Flexible Feinkost

Sicherheitstechnik in der Lebensmittelproduktion

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27.10.2014 Nicht nur Lebensmittel- sondern auch Mitarbeitersicherheit im Fokus: Als Hersteller von Nahrungsmittelmaschinen mit langer Tradition hat das 1953 in Hameln gegründete Unternehmen Stephan Machinery einen hohen Bekanntheitsgrad in der Branche erreicht.

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Entscheider-Facts für Betreiber

  • Beim Bau von Maschinen und Anlagen zur Lebensmittelherstellung müssen Hersteller eine Reihe sicherheitsrelevanter Rahmenbedingungen erfüllen.
  • Obwohl es sich hier häufig im Grundkonzept um Standardmaschinen handelt, benötigen die Maschinenbauer eine hohe Flexibilität, um schnell auf Kundenwünsche reagieren zu können.
  • Mit den Sicherheitsschaltgeräten konnte der Nahrungsmittelmaschinen-Hersteller sowohl den Aufwand in der Montage als auch der Wartung reduzieren.

Jedes Jahr plant und baut das Unternehmen dort hunderte Maschinen und Anlagen für den Weltmarkt und entwickelt diese ständig weiter. Vor allem die Sicherheitstechnik steht dabei im Vordergrund, denn weltweit steigt der Anspruch sichere Maschinen einzusetzen, um das Be-dienpersonal bestmöglich zu schützen. Stefan Zirpel, tätig im Bereich Elektro-Engineering bei Stephan Machinery, erklärt: „Bei der Verarbeitung von Lebensmitteln geht es mitunter sehr hektisch zu, weshalb die Technik dafür sorgen muss, dass eine sichere Handhabung gewährleistet ist.“ Aus diesem Grund haben sich er und seine Kollegen am Markt für Schalt- und Steuergeräte umgesehen und letztendlich für die Sicherheitsschaltgeräte Sirius 3SK1 von Siemens entschieden. Seit dem Jahr 2013 integriert der Maschinenbauer diese nun sukzessive in die vorhandenen Maschinenkonstruktionen und löst die bisherigen Einzelgeräte ab. Denn einer der großen Vorteile dieser wirtschaftlichen Lösung ist, dass sie modular zu erweitern ist und somit exakt an den jeweiligen Bedarf einer Maschine oder Anlage anzupassen ist. „Man kauft nur das, was man auch tatsächlich braucht“, fasst Zirpel zusammen.

Wirtschaftlich und kompakt
Praktisch sieht das so aus, dass es zwei Grundgeräte gibt: ‚Standard‘ für einfache Sicherheitsaufgaben und ‚Advanced‘ für anspruchsvollere Sicherheitslösungen. Wenn beispielsweise lediglich eine Befüllklappe zu überwachen ist, genügt das Standardgerät, an das der Anwender einen Sensor und einen Aktor anschließen kann. Über den vorhandenen Kaskadiereingang ist es möglich, weitere Einzelgeräte anzuschließen, oder ihn als zweiten fehlersicheren Eingang zu nutzen. In manchen Fällen sparen sich Betreiber damit ein weiteres Gerät. Der Maschinenbauer setzte dies in kleineren Microcut-Maschinen ein, was letztendlich zu einer deutlichen Platzeinsparung geführt hat: früher zwei Geräte á 45 mm Breite, heute ein Gerät mit 22,5 mm. Einen ebenso deutlichen Raumgewinn konnte er auch bei den Stephan-Vacutherm-Systemen erzielen. Diese sind trotz ihrer Kompaktheit vergleichsweise komplex im Aufbau, um die Vielfalt der Arbeitsschritte rund um die Produktion von Feinkostprodukten umsetzen zu können. Damit lassen sich mehrere Schritte in einem Arbeitsgang durchführen. Dabei ist das Verarbeiten von flüssigen und pulverförmigen Rohmaterialien ebenso möglich wie das Einarbeiten von stückigen Einlagen. Die Basiskomponenten des Systems sind ein zur Senkrechten geneigter, vakuumdichter Behälter mit Mischwerkzeug und ein externer Homogenisator. Das Erwärmen des Produkts erfolgt direkt über Heißdampf oder indirekt über den Doppelmantel. Mit dabei ist ein integriertes Vakuumsystem, wodurch es möglich ist, Rohmaterialien per Unterdruck in den Behälter einzuziehen. Für Sicherheitstechnik ist hier somit Spielraum vorhanden: Beispielsweise wurde in der Zuführleitung ein Druckschalter vorgesehen, der erkennt, wenn die Rohrleitung verstopft ist. „Solche Sensoren, die Bediener und Technik schützen, werden zusehends von Kunden als Qualitätskriterium anerkannt“, begründet Zirpel.

Flexibilität bei der Sensorwahl
Durch die mit dem Sicherheitsschaltgerät gewonnene Flexibilität lassen sich derartige Systemverbesserungen systematisch integrieren und auf Anfrage schnell nachrüsten. Die Vacutherm-Systeme rüstet der Hersteller nämlich seit Anfang 2014 mit den Advanced-Geräten aus. Daran lassen sich auf der linken Seite bis zu fünf Eingangserweiterungen anschließen und rechts bis zu fünf Motorstarter oder Sicherheitsschaltgeräte für zusätzliche Ausgänge. Sowohl die Standard-Grundgeräte als auch die Advanced-Ausführungen gibt es mit Halbleiter- oder Relais-Freigabekreisen, um damit potentialfrei Aktorik schalten zu können. Zirpel betont: „Vor allem die Möglichkeit Halbleitersensoren anzuschließen ist gegenüber den bisher eingesetzten Geräten ein deutlicher Vorteil.“ Dadurch, dass die Schaltgeräte das genormte OSSD-Signal verarbeiten können, lassen sich Halbleitersensoren, wie es sie von unterschiedlichen Herstellern am Markt gibt, problemlos einsetzen. Dazu muss der Anwender lediglich den zweiten DIP-Schalter am Grundgerät oder an der Sensoreingangsbaugruppe umlegen. Priorität eins besitzt indes der Personenschutz, beispielsweise dass das Gerät die Stellung des großen Verschlussdeckels sowie viele weitere Verriegelungen in und um die Maschine fehlersicher überwacht. Dafür sind die Sicherheitsschaltgeräte nach IEC 62061 bis SIL CL 3 und ISO 13849-1 bis PL e zertifiziert. Je mehr Funktionen fehlersicher zu überwachen sind, desto stärker machen sich die Vorteile des modularen Geräteaufbaus bemerkbar. Denn in Verbindung mit dem optionalen Geräteverbinder lassen sich Eingangs- und Ausgangserweiterungen einfach und schnell anschließen: nur aufstecken und fertig. „Neben dem Zeitgewinn werden dadurch auch Verdrahtungsfehler vermieden“, kommentiert Zirpel.

Kleine Geräte mit großer Leistungsfähigkeit
Die Grundgeräte sind wie erwähnt 22,5 mm breit, allerdings gibt es auch eine besonders schmale Variante, das Advanced-Grundgerät Mini, mit 17,5 mm Baubreite, wenn nur besonders wenig Platz im Schaltschrank vorhanden ist. Neben den LED-Statusanzeigen an der Gerätefront besitzen die Grundgeräte zum einfachen Parametrieren vier Dip-Schalter. Bei den Grundgeräten mit Rückfallverzögerung ergänzt ein Drehcodierschalter die Funktionsvielfalt, an dem sich eine gewünschte Zeit für die verzögerten Ausgänge, je nach Variante, im Bereich zwischen 0,05 und 300 s einstellen lässt. Trotz der kleinen Abmessungen lassen sich die Geräte auch für das Abschalten großer Verbraucher einsetzen. Es gibt zwei unterschiedliche Kontakterweiterungen: eine mit vier Relaisausgängen für Ströme bis AC-15 5 A bei 230 V und eine mit drei Power-Relaisausgängen für hohe Ströme bis AC-15 10 A bei 230 V. Zirpel: „Das ist in manchen Situationen nicht unpraktisch, selbst wenn wir die volle Leistungsfähigkeit nur selten in Anspruch nehmen müssen.“ Doch genau das zeichnet ein modulares Sicherheitssystem aus, nämlich die Flexibilität und Vielfalt im Aufbau sowie die Leistungsfähigkeit im Betrieb. Bei den Ausgangsmodulen gibt es einen zusätzlichen Schiebeschalter mit dem der Elektrokonstrukteur vorwählen kann, auf welchen Ausgang des Grundgeräts, unverzögert oder verzögert, die Kontakterweiterung reagieren soll. Für den Praktiker aus Hameln ein nützliches Feature: „Auf diese Weise kann man mit nur einem Grundgerät mehrere Aktorgruppen sofort und einige zeitlich verzögert abschalten.“ Interessant auch hier die Detailarbeit des Geräteherstellers: Gegen ein unbeabsichtigtes Verstellen von Parametrierung und Zeitverzögerung gibt es ein plombierbares, transparentes Abdeckglas.

Individuell konfigurierbar
Die Systeme des Nahrungsmittel-Maschinenbauers sind für Hand- und Automatikbetrieb geeignet. Hierfür lässt sich das Sicherheitskonzept individuell an das ermittelte Schutzniveau anpassen. Das funktioniert mithilfe der angesprochenen Dip-Schalter, die sich auf dem Grundgerät Advanced und auf den Eingangserweiterungsgeräten befinden. Mit dem ersten Schalter kann der Anwender entscheiden, ob das Gerät nach einer Sicherheitsfunktion automatisch quittiert werden soll oder ein überwachter Start durchzuführen ist. Bei Dip-Schalter zwei arbeitet das Schaltgerät mit oder ohne Querschluss- erkennung und mit dem dritten Schiebeschalter entscheidet der Maschinenhersteller, ob zwei einkanalige oder ein zweikanaliger Sensor angeschlossen sind. Mit dem vierten Wahlschalter kann er ‚mit‘ oder ‚ohne Anlauftest‘ vorwählen. „Interessant sind die neuen Sicherheitsschaltgeräte auch aufgrund ihrer Gehäusetechnik“, kommentiert Zirpel. Einerseits gibt es sie neben der Schraubtechnik auch mit Federzug-Anschlusstechnik (Push-In), die sich einfach stecken lässt und zudem keine Aderendhülsen erfordert – was wiederum Zeit spart. Andererseits besitzen die Geräte abnehmbare Klemmen, wodurch ein servicebedingter Gerätetausch schnell und komfortabel vonstattengeht. Wer zudem noch die Geräteverbinder einsetzt, kann diesen Zeitgewinn noch weiter steigern, denn dann müssen die Geräte nach dem Abziehen der Klemmenblöcke einfach nur nach vorne abgenommen werden. „Damit lässt sich der Aufwand für Verdrahtung und später beim Service deutlich reduzieren“, erklärt der Elektrotechniker. Den Gerätestatus zeigt das System wie erwähnt über vier LED-Diagnoseleuchten an der Gerätefront an. Damit lässt sich auf einen Blick erkennen, ob Versorgungsspannung anliegt und die Freigabekreise sowie Sensorkreise ordnungsgemäß angeschlossen sind. Die vierte LED detektiert einen Sammelfehler als Signal, beispielsweise für einen Querschluss am Sensoreingang.

Fazit
Vor allem Maschinen mit lokal begrenzter Sicherheitstechnik profitieren von den Möglichkeiten der Sicherheitsschaltgeräte. Durch ihre kompakte Bauweise erfordern sie nur wenig Platz im Schaltschrank. Sie lassen sich einfach verdrahten und sparen in Verbindung mit den Geräteverbindern noch zusätzlich Zeit. Durch die Einstellmöglichkeiten an der Gehäusevorderseite ist auch kein Programmiergerät oder PC notwendig. Zudem lassen sie sich entweder als Einzelgeräte verwenden oder als modular erweiterbare Variante an sich verändernde Ansprüche anpassen. „Deshalb ist diese Lösung für uns geradezu ideal“, resümiert Zirpel.?


Brau Beviale Halle 7 – 419

 

Einen Link zum Unternehmen finden Sie hier.

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Heftausgabe: November 2014
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Deniz Isik, Vertriebsingenieur für Sicherheitstechnik bei  Siemens Industry  Automation

Über den Autor

Deniz Isik, Vertriebsingenieur für Sicherheitstechnik bei Siemens Industry Automation

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