : les données de culture peuvent être répliquées en temps réel vers des API tierces — gestion des utilités, SCADA de l’usine, contrôleurs de cuves — sans matériel intermédiaire.
- Interface avec le réseau externe
- Une liaison réseau dédiée achemine les données vers le réseau de l’entreprise, pour une interaction native avec Bioflex™ : supervision à distance, stratégies d’alimentation automatisées et enregistrement sécurisé des données de lot.
Entrées capteurs directes sur l’API (sécurité et procédé physique)
- Température
- Sondes RTD (PT100/PT1000) câblées directement sur les modules de température de l’API, pour la régulation du procédé et les seuils de sécurité.
- Pression
- Transmetteurs sanitaires 4–20 mA ou HART, lus directement par l’API pour la régulation de la contre-pression et les alarmes de surpression.
Système de sécurité (arrêt et redémarrage)
- Niveau d’intégrité de sécurité
- Conçu selon les directives CE et les normes UL jusqu’à PL d / PL e (ISO 13849-1) ou SIL 2 / SIL 3 (CEI 61508).
- Arrêt d’urgence
- Circuit de sécurité redondant à deux canaux, câblé en dur, via des relais de sécurité ou un API de sécurité, déclenché par les boutons coup de poing d’arrêt d’urgence. Il met hors tension les moteurs, les éléments chauffants et les pompes doseuses et coupe la puissance de sortie vers l’îlot pneumatique SMC.
- Redémarrage sécurisé
- Le réarmement exige un état de sécurité assaini et une intervention manuelle sur le bouton reset bleu lumineux en façade. Les API et Bioflex™ enregistrent la transition et verrouillent la phase de recette en cours, ce qui évite les redémarrages intempestifs des moteurs et les ouvertures accidentelles de vannes.
Logiciel Bioflex™
Plateforme SCADA pour le contrôle des bioprocédés : elle surveille jusqu’à 12 bioréacteurs ensemble, avec recettes, piste d’audit et signatures électroniques conformes à la FDA 21 CFR Part 11.
Découvrir Bioflex™ →Modules Biobook I/O
Chaque module peut fonctionner seul ou au sein d’une plateforme de bioréacteurs entièrement intégrée, pour différentes configurations de laboratoire, procédés et applications.
Voir les modules I/O →Revamping et retrofit
Plus de contrôle et plus d’années de service pour les bioréacteurs que vous possédez déjà : nouvelle automatisation et nouveau logiciel sur les systèmes existants.
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Du semi-automatique à l’automatisation complète, en intégrant vos instruments et la documentation qu’exige votre secteur.
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