In der Lebensmittelindustrie wird in Höchstgeschwindigkeit produziert und verpackt. Damit alles störungsfrei verläuft, müssen die einzelnen Prozessschritte genau aufeinander abgestimmt sein. So wie bei der Produktion und dem Verpackungsprozess von Käse. Photoelektrische Sensoren, die via IO-Link kommunizieren, sorgen für einen reibungslosen Ablauf des Verpackungsprozesses.

IO-Link ist ein Kommunikationssystem mit dem sich intelligente Sensoren und Aktoren an ein Automatisierungssystem anbinden und somit aus der Ferne parametrieren lassen. Standardisiert sind dabei die elektrischen Anschlussdaten ebenso wie das digitale Kommunikationsprotokoll, mit dessen Hilfe die Sensoren und Aktoren mit dem Leitsystem Daten austauschen. Gerade in der Lebensmittelbranche, in der strenge Hygienebestimmungen herrschen, kommen die Vorteile zum Tragen, wie das Anwendungsbeispiel bei einem Hersteller von Premium-Molkereiprodukten zeigt.
Täglich laufen bei ihm große Mengen Käse in verschiedenen Sorten und Verpackungseinheiten vom Band. Produktion und Verpackung müssen reibungslos laufen und Chargenwechsel sollen möglichst zügig vonstattengehen. Doch auch im Verpackungsprozess zählen eine hohe Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit. Nachdem der Käse portioniert wurde, wird er auf einem Förderband der Verpackungseinheit zugeführt. Dabei ist produktionsbedingt der Abstand zwischen den einzelnen Käseportionen auf dem Förderband nicht einheitlich. Hier nutzt man eine Pufferstation, die für einen konstanten Abstand zwischen den einzelnen Portionen sorgt und so in der Verpackungsmaschine einen kontinuierlichen Durchfluss sicherstellt. Dazu muss die Pufferstation mit der Verpackungseinheit synchronisiert werden. Photoelektrische Miniatursensoren detektieren beim Verlassen der Pufferstation jede Käseportion und geben ein entsprechendes Signal an die Verpackungseinheit weiter, um den nachfolgenden Verpackungsprozess anzutriggern.

Schnelle Installation, einfache Inbetriebnahme 

Der Molkerei-Hersteller entschied sich aus mehreren Gründen für die photoelektrischen Miniatursensoren der C23-Serie von Contrinex. Aufgrund eines flexiblen Montagesystems ließen sich die kubischen Sensoren direkt hinter den Pufferstationen über dem Förderband montieren. Bei der Montage oberhalb eines Förderbandes ist es von Vorteil, dass beim eingesetzten photoelektrischen Miniatursensor durch eine spezielle Optik Hintergründe sehr zuverlässig ausgeblendet werden können. Auch die Inbetriebnahme hat überzeugt. In einem einfachen Teach-Vorgang werden die jeweiligen Produkte im Sensor angelernt und ebenso die entsprechenden Hintergründe. Wo ausreichend Abstand zwischen Objekt und Hintergrund besteht, kann der Sensor mit einem Teach-Schritt eingerichtet werden. In anderen Fällen wird ein zweiter Schritt notwendig, aber auch hier ist die Inbetriebnahme schnell erledigt. Die einzelnen Messparameter legt der Sensor in seinem internen Speicher ab bzw. überträgt sie per I/O-Link an die übergeordnete Steuerung, wo sie für die jeweiligen Anwendungsfälle abrufbar sind.

Vorteile durch IO-Link

Kommt es im laufenden Betrieb zum Beispiel durch verschmutzte photoelektrische Sensoren zu einer Signalverschlechterung, musste bisher bei herkömmlichen Sensoren vor Ort nachjustiert werden. Während dieser Zeit stand nicht nur die Produktion still, es musste im Nachgang auch aufwändig gereinigt werden, um den Hygienebestimmungen der Lebensmittelbranche gerecht zu werden. Da die PNP-schaltende Version der Sensoren der C23-Serie standardmäßig über IO-Link kommunizieren kann, entfallen sowohl Stillstandzeiten als auch Reinigungsaufwand.
Die Justage kann aus der Ferne vorgenommen und neue Prozessparameter können aufgespielt werden, beispielsweise wenn ein anderes Produkt auf dem Förderband detektiert werden soll. Die Signalverschlechterung selbst melden die Sensoren über einen speziellen Stabilitätsalarm via IO-Link, sobald eine vordefinierte Schwelle unterschritten wird. Zudem sorgt die IO-Link-Schnittstelle für eine erhöhte Funktionalität durch umfangreiche Diagnosemöglichkeiten. Zusatzinformationen wie Temperatur oder Anzahl an Schaltvorgängen lassen sich ohne Mehrkosten ebenfalls erfassen und analysieren. Das bringt für die präventive Instandhaltung große Vorteile. Generell haben die Sensoren eine Ecolab-Zertifizierung, was sie für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie ebenfalls prädestiniert. Durch Schutzart IP67 halten die robusten Geräte aggressiven Reinigungsmitteln stand.

Wenn`s mal wieder eng wird

Die komplette Baureihe ist mit einer Gehäusegröße von 20 mm x 30 mm x 10 mm kompakt und eignet sich damit für den Einsatz in Anwendungen mit beengtem Bauraum. Die geringen Abmaße wurden durch den Einsatz von ASIC-Technologie erreicht. Damit ließ sich die Zahl der einzelnen Sensorkomponenten deutlich reduzieren und das Preis-/Leistungs-Verhältnis optimieren. Die Serie umfasst Reflexions-Lichttaster, polarisierte Reflexions-Lichtschranken, Einweg-Lichtschranken und Lichttaster mit Hintergrundausblendung. Sie überzeugt durch große Erfassungsbereiche: Einweg-Lichtschranken von 0 mm bis 30.000 mm, Reflexions-Lichtschranken von 20 mm bis 8.000 mm, Reflexions-Lichttaster von 3 mm bis 1.500 mm und Lichttaster mit Hintergrundausblendung von 10 mm bis 300 mm. Versionen mit Hintergrundausblendung arbeiten mit Pinpoint-LED, sodass sich auch kleinste Objekte zuverlässig detektieren lassen. Für transparente Objekte sind Reflexions-Lichtschranken auch als Varianten mit UV-Leuchtdiode erhältlich, die auch bei sehr dünnen Filmen hohe Zuverlässigkeit und Erfassungsbereiche bis 1.200 mm anbieten. Bei allen PNP-schaltenden Versionen ist standardmäßig IO-Link integriert.