Fertigungsautomatisierung 1 | 15

Adam und Eva in der Molkerei

Schutztüren sicher verschließen

Die Zott-Werke setzen in der Mozzarella-Produktion auf den ABB-Sicherheitssensor Eden E – er erfüllt die hohen Anforderungen für den Einsatz in der Käserei. Die Anlage muss bei der Reinigung dicht verschlossen sein. Mit herkömmlicher Technik war es immer wieder zu unvorhergesehenen Ausfällen gekommen.

Riesige Lastwagen rollen übersüddeutsche Landstraßen auf ihrem Weg von einem Milch-bauern zum nächsten. Sie füllen nach und nach ihre Tanks auf, die etwa 24.000 Liter fassen. Anschließend liefern sie die Milch bei der Zott-Molkerei im bayrischen Mertingen ab. Dort werden jährlich mehrere Hundert Millionen Liter Milch verarbeitet, die aus 3.700 Betrieben, größtenteils in Bayern und Baden-Württemberg, stammen. Zott stellt Joghurt, Desserts, Sahne, Rahm und verschiedene Käsesorten wie den „Zottarella“ her. Allein für ein Kilogramm Zottarella braucht die Molkerei acht Liter Kuhmilch.

Die Mozzarella-Produktion ist weitgehend automatisiert. Das Unternehmen hält sich dabei an strengste Hygienevorschriften. Die Anlagen durchlaufen regelmäßig eine Cleaning-in-Place (CIP)-Reinigung: Sobald sie dicht verschlossen sind, wird in ihrem Inneren alles gespült, ausgewaschen, abgesäuert und desinfiziert. Mitarbeiter von Zott gehen zudem mit Hochdruckreinigern durch das Werk und sorgen auch außerhalb der Maschinen für Sauberkeit.

Die Reinigungsmittel sind so konfektioniert, dass sie in jede noch so kleine Ritze eindringen und selbst winzigste Verschmutzungen entfernen. Für die Anlagentechniker ist das erfreulich; zugleich ist dies aber eine Herausforderung für die Technik. Normale Elektrokomponenten wie Sicherheitsschalter oder Lichtschranken würden mit der Zeit durch eindringende Reinigungsmittel beschädigt oder zerstört werden. Daher werden hohe Anforderungen an alle Elektrokomponenten der Zott-Anlagen gestellt, die Sicherheitskomponenten miteingeschlossen. Alles muss hundertprozentig dicht sein. Genau deshalb setzt Zott auf die ABBTechnik Eden E und die Sicherheitszuhaltungen MKey8Z.

Signal 200 Mal pro Sekunde

Eden ist ein berührungsloser Sicherheitssensor, der aus zwei Teilen besteht: Adam und Eva. Er ist für verriegelte, trennende Schutzeinrichtungen wie Türen, Tore oder Hauben gedacht und wird entweder über das Steuergerät Vital oder – wie bei Zott – über den Safetycontroller Pluto gesteuert. Pluto schickt 200 Mal pro Sekunde ein positiv codiertes Pulssignal an Adam, das dieser an Eva weiterleitet. Eva dreht das Signal um und schickt es wieder zurück. „Wenn das geänderte Signal nicht zurückkommt, haben Adam und Eva keinen Signalkontakt und die Schutztür ist geöffnet“, erklärt ABB-Experte Sascha Aufderheide vom Vertrieb Maschinen- und Anlagensicherheit Südbayern. „Der Controller reagiert dann im Bruchteil einer Sekunde und schickt ein Stoppsignal an die Maschinen oder Pumpen. Zudem verhindert der Sensor in diesem Fall, dass die Anlage bei geöffneter Schutztür anläuft. Ein Techniker hat nun Zeit, den Verschluss zu überprüfen.“

Die Transponder-Technik des Eden-Sicherheitsschalters ist ein Novum: Bisher setzten Unternehmen in ihren Produktionsanlagen vor allem Magnetschalter zur Überwachung von trennenden Schutzeinrichtungen ein. Dabei kam es allerdings immer wieder zu Störungen. Die Magnetschalter reagieren auch auf starke Vibrationen und Erschütterungen – sie halten die Anlage an, selbst wenn die Unterbrechung nur einen kurzen Augenblick dauert. Man spricht hier von Zweikanaligkeitsfehlern. Da der Schalter bei Erschütterungen jedoch gleich wieder in den Zustand „geschlossen“ wechselt, müssen die Techniker erst einmal herausfinden, welcher Sensor den Stillstand ausgelöst hat. „Eden ist extrem unempfindlich gegenüber Vibrationen oder Ruckeln“, sagt Aufderheide. „In einer solchen Situation würde der Sensor nie ungewollt einen Anlagenstopp auslösen.“

Insgesamt lassen sich 30 Eden-Sensoren in Reihe bei unverändertem Sicherheitsniveau schalten. Adam wird dabei über ein Kabel mit Strom versorgt; Eva funktioniert kabellos. Zwischen Adam und Eva kann der Abstand bis zu etwa 15 mm betragen, damit das Signal noch zuverlässig übertragen wird. Ein weiterer Vorteil von Eden ist, dass der Sensor in alle Richtungen funktioniert – ganz im Gegensatz zum Magnetschalter. Daher lässt sich Eden nahezu überall anbringen.

Zott hat in seiner Mozzarella-Produktion die Variante Eden E installiert. Das „E“ steht für „Enhanced“ und bedeutet, dass diese Ausführung für raue Umgebungsbedingungen gemäß der Schutzart IP69K geeignet ist. Er ist somit resistent gegenüber Säuren, Laugen, Reinigungsmittel, Spritzwasser und Strahlwasser. Für Zott ein immens wichtiger Aspekt: „Wir hatten bei den Vorgängermodellen ständig das Problem, dass Reinigungsmittel eingedrungen sind und die Dichtungen beschädigt wurden“, sagt Joachim Stippler, der in der Mozzarella-Produktion für die Elektronik verantwortlich ist. „Sie wurden undicht. Feuchtigkeit und Elektronik vertragen sich bekanntlich schlecht, weshalb die Anlagen regelmäßig ausfielen.“ Die ABB-Sensoren, die im Jahr 2013 installiert wurden, funktionieren hingegen zuverlässig.

„Wird die Schutztür geöffnet, reagiert der Controller im Bruchteil einer Sekunde und schickt ein Stoppsignal an die Maschinen.“

Edelstahl in aggressiver Umgebung

Zott setzt auch die Sicherheitszuhaltung MKey8Z von ABB ein. Damit lassen sich Klappen und Hauben sicher verschließen und erst dann wieder öffnen, wenn über den Controller ein entsprechendes Signal gesendet wird. Die Zuhaltung verfügt über drehbare Kopfstücke, was die Montage erheblich erleichtert. Wie Eden ist auch MKey8Z in verschiedenen Materialien erhältlich. In der Lebensmittelbranche sind insbesondere Schalter mit Edelstahlgehäuse gefragt. „Edelstahl ist ein chemisch sehr stabiles Material“, sagt Sascha Aufderheide. „Bei Aluminium oder Kunststoffen können die Reinigungsmittel Reaktionen auf der Oberfläche hervorrufen und dabei unerwünschte Rückstände hinterlassen.“ Edelstahl dagegen reagiert nicht mit aggressiven Reinigungsmitteln. Daher kommt bei Zott ausschließlich die Edelstahlvariante MKey8Z zum Einsatz.

Zott möchte auch in Zukunft auf die ABB-Technik zurückgreifen. „Wir sind mit Eden und MKey sehr zufrieden, da sie absolut zuverlässig sind“, sagt Stippler. „Wir haben noch einige ältere Anlagen, bei deren Modernisierung wir ebenfalls das ABB-System eingeplant haben.“

Mit dem berührungslosen Sensor Eden wird sichergestellt, dass die Produktion nur bei geschlossenen Schutzeinrichtungen läuft.