Die Optimierung einzelner Maschinenbestandteile kann die Produktivität einer Gesamtanlage signifikant erhöhen. In vielen Fällen zieht das laut der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG jedoch eine Risikoanalyse sowie die Erstellung eines qualifizierten Sicherheitskonzepts nach sich. Bei der Integration einer neuen Verpackungslinie verlässt sich der Schweizer Kartoffelchips-Hersteller Zweifel daher auf ein Automatisierungssystem, das für ein effizientes und transparentes Sicherheitsmanagement sorgt.

Die Zweifel Pomy-Chips AG mit Sitz in Spreitenbach bei Zürich verwandelt in einer Stunde fünf Tonnen Kartoffeln in Kartoffelchips unterschiedlicher Geschmacksrichtungen. In den vergangenen Jahren modernisierte das Unternehmen neun seiner Verpackungslinien. Traditionell verfügt es über ausgeprägtes Know-how im Betriebsmittelbau, sodass man die Planung und Erweiterung von Produktionsanlagen sowie die Anlagenprogrammierung bevorzugt selbst übernimmt. Die erforderlichen Verpackungs- und Förderanlagen schrieb Zweifel aus, die Anlagensteuerung war vorgegeben.
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 rückte 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.

Unterstützung auf dem Weg zur CE-Kennzeichnung

„Für uns war klar, dass wir hier Unterstützung von kompetenter Seite benötigen. Aufgrund unserer langjährigen Partnerschaft mit Pilz kennen wir deren Expertise in Sachen Risikobeurteilung, Entwicklung von Sicherheitskonzepten bis hin zur CE-Kennzeichnung", so Gerhard Meier, Teamleiter Technischer Dienst bei Zweifel. In 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 aktuellen Stand der Technik, die Definition der Safety Integrity Levels (SIL) oder Performance Levels (PL) sowie die Berücksichtigung der Maschinenverfügbarkeit und Produktivität unter Einbeziehung von Sicherheitsaspekten. Zweifel suchte eine 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.

„Die Zeit für PSS 4000 ist gekommen"

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. Verpackt in einheitliche Transportkartons gehen die Chips-Beutel auf den Weg in den Handel. Das zuvor eingesetzte konfigurierbare Steuerungssystem PNOZmulti von Pilz war für das Sicherheitsmanagement der Anlagen zuständig. 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. „Seit langem verfolgen wir 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", konstatiert Gerhard Meier.

Gesamtheitliches Sicherheitsmanagement

Als zentraler Bestandteil der neuen Verpackungslinie überwacht das Automatisierungssystem PSS 4000 alle sicherheitsgerichteten Funktionen: Dazu zählen bei der Verpackungslinie die Schutztüren einschließlich eines intelligenten Zutrittskonzepts. Die Türen sind mit magnetischen Sicherheitsschaltern PSENmag beziehungsweise den codierten Sicherheitsschaltern PSENcode, beide 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 Automatisierungssystems überwacht. Wichtig war dem Unternehmen die Bildung von vier autonomen Sicherheitsschaltkreisen. So muss bei der Reinigung eines Anlageteils nicht 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 Echtzeit-Ethernet. Dadurch, dass es möglich ist, Steuerungsfunktionen konsequent in der Peripherie zu verteilen und sie auszulagern, lassen sich mit dem System vielfältige Projekte flexibler und leichter realisieren als mit konventionellen Lösungen. Anstatt einer zentralen Steuerung steht dann ein modulares Anwenderprogramm in einem zentralen Projekt zur Verfügung. Dieses ermöglicht ein einheitliches und damit einfaches Handling.

Einfache und transparente Parametrierung

„Bei der Wahl des Automatisierungssystem 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."