Pilz: Kleinsteuerung PNOZmulti 2 sorgt für optimierte Sicherheit und Effizien

Bereits 2017 hatte sich der zur Paulig Group gehörende Snack Food-Hersteller Poco Loco entschlossen, seine Produktionslinien und Prozesse auf den Prüfstand zu stellen. Optimierung als Ziel. Im Mittelpunkt des Konzepts: Die Effizienz, aber auch die Sicherheit der Linien. Seit dem Retrofit sorgt beim belgischen Hersteller hochwertiger Tex Mex-Produkte die konfigurierbare Kleinsteuerung PNOZmulti 2 als zentrale Sicherheitsinstanz für eine gleichbleibend gute und auch sichere Produktion der leckeren Knabberprodukte.

Das Portfolio von Poco Loco aus Roeselare liest sich wie die Speisekarte beim Mexikaner. Das Unternehmen bietet seinen weltweiten Kunden vom Chip bis zum Dip praktisch alles: Unterschiedliche Arten von Tortilla-Wraps, dazu Tortilla-Chips in verschiedensten Geschmacksvariationen, ganze Mahlzeit-Kits sowie Gewürzmischungen und Salsas. Auch in vielen Eigenmarken „steckt“ Poco Loco. Z. B. in Tortilla-Chips für Kunden in ganz Europa. Mit seinem Sortiment gehört der Snack-Food-Hersteller hier zu den Marktführern im Bereich Tex Mex-Produkte.

Backe, backe – Tortilla
Der Herstellungsprozess für Tortilla Chips ist dann auch fast so umfassend wie das Portfolio: Am Anfang steht die Bereitstellung und Dosierung der wichtigsten Zutaten wie Wasser und Maismehl, die anschließend zu einem Teig vermischt werden. Die Maisteig-Mischung gelangt danach in eine Strangpresse, die für eine gute Textur sorgt. Weiter geht es mit der Bearbeitung in einer Ausrollmaschine, die anders als das heimische Nudelholz gleich aus zwei riesigen Walzen besteht, die sich mit geringem Abstand zueinander drehen und so den Teig passgenau auf die gewünschte Dicke ausrollen. Gleichzeitig werden bei diesem Schritt des Fertigungsprozesses die Chips auch ausgeschnitten.

Hierauf folgt ein Trocknungsprozess und das Bad im heißen Öl einer Fritteuse, durch das die Chips ihre goldgelbe Farbe. Nach einer Qualitäts-Zwischenkontrolle werden die jeweils vom Kunden gewünschten Gewürze zugegeben. Und erst danach geht’s für die Tortilla Chips ab in die Tüte.

Also ein umfassender Produktionsablauf mit präzise definierten Prozessschritten, die die verkettete Anlage aufeinander abgestimmt und präzise abarbeiten muss. „Genau dies, also dass die Anlage dezentral gesteuert wurde, hat in der Vergangenheit zu Schwierigkeiten geführt,“ berichtet SPS-Programmierer Jeroom Verstraete von Poco Loco. „Weil die verkettete Produktionslinie von verschiedenen Maschinenbauern installiert wurde und auch die Steuerung der Anlage eine Kombination verschiedener SPSen und Not-Halt-Relais war.“

Besser im Zusammenhang steuern
Die Maschinen als separate Einheiten gedacht – ein nicht nur auf Steuerungsebene umständliches Handling. „Lästige Nebeneffekte“, wie Poco Loco diese nannte, waren die Folge. So hatte beispielsweise jede Teilanlage einen eigenen Notabschaltstromkreis, was dazu führte, dass die Not-Halte teilweise getrennt voneinander Sicherheitszonen abschalteten.

Eine typische Schwierigkeit beim Verketten mehrerer Maschinen, weiß Francky Maveau, Leiter der Abteilung Elektro bei Poco Loco. Auch einen weiteren großen Nachteil beschreibt er: „In der technischen Abteilung wurden im Fall einer Fehlersuche alle Hände gebraucht. Wenn bei einer Sicherheitssteuerung alle Not-Halte in Reihe geschaltet sind, ist es bei Ausfällen oft schwierig, das Problem genau zu lokalisieren. Oft mussten wir eine Menge Anschlusskästen und Notstecker öffnen und buchstäblich jedes einzelne Kabel überprüfen. Dies führte häufig zu langen Stillstandszeiten.“

Damit war für den Snackhersteller klar: Nicht nur eine sicherere Produktionslinie, sondern auch ein effizienterer Betrieb sollte das Ziel sein. Jeroom Verstraete erläutert, welche Aspekte ganz oben auf der „Wunschliste“ standen: „Wir wollten die dezentrale Steuerung durch eine zentrale SPS mit dezentraler E/A für die einzelnen Maschinen umwandeln. Die Not-Halte sollten in ein übergeordnetes System integriert werden. Auch eine Visualisierung der Anlage, um einen sofortigen klaren Überblick über die Produktionslinie zu erhalten, sollte umgesetzt werden.“

Produktion stets sicher im Blick
Die Visualisierung der gesamten Anlage ist heute so geregelt, dass Probleme frühzeitig erkannt werden und keine größeren Auswirkungen auf den Gesamtprozess haben können. Wenn ein Problem auftritt, wird den Technikern auf ihrem Bediengerät sofort angezeigt, an welcher Stelle der verketteten Anlage welche Sicherheitsfunktion – welcher Not-Halt oder welche Tür – betroffen ist. Dies beschleunigt die Fehlersuche enorm.

Technisch löst dies die Kleinsteuerung, indem über die Software jede Sicherheitskomponente eine eindeutige DIAG-Adresse (Dynamic Information and Action Gateway-Adresse) zugewiesen bekommt. So lassen sich Informationen mittels virtueller Bits über ein Feldbussystem an die übergeordnete Steuerung übermitteln, damit sie von dieser für die Diagnose aufbereitet werden.

Zusätzlich lassen sich über das Display der Kleinsteuerung die Statusmeldungen anzeigen. Bis zu 20 verschiedene Meldungen kann diese unabhängig von der übergeordneten Anlagen-Steuerung direkt übermitteln. Die Techniker sind somit in der Lage, die Diagnose sofort durchzuführen, ohne zwingend einen Laptop für eine weitergehende Diagnose anzuschließen.

Und es gibt noch einen weiteren Pluspunkt für die Sicherheit: Nach Fertigstellung und Validierung wird das Sicherheitsprogramm mit einer CRC-Summe versehen und diese dokumentiert. Jede zwischenzeitlich erfolgte Änderung lässt sich somit schnell erkennen. Das erhöht die Sicherheit vor Manipulationen und im Haftungsfall ist die Möglichkeit zur Nachverfolgung gegeben.

Besser bewegt, besser produziert
Auch das Bewegungsmanagement für die Anlage wurde durch den Einsatz der Kleinsteuerung mit Blick auf die Sicherheit und Diagnose optimiert: Dazu erfolgte die Umstellung der Produktionslinie auf Antriebe mit Frequenzumrichtern, die mit der STO-Funktion (Safe Torque Off = sicher abgeschaltetes Moment) ausgestattet sind.

Zuvor erfolgte die Abschaltung eines Sicherheitsbereich in der Regel dadurch, dass der Stromfluss zum Antrieb mithilfe von Leistungsschützen blockiert wurde. Eine nachträgliche Fehler-Diagnose war somit nicht möglich. Mit der Kopplung über PNOZmulti 2 jedoch wird dafür Sorge getragen, dass bei Aulösung eines Not-Halts, der Antrieb über die STO-Funktion kontrolliert stoppt.

In Zonen denken
An der verketteten Produktionsanlage für Tortilla Chips sind neben fünfzehn Not-Halte zusätzlich zahlreiche Sicherheitsschalter verbaut. Die Produktionslinie selbst ist in Zonen unterteilt, damit ein Abschalten in einer Zone keine Auswirkungen auf eine andere Zone haben kann. Heute lassen sich nicht nur die Not-Halte einfach – und bei Bedarf – immer wieder anhand einer Sicherheitsmatrix über das zur Kleinsteuerung PNOZmulti 2 gehörige Softwaretool PNOZmulti Configurator neu konfigurieren. Vielmehr kann beispielsweise die Fritteuse weiterarbeiten, auch wenn eine Störung am Anfang der Produktionslinie auftritt. Ursprünglich hatte man bei Poco Loco nur drei getrennte Zonen präferiert. Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass eine Umstellung auf insgesamt neun Zonen Vorteile bereithält.

Funktionen intuitiv und flexibel handhaben
Mit dem Konfigurationstool PNOZmulti Configurator können bei Poco Loco nicht nur die für die Programmierung der SPS zuständigen Techniker, sondern auch andere technische Mitarbeiter ein PNOZmulti-Programm erstellen und bei entsprechender Berechtigung auch modifizieren. Gleichzeitig kann dieses Tool bei der Fehlersuche von den Technikern für die einfache Diagnose einer Störung genutzt werden.

Maarten Dedeurwaerder, Projektingenieur bei Poco Loco, betont im Zusammenhang mit dieser Software-Ausstattung auch das rundum einfache Handling: „Dass wir uns für PNOZmulti 2 als eigenständige Steuerung für die Sicherheit entschieden haben, die wir zusätzlich zu der übergeordneten Maschinensteuerung einsetzen, hat seine Gründe auch im einfach zu bedienenden Konfigurationstool.“

Unterschiedliche Benutzerebenen in der Software des Tools verhindern zudem, dass das Sicherheitsprogramm während einer Wartungsmaßnahme manipuliert werden kann. „Um das Tool korrekt zur Fehlerbehebung einsetzen zu können, wurde unsere gesamte technische Abteilung einen halben Tag lang in die Einrichtung und Bedienung des PNOZmulti Systems eingewiesen,“ ergänzt Dedeurwaerder. Die so geschulten Techniker wurden auf diese Art in die Lage versetzt, die dynamische Programmanzeige, in der das gesamte Sicherheitsprogramm verfolgbar ist, problemlos zu starten. Dabei führt eine „grüne Linie“ direkt durch die Analyse. Eine sehr benutzerfreundliche Art der Anwendung, „weil sie stark visuell ausgerichtet ist und eine intuitive Arbeitsweise ermöglicht“, wie auch der Projektingenieur von Poco Loco bestätigt.

Wie erkenntlich wird, führte die Modernisierung der Anlage somit nicht nur zu einer nachhaltigen Optimierung der Sicherheit, sondern zu einer Optimierung des gesamten Produktionsablaufs. Denn die zentrale Steuerungsinstanz sorgt dafür, dass ein Fehler nicht zu einem umfassenden Stillstand und damit zu weniger Produktionseffizienz führen kann.