Moderne Prozessanlagen sind hoch automatisiert und stützen sich auf eine Vielzahl von Sensoren, um Kontrolle zu gewährleisten. Verpackungsvorgänge in der Lebensmittelbranche sind ein typisches Beispiel, wobei mehrere diskrete Prozessschritte je eine eigene Lösung benötigen. Die Betriebsleitung fordert etwa durchgängige Anlagenverfügbarkeit und investiert in die Vorbehandlung häufiger Probleme. Die Vorgänge haben sich über die Jahre wenig verändert: Produkte werden via Förderer transportiert und in die Verschließung, Umhüllung durch sekundäre Verpackung sowie Etikettierung übergeben, bis sie den Versand erreichen. Bei jedem Schritt sorgen Inline-Kontrollen dafür, dass jedes Objekt vorhanden und korrekt ausgerichtet ist und dass die Verpackungen und Etiketten angebracht werden. Speisen mehrere Förderer in einen Vorgang ein, kann das Steuersystem einzelne Geschwindigkeiten so einstellen, dass ein konstanter Durchfluss beibehalten bleibt.
Lichttaster und Einweglichtschranken
Kubisch gebaute optoelektronische Miniatursensoren der Serie C23 erfüllen diese Anforderungen. Die Sensoren des Schweizer Herstellers Contrinex wurden für die Anforderungen eines breiten Spektrums von Branchen und Anwendungen entwickelt. Zur Auswahl stehen Lichttaster sowie Typen mit Hintergrundausblendung, Reflexionslichtschranken und Einweglichtschranken. Sensoren der Serie C23 mit Hintergrundausblendung verfügen über sogenannte Pinpoint-LEDs, die erlauben, ohne Lasertechnik kleine Objekte präzise zu erfassen. Für viele Hersteller ist auch die anlagenweite Kommunikation fest vorgeschrieben: Die gesamte C23-Serie steht dafür mit Industrie-Standard-PNP- oder NPN-Ausgang in 3- oder 4-Draht-Ausführung zur Verfügung. Ohne Aufpreis besitzen alle PNP-Geräte das standardisierte Protokoll IO-Link für die Punkt-zu-Punkt-Verbindung von Sensoren und Aktoren. Somit bieten sie die Vorteile der digitalen Kommunikation ohne spezielle Verkabelung. Die Präsenzerfassung und Ausrichtungsprüfung von Produkten auf sich schnell bewegenden Förderern sind Routineaufgaben der Serie-C23-Lichttaster oder Sensoren mit Hintergrundausblendung, je nach Material und Farbe der zu erfassenden Objekte. Bei jedem Erfassungspunkt wird die Präsenz oder die korrekte Ausrichtung des vorbeilaufenden Objekts durch einen einzigen optoelektronischen Sensor bestätigt, der optional als Stückzähler mit Durchsatzraten von über tausend Stück pro Minute verwendet werden kann.
Wie alle Geräte der Serie C23 besitzen diese Sensoren ein Industrie-Standard-Gehäuse aus ABS mit Abmessungen 20 x 30 x 10 mm und entweder einem integralen M8-Stecker oder einem hermetisch abgeschlossenen, 2 m langen PVC-ummantelten Kabel. Die speziell auf hervorragende Charakteristika der Schwarz-Weiß- und Hintergrundsverschiebung ausgelegte Optik erfasst problemlos graue oder schwarze Objekte gegen hellem oder reflektierendem Hintergrund. Er weist Reichweiten von bis 1500 mm für Lichttaster auf.Manche verschlossenen oder abgedeckten Produkte erfordern eine Sekundärverpackung für zusätzlichen Schutz, die Gruppierung oder die Präsentation im Einzelhandel. Typischerweise überwachen C23-Reflexions-Lichtschranken den Fluss von verpackten Produkten in ein Konsolidierungsgebiet, wobei sie entweder deren Konformität bestätigen oder nichtkonforme Produkte aus der Linie umleiten. Für kleine Gegenstände eignet sich die Überwachung von oben mit einem einzigen Lichttaster. Je nach Anforderungen der Applikation ist über IO-Link die „normale“ Schaltfrequenz von 1,5 kHz auf 500 Hz beziehungsweise 5 kHz einstellbar. Eine weitere Aufgabe der C23-Lichttaster oder Reflexionslichtschranken ist die Kontrolle der Maßhaltigkeit von verpackten Produkten. Montiert neben oder über der Verpackungslinie und mit der Optik zu einem vorgegebenen Abstand erleichtern diese Geräte die Erkennung beschädigter oder deformierter Verpackungen und das Auslösen der Ablehnung. In modernen Anlagen sind Durchsatzraten Hunderter Packungen pro Minute üblich.
Diagnosefunktionen zentral durchführen
Sobald die Produkte verpackt sind, werden sie etikettiert. Hier prüft der Contrinex KTS-4155-Kontrastsensor die Etikettenausrichtung und die Anwesenheit der darauf vorgegebenen Markierungen. Dank eines kleinen und extrem schmalen Lichtflecks von 1,5 mm x 3,5 mm ist die Erkennung kleinster Druckmarken möglich. Gleichzeitig werden auch kleine Kontrastunterschiede auf bedruckten Flächen mittels einer automatischen Wahl der drei farbunterschiedlichen Senderdioden zuverlässig erfasst. Schließlich fahren die verkaufsbereiten Produkte in die Endverpackung. Zu den bevorzugten Verpackungsmaterialien zählen Schachteln mit Schrumpffolie oder Kartons mit mehreren Packungen, die bereit zum Versand in das Vertriebsnetz sind. Eine letzte Aufgabe der Serie C23 ist das Erfassen und Zählen der fertigen Packungen, wie sie in den Versandbereich gefördert werden. Mit Schaltabständen bis 30 m und integrierter Ausrichthilfe für den einfachen Aufbau ist die C23-Einweglichtschranke besonders geeignet.
Die PNP-schaltenden optoelektronischen Sensoren der Serie C23 verfügen dank ihrer IO-Link-Schnittstelle über die Fähigkeit, aus der Ferne mit der übergeordneten Steuerungsebene zu kommunizieren. Bei einer typisch flexiblen Prozessanlage verarbeitet jede Verpackungslinie mehrere Produktvarianten im Laufe eines Tages. Die IO-Link-Sensoren sind auf einfache Integration ausgelegt und mit sämtlichen IO-Link-Master-Versionen kompatibel. Somit lassen sich der Setup und die Diagnosefunktionen zentral durchführen. Die C23-Serie ermöglicht die Ferneinstellung des Sensormodus. Es gibt wenige Aufgaben, die nicht zentral gemäß den Anforderungen des Produktionsplanes erledigt werden können. Während einer Umstellung – zum Beispiel von hellen auf dunkel verpackte Artikel – ist der nötige manuelle Eingriff minimal. Sensorparameter können über IO-Link auf vordefinierte Werte zurückgesetzt werden, um die Ausfallzeit auf ein absolutes Minimum zu reduzieren.
