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Verpackungslinien für Kartoffelchips effizient überwachen

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Während bei der klassischen Automatisierung eine einzelne, zentrale Steuerung die Maschine oder Anlage überwacht und alle Signale verarbeitet, erlaubt das Automatisierungssystem PSS 4000 eine konsequente Verteilung von Steuerungsfunktionen. 
(Foto: Pilz)
Während bei der klassischen Automatisierung eine einzelne, zentrale Steuerung die Maschine oder Anlage überwacht und alle Signale verarbeitet, erlaubt das Automatisierungssystem PSS 4000 eine konsequente Verteilung von Steuerungsfunktionen. (Foto: Pilz)

 

Mit dem codierten Sicherheitsschalter PSENcode von Pilz können mit lediglich einem Sensor zwei oder drei Positionen sicher und zuverlässig überwacht werden. 
(Foto: Pilz)
Mit dem codierten Sicherheitsschalter PSENcode von Pilz können mit lediglich einem Sensor zwei oder drei Positionen sicher und zuverlässig überwacht werden. (Foto: Pilz)

Der feinwürzige Duft frittierter Kartoffeln liegt in der Luft: Die über zwei Stockwerke verteilte, rund 200 Meter lange Produktionsanlage arbeitet auf Hochtouren. Die Zweifel Pomy-Chips AG mit Sitz in Spreitenbach bei Zürich macht in einer Stunde aus 5 Tonnen Kartoffeln Kartoffelchips in unterschiedlichen Geschmacksrichtungen. Mit knapp 400 Mitarbeitern stellt das Unternehmen neben Chips noch zahlreiche weitere Snacks und Knabberprodukte her. Seit jeher legt man bei Zweifel größten Wert auf innovative Produktionsprozesse, die eine gleichbleibend hohe Qualität der Produkte gewährleisten.

Als zentraler Bestandteil der neuen Verpackungslinie überwacht das Automatisierungssystem 
PSS 4000 für Sicherheit und Automation sämtliche sicherheitsgerichteten Funktionen bei Zweifel. (Foto: Pilz)
Als zentraler Bestandteil der neuen Verpackungslinie überwacht das Automatisierungssystem PSS 4000 für Sicherheit und Automation sämtliche sicherheitsgerichteten Funktionen bei Zweifel. (Foto: Pilz)

 

Veränderung zieht Risikoabwägung nach sich
Zurzeit modernisiert Zweifel neun Verpackungslinien. Traditionell verfügt das Unternehmen über ein ausgeprägtes Know-how im Betriebsmittelbau. Man übernimmt daher die Planung und Erweiterung von Produktionsanlagen sowie die Anlagenprogrammierung bevorzugt selbst. Die erforderlichen Verpackungs- und Förderanlagen schrieb Zweifel aus, die Anlagensteuerung war vorgegeben.

Eine pneumatisch gesteuerte Klappe öffnet sich und die Chips gelangen...
Eine pneumatisch gesteuerte Klappe öffnet sich und die Chips gelangen...

 

...zu den vollautomatisch arbeitenden Verpackungsmaschinen. (Foto: PIlz)
...zu den vollautomatisch arbeitenden Verpackungsmaschinen. (Foto: PIlz)

Die Verkettung der einzelnen Anlageteile führte dazu, dass die Schnittstellen und Verknüpfungen der Not-Halt Funktionen beurteilt und in eine Gesamtkonformität überführt werden mussten. Damit rückt die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG ins Blickfeld: Demnach müssen Maschinen so gebaut sein, dass Mensch und Umwelt hinreichend vor Schäden geschützt sind. Im Rahmen bilateraler Verträge hat sich auch die Schweiz zur Einhaltung dieser Richtlinie verpflichtet. Maschinenhersteller und jene, die sie in Verkehr bringen, müssen mit einer Konformitätserklärung verbindlich bestätigen, dass ihre Anlagen den Mindestanforderungen entsprechen. In Anbetracht einer Vielzahl zu beachtender Normen wird einiges Fachwissen benötigt, um hier buchstäblich auf der sicheren Seite zu sein.

Unterstützung auf dem Weg zur CE-Kennzeichnung
„Für uns war klar, dass wir hier Unterstützung von kompetenter Seite brauchen. Aufgrund unserer langjährigen Partnerschaft mit Pilz kennen wir deren Expertise in Sachen Risikobeurteilung, Entwicklung zuverlässiger Sicherheitskonzepte bis hin zur CE-Kennzeichnung“, sagt Gerhard Meier, Teamleiter Technischer Dienst bei Zweifel. In enger Kooperation mit dem Unternehmen erstellte Pilz ein sicherheitsgerichtetes Steuerungskonzept, das die Erarbeitung mechanischer, elektrischer sowie weiterer ingenieurstechnischer Lösungen für die Maschinensicherheit zum Gegenstand hat. Wesentliche Bestandteile des Konzepts sind die Anwendung von Normen und Richtlinien nach dem neuesten Stand der Technik, die Definition der Safety Integrity Levels (SIL) oder Performance Levels (PL) sowie die Berücksichtigung der Maschinenverfügbarkeit und Produktivität unter Einbezug von Sicherheitsaspekten. Zweifel suchte eine leistungsfähige Sicherheitssteuerung, die parallel und getrennt zur Anlagensteuerung den Austausch sicherheitstechnisch relevanter Signale verknüpft und überwacht. Das Gerät sollte, so die Forderung im Kern, ausgeprägt netzwerkfähig, zuverlässig und einfach in der Programmierung sowie im täglichen Betrieb sein.

Förder-Rinnen transportieren die fertig gebackenen Chips zu den neun Verpackungslinien. Eine pneumatisch gesteuerte Klappe öffnet sich und die Chips gelangen zu den vollautomatisch arbeitenden Verpackungsmaschinen. In kürzester Zeit sind die Chips im Beutel, verpackt in einheitliche Transportkartons gehen sie auf den Weg in den Handel. Das zuvor eingesetzte konfigurierbare Steuerungssystem PNOZmulti von Pilz war für das Sicherheitsmanagement der Anlagen zuständig gewesen. Je größer jedoch die Anlage und je komplexer die Anforderungen, desto effizienter und wirtschaftlicher sind komplette, modulare Systeme wie PSS 4000. Denn dieses bietet zudem die Möglichkeit, Sicherheit und Automation miteinander zu kombinieren, beide praktisch verschmelzen zu lassen. „Seit langem verfolgen wir mit Interesse die Entwicklung und Markteinführung des Automatisierungssystems PSS 4000. Nach einer internen Kosten-Nutzen-Analyse beider Systeme kamen wir zu dem Schluss, dass nun der richtige Zeitpunkt für den Einsatz von PSS 4000 gekommen ist“, stellt Gerhard Meier fest.

Das Portfolio des Komplettanbieters für die sichere Automation Pilz schließt auch ein umfangreiches Dienstleistungsangebot bestehend aus Beratung, Engineering und Schulungen rund um die Maschinensicherheit ein. (Foto: Pilz)
Das Portfolio des Komplettanbieters für die sichere Automation Pilz schließt auch ein umfangreiches Dienstleistungsangebot bestehend aus Beratung, Engineering und Schulungen rund um die Maschinensicherheit ein. (Foto: Pilz)

Gesamtheitliches Sicherheitsmanagement
Als zentraler Bestandteil der neuen Verpackungslinie überwacht das Automatisierungssystem PSS 4000 für Sicherheit und Automation sämtliche sicherheitsgerichteten Funktionen: Bei der Verpackungslinie zählen dazu die Schutztüren einschließlich eines intelligenten Zutrittskonzepts. Die Türen sind mit magnetischen Sicherheitsschaltern PSENmag bzw. den codierten Sicherheitsschaltern PSENcode von Pilz ausgestattet. Letztere dienen sowohl der Stellungsüberwachung von trennenden Schutzeinrichtungen nach EN 60947-5-3 als auch der einfachen Positionsüberwachung. Sicher überwacht werden auch Pneumatik-Zylinder: Im Reinigungsfall müssen die Klappen sicher verschlossen sein, sonst besteht erhöhte Verletzungsgefahr. Die entlang der Verpackungslinie positionierten Not-Halt Taster werden ebenfalls durch das Automatisierungssystem überwacht. Großen Wert legte das Unternehmen auf die Bildung von vier autonomen Sicherheitsschaltkreisen. Schließlich muss nicht bei der Reinigung eines Anlageteils gleich die gesamte Anlage zum Stillstand gebracht werden.

Das Automatisierungssystem PSS 4000 für Sicherheit und Automation steht allgemein für ein optimales Zusammenspiel von Hardware- und Software-Komponenten, Netzwerkgeräten und dem Echtzeit-Ethernet. Dadurch, dass es möglich ist, Steuerungsfunktionen konsequent in die Peripherie zu verteilen und zu verlagern, lassen sich mit dem System vielfältige Projekte flexibler und leichter realisieren als mit konventionellen Lösungen. Anstelle einer zentralen Steuerung steht dann ein modulares Anwenderprogramm in einem zentralen Projekt zur Verfügung. Dieses ermöglicht ein einheitliches und damit einfaches Handling. In zahlreichen Applikationen unterschiedlichster Industriebranchen hat sich das Automatisierungssystem bereits bewährt, das neben Sicherheits- auch Automatisierungsaufgaben übernehmen kann.

Parametrierung einfach und transparent
„Bei der Wahl des Automatisierungssystem PSS 4000 war für uns die Einfachheit, der damit verbundene drastisch reduzierte Verkabelungsaufwand, die klare Kommunikation und die klaren Zuständigkeiten sowie letztlich das gute Preis-Leitungsverhältnis entscheidend“, betont Gerhard Meier. Die Kommunikation mit der Anlagensteuerung und dem bereits vorhandenen Bussystem Modbus TCP verläuft reibungslos. Entscheidend für die Wahl des Automatisierungssystems war auch, dass die Software-Plattform PAS4000 mit ihrem grafischen Editor an die bereits bekannte Struktur des PNOZmulti Configurator anknüpft. Die Parametrierung bleibt damit auch zukünftig transparent und einfach.

Im Herbst 2012 startete Zweifel das gemeinsame Verpackungslinien-Projekt, seit Ende 2013 ist die Anlage im Betrieb. „Wie gewohnt verlief die Zusammenarbeit mit Pilz sehr partnerschaftlich. Pilz hat uns nicht nur mit hervorragenden Produkten, sondern insbesondere mit kompetentem Rat und Tat vor, während und nach der Inbetriebnahme unterstützt“, fasst Gerhard Meier zusammen. Beste Aussichten für weitere Projekte, die bei Zweifel mit Sicherheit anstehen.

Über die Firma
Pilz GmbH & Co. KG
Ostfildern
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