Maschinen- und Anlagensicherheit: Getränke abfüllen – einfach automatisiert

Hat man sich für eine Abfüllanlage entschieden und diese in Betrieb genommen beginnt erst der Lebenszyklus der Anlage. Dann stehen für den
Anwender die Prozesssicherheit, die Effektivität, die Auslastung, die Wartungszeiten und die flexible Nachrüstbarkeit zur Anpassung im Mittelpunkt.
Mit dem Einsatz der AS-Interface Technologie und unter Verwendung der aktuellen Produkte für die Abfülltechnik von Pepperl+Fuchs setzt man
auf Zukunftssicherheit. Mit den ultrakompakten G10 Modulen, die sich in den Kabelkanal einbauen lassen, wird eine Nachrüstung besonders einfach.

Der Direktanschluss am G10 Modul spart sogar die sonst nötige Anschlussleitung. Das dezentrale Konzept von AS-Interface hat den Vorteil digitale IOs, analoge Signale und sichere IOs auf einer Leitung zu übertragen und die Installation deutlich zu vereinfachen. Außerdem ist in der Lebensmitteltechnik und Getränkeabfülltechnik entscheidend, dass diese Produkte in Schutzart IP68/69k ausgeführt und Ecolab zertifiziert sind.

AS-Interface - eine ­Technologie setzt Maßstäbe in der Funktionalität
AS-Interface ist weltweit das am stärksten verbreitete Interface-Konzept, um auf der Sensor-Aktor-Ebene Signale und Energie elegant über ein Flachkabel ins Feld zu bringen. Dieses Flachkabel wird mit den Modulen in der Regel über Durchdringungstechnik verbunden. Dies geschieht einfach, schnell und vor allem sicher. Aber AS-Interface bietet nicht nur die sichere Verbindung, sondern ermöglicht es auch auf ein und derselben Flachkabelleitung Sicherheitstechnik anzubinden. Über AS-Interface lassen sich auch die höchsten Gefahrenstufen nach PLe (Performance Level) und SIL3 (Safety Integrity Level) abdecken. Somit ersetzt diese Technologie gleich drei Arten der Parallelverdrahtung für Energie, Automation und Sicherheitstechnik. Kein Wunder also, dass in vielen Anlagen und Maschinen diese Technologie bereits Einzug gehalten hat. Auch die führenden Hersteller aus der Getränkeabfülltechnik setzen in Ihren Anlagen überwiegend AS-Interface von Pepperl+Fuchs auf der unteren Kommunikationsschiene ein, weil es für diese Applikation eine optimale Lösung darstellt, die sich einfach dezentral installieren lässt.

Abfüllanlagen müssen Flexibilität beweisen
Abfüllanlagen werden in ihrer Lebenszeit benutzt, um verschiedene Flüssigkeiten in diverse Abfüllbehälter zu verfüllen. Daraus resultieren verschiedene Notwendigkeiten der sensorischen und mechanischen Anpassung. Die Art der Verpackung und deren Werbeeffekt sind oft entscheidend für den Verkaufserfolg. Dieser Entwicklung bringt die Forderung mit sich, Anlagen über ihren Lebenszyklus stets flexibel an die neuen Gegebenheiten anpassen zu können. Dies kann eine weitere Zuführeinheit sein, um so bei Aktionen wie zur Fußball-Europameisterschaft der Getränkeflasche oder dem Kasten einfach einen Werbeartikel beizufügen.

Nicht immer sind alle Varianten im Voraus planbar. Daher ist derjenige gut dran, der schon AS-Interface in seiner Maschine hat. Denn er kann ganz einfach Sensoren oder Aktoren an nahezu beliebiger Stelle ergänzen und die benötige Funktionserweiterung herstellen. Getränkebehälter haben unterschiedliche Materialien, Formen und Etikettierungen. Daher muss eine Fertigung sich auf Trends am Markt schnell einstellen können. Zudem ist die Anbindung in die Gesamtanlage einfacher, wenn die Daten über AS-Interface konzentriert vorliegen und über ein Gateways zum übergeordneten Feldbus weitergegeben werden können.

Die gute Passform der Schrumpffolie an die Flasche und die energiearme Verarbeitung sind heutzutage wichtige Wettbewerbskriterien. Besonders einfach geht dies mit den innovativen Ultrakompaktmodulen im G10 Gehäuse von Pepperl+Fuchs, die im Kabelkanal eingebaut werden können und die Sensorsignale einfach zur Steuerung bringen und Ausgänge vor Ort steuern. Müsste man diese Änderung über eine vorhandene Parallelverdrahtung realisieren, wäre nicht nur ein neuer Verdrahtungsplan fällig, sondern man müsste bis zur Steuerung alle Signalleitungen neu einziehen und ggf. sogar Unterverteiler durch größere Typen ersetzen und ggf. den Kabelkanal neu dimensionieren. Aber auch wenn die Anlage mit anderen Feldbuskomponenten bestückt ist, hat AS-Interface die Nase vorn durch die Granularität.

Gern wird vorgerechnet, was ein IO an Profibus, Profinet oder anderen Systemen kostet. Dies erscheint auf den ersten Blick günstig, aber dabei wird oft vergessen, dass nicht alle Signale geballt an der Kopfstation vorliegen und diese von der Anzahl nicht immer voll ausnutzen. AS-Interface ist flexible und auch die letzte Adresse lässt sich am letzten Ende noch voll nutzen. Für die weitverzweigte und ausgedehnte Flaschenbeförderung ist AS-Interface einfach perfekt geeignet mit der feinen Granularität. Dazu kommt die einfache Montage im Feld in hoher Schutzart IP68/69k, die auch Reinigungsprozesse unversehrt übersteht. Dies wird am besten erkennbar beim G10 Ultrakompaktmodul, das jetzt auch für sichere Signale verwendet werden kann.

Kundenvorteile durch die ultrakompakten G10 Module
Die G10 Ultrakompaktmodule für digitale Standardsignale und für sichere Signale glänzen durch den Superlativ die kleinste Bauart in der Schutzklasse IP68/69k bzw. IP67 zu sein. Die Abmessungen betragen gerade einmal 22x27x40mm (HxBxT). Bisher wurden als Feldmodule immer deutlich größere Gehäuse eingesetzt, die sich nicht immer an der passenden Stelle montieren ließen. Als kleinste Granularität wurden meist 4 Anschluss-Ports angeboten. Das ist zu viel für einzelne Sensoren und für Safety Komponenten. Die G10 Modulbaureihe mit ein oder zwei Anschlüssen ist dafür die perfekte Lösung. Die Ultrakompaktmodule ermöglichen den Einbau im Kabelkanal und es müssen nur die Sensor-/Aktor-Anschlussleitungen durch die Schlitze des Kabelkanals herausgeführt werden. Damit wird beim Montageaufwand gespart und das Anlagendesign verbessert. Die Module bieten kaum Nischen für Schmutzablagerungen, sind Ecolab zugelassen und eignen sich daher auch für Installationen in aseptischen Bereichen.

Das einteilige Gehäusekonzept verbindet das Ober- und Unterteil über eine Achse, die das einfache und sichere Einschwenken bei der Installation ermöglicht. Mit nur einer zentralen, unverlierbaren Schraube wird das Modul am Flachkabel über vergoldete, runde Pins mit dem Flachkabel kontaktiert. Die Vergoldung der Pins sorgt für einen langzeitstabilen Kontakt und die runde Dichtkontur für die hohe Schutzart. Die Zentralschraube presst das Modul exakt symmetrisch auf das Flachkabel. Das ist gerade in der Abfülltechnik extrem wichtig, da harte Reinigungsprozesse an der Tagesordnung sind.

Der Direktanschluss ist ein weiterer Beitrag Installationskosten zu senken. Die G10 Module bringen die Anschlussleitung bereits mit. Bei den digitalen IO Modulen sind dies M12 Anschlussverbindungen, da Sensoren und Aktoren häufig einen M12 Stecker besitzen. Standard-Sicherheitsschalter besitzen in der Regel einen Klemmenanschluss, auf den die Adern direkt aufgelegt werden können. Daher hat das sichere G10 Modul auch Kabelabgänge mit offenen Enden. Damit ist der modulare Austausch weiterhin möglich und die Anschlusskosten sind nachhaltig gesenkt. So werden auch unnötige Steckanschlüsse vermieden und potentielle Schwachstellen reduziert. Das sichere Modul besitzt auch einen Standard-Ausgang, der zur Signalisierung genutzt werden kann. Im Falle einer Abschaltung kann so z. B. eine rote Signalleuchte auf der Abfüllmaschine über eine zweite Anschlussleitung aktiviert werden. Standard ist auch eine vor Ort Diagnoseanzeige für Status, Peripherie-Überlast, Kommunikation und Energie.
Da dieses sichere Modul den Performance Level e besitzt und alle kontaktbehafteten Sicherheitsschalter angeschlossen werden können, ist ein Umbau auch unter Einhaltung der höchsten Sicherheitskategorie 4 nach neuer Maschinenrichtlinie kein Problem.

Als i-Tüpfelchen sei erwähnt, dass die komplette Sicherheitslogik komfortabel per drag&drop per PC Software übersichtlich erstellt und einfach heruntergeladen werden kann. Wo andere für Mutingfunktion, Und/Oder-Verknüpfung oder für Timerfunktionen in Hardware investieren setzt man ein Häkchen auf der Bedienoberfläche. Das geballte Know How steckt dabei in einem nur 22 mm breiten Sicherheitsmonitor, der eine umfassende Diagnose von der Steuerung bis hinunter zur Modulebene ermöglicht.

Zusammenfassung
Durch die Eigenschaften von AS-Interface Energie, Signale und Safety auf ein und demselben Adernpaar durch die Anlage führen zu können, ist der Grundstein gelegt. Die kompakte Bauweise und die granulare Anwendung machen die G10 AS-Interface Module von Pepperl+Fuchs zum idealen Kandidaten für jegliche Nachrüstung in einer Maschine oder zur Erweiterung einer Anlage. Da dieses Gehäusekonzept für die reine Verteilertechnik, für digitale IO-Module und für sichere Module in der höchsten Kategorie zur Verfügung steht und einfach in den Kabelkanal passt, ist das Installationskonzept durchgängig und denkbar einfach.