Pneumatische Förderanlagen: Automatische Anschlussüberwachung mit RFID

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Über sogenannte Kupplungsbahnhöfe lassen sich fluidisierbare Stoffe wie Pulver, Granulat und Sand auf die jeweils erforderlichen Anlagen, Reaktoren oder Mischer verteilen. Durch eineRFID-Überwachung der Anschlüsse werden menschliche Fehler beim Umstecken von Schlauchanschlüssen sofort erkannt. Die eingesetzten Sensoren müssen dabei auch unter rauesten Bedingungen ihre Widerstandsfähigkeit beweisen.

Ob bei Massenprodukten in der Lebensmittel-, Kunststoff- oder Keramikverarbeitung oder bei besonders sensitiven Produktionen in der Pharma- und Biotechnologie: die saubere, zuverlässige Schüttgutförderung durch pneumatische Förderanlagen hat sich in vielen Bereichen durchgesetzt. Ähnlich dem Schienenverkehr erlauben Rohrweichen und Kupplungsbahnhöfe eine einfache Verteilung der Förderströme nach Bedarf (Bild 1). Eine Einbindung in automatische Rezepturabläufe mit hundertprozentiger Kontrolle ist jetzt ebenfalls möglich. Robuste RFID-Tags und Schreib-/Leseköpfe mit IO-Link von Contrinex erlauben die automatische Überwachung von Schlauch und Rohrausgang (Bild 2). So lässt sich eine eindeutige Zuordnung gemäß Rezepturvorschrift immer sicherstellen und rückverfolgen.

Pneumatische Förderanlagen: Hygienisch und sicher

Die Förderung im geschlossenen System einer Rohrleitung bietet viele Vorteile. Beim Übergang vom Rohr zur Umwelt besteht jedoch die Gefahr von Kontamination durch austretendes Gut oder eindringende Fremdstoffe, ebenso beim Anschluss von Rohren an andere Systeme. Diese Schnittstellen zur Umwelt gilt es daher besonders zu überwachen. Im einfachsten Fall verzweigt ein ­Förderrohr wie bei einer Weiche. Wird dabei nur jeweils ein Produkt entnommen und auch im Ziel nur ein Gut entgegengenommen, so muss man trotzdem sicherstellen, dass beim Abnehmen des Verbindungsschlauchs per Schnellkupplung das jeweilige Förderrohrende wieder sicher verschlossen wird. Dazu gibt es Endkappen, die ebenfalls per Schnellkupplung die Rohrleitung entsprechend schützen.

Werden in Kupplungsbahnhöfen gleich mehrere unterschiedliche Güter zusammengeführt und weiterverteilt, müssen alle Komponenten nicht nur auf den richtigen Sitz, sondern auch auf eine einhundertprozentig richtige Zuordnung von Ausgang und Empfänger überwacht werden (Bild 3). Bislang wurden dafür die einzelnen Fördermittel über Schnellkupplungsschläuche manuell verbunden und der Vorgang vom Mitarbeiter quittiert. Eine automatische Überwachung des Prozesses durch die Steuerung war nicht möglich. Mit dem Einsatz von RFID-Schreib-/Leseköpfen wird dieses Problem nun gelöst. Die manuellen Arbeitsschritte lassen sich jetzt kostengünstig automatisch überwachen. Bei auftretenden Abweichungen wird eine Warnung ausgeben oder die Verbindung gesperrt.

Praxisorientiert kontrollieren

Um die unterschiedlichen Anschlüsse sicher zu kodieren und alle zulässigen Verbindungsmöglichkeiten in der Steuerung hinterlegen zu können, eignen sich berührungslose RFID-Tags und robuste Schreib-/Leseköpfe (SLK) besonders. Dazu wird an jedem Rohrausgang je ein SLK montiert und an der Rohrendkappe oder am Verbindungsschlauch ein RFID-Tag. Je nach Ausführung von Lesekopf und Tag lassen sich so Erkennungsabstände von rund 60 Millimetern erzielen. Das bedeutet, schon bevor eine Verbindung überhaupt hergestellt ist, kann die Steuerung erkennen, ob der Anschluss mit der Vorgabe übereinstimmt und gegebenenfalls warnen. Auf der anderen Seite wird nach dem Abkoppeln geprüft, ob die Rohrleitung auch wieder hygienisch dicht verschlossen wurde, sprich die richtige Blindkappe auf der Rohrleitung sitzt. Da alle Daten direkt über I/O-Link übermittelt werden, stehen sie direkt für eine Fehlererkennung oder ein Datalogging zur Verfügung.

Leicht zu installieren

Die Schreib-/Leseköpfe in runden Gehäusen von M18 bis M30 mit Metallgewinden und integriertem M12-Steckverbinder sind für raue Umgebungsbedingung sehr robust ausgeführt. Sie sind mit allen nach ISO/IEC 15693 zugelassenen RFID-Tags kompatibel. Die SLK lassen sich am jeweiligen Rohrstutzenende so befestigen, dass die Kupplung oder Kappe erst dann mechanisch einrastet, wenn der Erkennungsvorgang bereits beendet ist. In der Basic-Variante arbeiten die Sensoren in Daisy-Chain-Topologie mit dem proprietären ContriNET-Protokoll, dabei sind bis zu 254 Schreib-Lesemodule in Serie möglich. Das spart Installationszeit und Verkabelungsaufwand. In der IO-Link-Ausführung sind alle SLK über Punkt-zu-Punkt-Topologie und Standard-IO-Link-Protokoll vernetzt ­ (Bild 4).

Die Schreib-/Leseköpfe lassen sich per IO-Link in zwei Modi konfigurieren. Sie arbeiten so entweder als IO-Link-Module mit erweiterten Möglichkeiten für die Datenerfassung („Transponder vorhanden“, „Datenübertragung OK“, „Alarmsignals“) oder bei einer lokalen Steuerung mit reduziertem Funktionsumfang als smarter Präsenzsensor. Der Mode kann aber auch lokal über einen RFID-Master-Tag umgeschaltet werden, der während des Startvorgangs einfach auf den jeweiligen Sensor gelegt wird.

Je nach RFID-Tag (Durchmesser 9, 16, 20 und 30 Millimeter) an der Schlauchseite oder der Endkappe lassen sich unterschiedliche Schreib-/Leseabstände wählen (Titelbild). So erlaubt der kleinste Tag einen Leseabstand zwischen 0 bis 14 Millimetern, während die größte Ausführung mit einem Durchmesser von 30 Millimetern einen Leseabstand von bis zu 60 Millimetern ermöglicht. Der einheitliche Aufbau und die Standardkommunikation ermöglicht einen anlagenweiten Einsatz und reduziert die Ersatzeilvielfalt drastisch. Muss man eine IO-Link-Komponente austauschen, wird diese einfach aus der Ferne parametriert.

Mit der neuen RFID-Überwachung der Anschlüsse für pneumatische Förderanlagen lassen sich menschliche Fehler beim Umstecken von Schlauchanschlüssen automatisiert erkennen. Störungen und Fehler können so vermieden werden. Dies führt zu mehr Sicherheit und einer gesteigerten Produktivität. Über die erfassten Verbindungsdaten ist der gesamte Prozess rückverfolgbar.

Der Autor Norbert Matthes ist Technischer Vertriebsmanager RFID bei Contrinex.

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