03.09.2013

Mit Sicherheit perfekt verpackt

So unterschiedlich wie Produkte mit ihren in Form und Größe vielgestaltigen Verpackungen, sind heute auch die Anforderungen an Verpackungsmaschinen. Zwar dient die Verpackung primär dem Schutz des Inhaltes, doch vielfach fördert die Produktaufmachung den Kaufanreiz und wird daher laufend den Anforderungen am Point-of-Sale angepasst. Auch bei häufig wechselnden Verpackungsaufgaben erwarten Betreiber von Verpackungsanlagen von diesen Zuverlässigkeit, hohe Taktraten sowie insbesondere Flexibilität. Bei den heutigen hochgradig automatisierten Maschinen sind intelligente und modulare Sicherheitskonzepte gefragt, die die Wirtschaftlichkeit unterstreichen und Wettbewerbsvorteile schaffen. Mit dem konfigurierbaren Steuerungssystem PNOZmulti Mini, dem Schutztürsystem PSENslock und den digitalen Eingangsmodulen PDP67 von Pilz geht alles Hand in Hand.

Autor: Dirk Schlüter, Pilz GmbH & Co. KG.


Bild 1: Verpackungsanlage Oystar: In Endverpackungslösungen von Oystar A+F kommt eine offene, flexible und dezentrale Sicherheitslösung von Pilz durchgängig zum Einsatz, die über umfassende Diagnosefunktionen verfügt.
Bild: Pilz GmbH & Co. KG

Durchschnittlich 18.000 Produkte stehen heute in einem Supermarkt in den Regalen. Die Verpackung ist im Marketing ein mächtiges und ausgeklügeltes Instrument und ganz wesentlich verantwortlich für den Verkaufserfolg. Produkt- und Verpackungsdesigner lassen sich immer raffiniertere Verpackungsformen einfallen. Es ist die Aufgabe kreativer Ingenieure, dafür automatisierte und produktive Verpackungslösungen zu entwickeln. Auch hier lautet die Devise "schnell, effizient und kostengünstig". Wo Prozesse teil- oder vollautomatisiert ablaufen, muss den Risiken begegnet werden, denen Anlagenbediener oder Menschen im Umfeld ausgesetzt sind. Fast selbstverständlich wird von leistungsfähiger Sicherheitstechnik erwartet, dass sie den Produktionsprozess nicht behindert, quasi dezent im Hintergrund wirkt und sich der Bediener keine Gedanken um seine Unversehrtheit machen muss.

Gestiegene Anforderungen an Sicherheit und Performance

Das Thema Sicherheit genießt bei der Oystar-Group seit vielen Jahren hohe Priorität. Das Unternehmen mit Hauptsitz in Stutensee bei Karlsruhe, dessen Ursprünge bis ins Jahr 1893 zurückreichen, ist ein weltweit führender Anbieter von Verpackungsmaschinen einschließlich dazugehöriger Technologien und einem breiten Dienstleistungsangebot. Über zehn internationale Produktionsstätten vertreibt Oystar Einzelmaschinen bis hin zu kompletten Verpackungslinien. Dazu zählen beispielsweise Schachtelaufrichter, Tray- und Steigenaufrichter, Allround-Verpackungsmaschinen, Hochleistungspacker, multifunktionale Verpackungslinien, Palettierlösungen sowie die Fördertechnik. Die Mehrzahl der Verpackungsanlagen kommt in den Schlüsselbranchen Molkerei, Nahrungsmittel, Pharmazie und Kosmetik zum Einsatz.

Bei Oystar A+F, dem Spezialisten für Endverpackungslösungen, kommt ein offenes, flexibles und dezentrales Sicherheitskonzept von Pilz durchgängig zum Einsatz, das mit umfassenden Diagnosefunktionen ausgestattet ist. So sind die regelmäßig oder temporär zu öffnenden Türen mit Schutztürsystemen für Anwendungen bis PL e nach EN ISO 13849-1 ausgelegt und verfügen in vielen Fällen zusätzlich über eine Zuhaltung für Prozessschutzaufgaben. In der Vergangenheit hatte man solche Aufgaben, verkabelungs- und kostenaufwändig, mit mechanischen Sicherheitsschaltern mit Zuhaltung gelöst und die Signale zentral über Sicherheitsrelais ausgewertet. Eine exakte Ausrichtung der Schalter und Betätiger war aufgrund der geringen Montagetoleranzen schwierig, eine Diagnose nicht immer zuverlässig möglich. In der Folge kam es zu beschädigten Schaltern und zu Manipulationsversuchen bei den Schutzeinrichtungen.

Gesucht: offenes und dezentrales Sicherheitskonzept

Nur kurzzeitig dachte man bei Oystar A+F daran, die Sicherheitstechnik in die Steuerungen der verschiedenen Anbieter zu integrieren. Aufgrund der hohen Komplexität der Softwaretools verschiedener Systeme und der damit verbundenen aufwändigen Validierung der Software verwarf man diesen Gedanken jedoch schnell wieder. "Vorrangiges Ziel für uns war, ein für alle Steuerungen adaptierbares offenes und dezentrales Sicherheitskonzept zu definieren, das nicht nur gemäß der Schutzart IP67 aufgebaut werden kann, sondern auch mit einer klaren Trennung der Verantwortlichkeit von Safety und Standard umsetzbar ist", betont Manfred Schuster, Leiter der Elektrokonstruktion bei Oystar A+F. Weil man aus jahrelanger Kooperation mit Pilz deren Produkt- und Dienstleistungsangebot kannte, fiel die Wahl auf das konfigurierbare Steuerungssystem PNOZmulti Mini in Kombination mit der dezentralen Peripherie, den Eingangsmodulen PDP67. Als zentrale Sicherheitsinstanz hat das konfigurierbare Steuerungssystem PNOZmulti Mini sämtliche sicherheitsrelevanten Funktionen im Blick: Das im Hauptschaltschrank installierte PNOZmulti Mini-Basisgerät mit 20 digitalen Ein- und vier digitalen Halbleiter-Ausgängen überwacht neben den Not-Halt- und Reset-Tastern den Betriebsartenwahlschalter und übernimmt die Ansteuerung der Servoverstärker bis zum sicherem Betriebshalt.

Schutztürsystem PSENslock sorgt für höhere Produktivität

Das Schutztürsystem PSENslock von Pilz überwacht via PNOZmulti Mini die Maschinenzugänge. Die sichere Schutztürüberwachung geht einher mit einem berührungslos wirkenden Haltemagneten mit entweder 500N oder 1000N. Dank flexibler Anschlussmöglichkeiten ist PSENslock für die Schutztürüberwachung bis PL e einzeln oder in Reihe einsetzbar und gewährleistet höchsten Manipulationsschutz. Das Schutztürsystem leitet die Signale an die dezentralen PDP-Module bzw. PNOZmulti Mini weiter. Türen, an denen keine Zuhaltung erforderlich ist, werden mit dem codierten Sicherheitsschalter PSENcode abgesichert. Der Anschluss erfolgt ebenfalls direkt vor Ort über die dezentralen PDP67 Module. Bei der Verkettung von Maschinen und Anlagen sowie bei modular aufgebauten Maschinen verlinkt man einfach die eingesetzten PNOZmulti Mini-Systeme miteinander und gewährleistet so einen sicheren Signalaustausch. "Mit dem Austausch mechanischer Schalter gegen das Schutztürsystem PSENslock von Pilz steigern unsere Kunden die Produktivität und Zuverlässigkeit ihrer Maschinen deutlich", erklärt Manfred Schuster. Mit dem Software-Tool PNOZmulti Configurator ist die Konfiguration des Gesamtsystems rasch und einfach durchführbar. Die klar strukturierte, intuitiv bedienbare Oberfläche beschleunigt die Inbetriebnahme. Auf ihr stehen alle Konfigurations- und Funktionselemente entweder als Symbole oder in Auswahlmenüs zur Verfügung. Alle Ein- und Ausgänge sind frei wählbar und lassen sich mittels Drag-and-Drop durch logische Funktionen verknüpfen. Vordefinierte, abgenommene Funktionsblöcke und Menüs machen es dem Anwender einfach. Da Sicherheitsfunktionen insbesondere bei Auslegung und Umsetzung ein profundes Fachwissen erfordern, erleichtern bereits im Softwaretool hinterlegte, zertifizierte Sicherheitsbausteine die Abnahme von Maschinen deutlich. Mit dem Safety Calculator PAScal von Pilz lässt sich die Verifikation der funktionalen Sicherheit einfach und komfortabel durchführen und dokumentieren. Die Berechnungssoftware berechnet und verifiziert die wesentlichen Sicherheitskenngrößen wie Performance Level (PL) und Safety Integrity Level (SIL) von Sicherheitsfunktionen in Maschinen und Anlagen. Die Software kann mittels eines grafischen Editors Sicherheitsfunktionen modellieren und deren Struktur sowie das Nutzungsverhalten der einzelnen Komponenten komfortabel bestimmen. Durch umfangreiche Bibliotheksfunktionen ist es möglich, Gerätekenndaten in den gängigen Bibliotheksformaten zu importieren oder eigene Bibliotheken zu erstellen und zu verwalten. Das Ergebnis wird mit den erforderlichen Sicherheitskenngrößen der Sicherheitsfunktionen verglichen und grafisch dargestellt.

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Ein kompetenter Ansprechpartner für alle Fälle

Aus der engen Zusammenarbeit zwischen Oystar und Pilz entstand somit ein Systemstandard, der individuell an die Bedürfnisse und Anforderungen der verschiedenen Maschinen und Anlagentypen angepasst werden kann. Pilz war dabei nicht nur Geräte- und Systemlieferant, sondern zeichnete auch für die Konzeption, die Auswahl der Produkte, die Inbetriebnahme sowie für den Service und Support verantwortlich. "Für uns war es von Vorteil, dass wir auch im Zuge der Inbetriebnahmephase stets auf den technischen Support von Pilz zurückgreifen konnten, der uns immer unkompliziert unterstützt hat", betont Manfred Schuster. Mit ihrem dezentralen Aufbau eignen sich die Produkte der PNOZmulti-Familie von Pilz auf ideale Weise für Konzepte, bei denen von der Einzelmaschine bis zu modularen Verbundsystemen eine einheitliche Lösung gefunden werden soll. Die große Anzahl unterschiedlicher Kommunikationsschnittstellen macht das konfigurierbare Steuerungssystem zu einem weltweit einsetzbaren Sicherheitsstandard, da es unabhängig von einer speziellen Betriebssteuerung eingesetzt werden kann. "Was wir suchten, war eine durchgängige und klar strukturierbare neue Sicherheitslösung. Die haben wir mit PNOZmulti Mini und den dezentralen PDP67-Modulen gefunden", fasst Manfred Schuster zusammen.

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