Smarte Zustandsüberwachung sorgt für nachhaltige Papierproduktion dank Vega-Sensortechnik

Werden Messdaten drahtlos aus der Ferne abgelesen, ist die Arbeit vor Ort leichter. Auch Reinigungsarbeiten am Sensor, wie etwa am Schauglas des Deckels, sind überflüssig.

Da die Herstellung von Papier eine ressourcenintensive Angelegenheit ist, steckt in beinahe jedem der zahlreichen Prozessschritte zwischen Hackschnitzelsilo, Trockenzylinder und Abwasseraufbereitung mögliches Einsparungspotenzial. Mehr Prozesseinblick führt zu exakterer Bedarfsplanung, geringerem Verbrauch von Holz, Wasser, Energie, niedrigen Wartungskosten und einer vorausschauenden Planung von Maschineneinsatz bis Lager. Es lohnt sich, jedes einzelne Verfahren kritisch unter die Lupe zu nehmen, dessen jeweils schon vorhandenes Potenzial zu entdecken und zu nutzen und die Prozessdaten-Kommunikation in ein übergeordnetes digitales Netz zu integrieren.

Alle Vega-Sensoren ab Baujahr 2003 oder jünger lassen sich mit einem drahtlosen Anzeige- und Bedienmodul nachrüsten. Über Laptop, Smartphone oder Tablet sind die Sensoren sofort über Bluetooth zu bedienen.

Sensortechnik neu gedacht

Bei einem Blick auf die Ist-Situation der Papierproduktion zeigt sich, dass gerade mit den Prozessdaten aus der Füllstand- und Druckmessung viele Weichen neu gestellt werden können. Typischerweise entsprechen heutige Sensoren den hohen Anforderungen der Industrie an Robustheit und Zuverlässigkeit. Am weitesten verbreitet sind aus diesem Grund analoge Messgeräte mit 4 … 20 mA-Anschluss und schon diese enthalten mehr Prozessintelligenz und digitale Daten, als gemeinhin vermutet. Genutzt werden sie jedoch bis dato in den seltensten Fällen. Längst am Markt verfügbare Feldbusse oder digitale Protokolle wie etwa HART, Profibus PA oder Foundation Fieldbus werden zwar genutzt, dies aber nicht flächendeckend.

Auf Basis der 80 GHz-Radartechnologie bietet Vega sichere, autarke Füllstandsensoren an. Im Vordergrund stehen dabei Energieeffizienz und ideal aufeinander abgestimmte Komponenten, die einen langen Betrieb ermöglichen.

Wertvoller zweiter Datenkanal nutzbar

Es lohnt sich, den digitalen Fähigkeiten bestehender Lösungen auf den Grund zu gehen. Schon seit 2016 machen es Vega-Sensoren möglich, sie mit einem drahtlosen Anzeige- und Bedienmodul und dadurch mit Bluetooth LE (Low Energy) aus- und nachzurüsten. Mit diesem zweiten, digitalen Datenkanal können die Sensoren und Feldgeräte schon heute eine Fülle wertvoller Daten zur Verfügung stellen. In der Papierfabrik bilden sie die Basis für eine schnelle und komfortable Inbetriebnahme, aber auch für eine Statusanzeige über den Gesundheitszustand des Sensors sowie umfassende Diagnosemöglichkeiten. Das Ergebnis sind unter anderem minimierte Stillstandzeiten.

VEGAPULS Air-Sensoren überwachen hier die Füllstände in IBC. Sie sind schnell installiert, dank Radar ist eine Messung von außen möglich. Der Behälter muss nicht geöffnet oder modifiziert werden.

Leichtes Umrüsten

Ganz einfach mit Intelligenz versehen lassen sich selbst noch Messstellen, die schon seit 20 Jahren ihre Dienste leisten. Alle Vega-Sensoren ab Baujahr 2003 oder jünger lassen sich im Handumdrehen mit einem dafür benötigten drahtlosen Anzeige- und Bedienmodul nachrüsten. Der Vorgang ist denkbar einfach: Der vorhandene Gerätedeckel wird abgeschraubt und das neue Anzeige- und Bedienmodul „aufgesteckt“. Es bedarf dazu keines Software-Updates oder ähnlicher Neueinstellung. Über Laptop, Smartphone oder Tablet sind die Sensoren nun sofort drahtlos zu bedienen – und zwar über die typischen Entfernungen, die je nach Sendequalität zwischen 25 und 50 Metern betragen. Die direkten Vorteile für Anwender reichen von erheblicher Arbeitserleichterung an schwer zugänglichen Messstellen bis hin zur Vermeidung von Prozessrisiken durch aufwendiges, oft kompliziertes Hantieren vor Ort. Daneben entfallen Reinigungsarbeiten am Sensor, wie etwa am Schauglas des Deckels, der vor der Umrüstung manuell gereinigt und lesbar gehalten werden musste.

Autarke Vorreiter: Einer der ersten Anwender der neuen, autarken Füllstandsensoren VEGAPULS Air 23 war 2020 das niederländische Unternehmen DS Smith De Hoop B.V.

Drahtlos mehr Sicherheit auf Halde

Bei einer Hackschnitzelhalde befindet sich in aller Regel eine bewegliche Messstelle unterhalb ihres „Verteilerarmes“. Mit der Möglichkeit, hier die Messwerte durch Umrüstung auf einem neuen Display drahtlos abzurufen, kann diese Messstelle sehr einfach aus der Ferne bedient werden. Der mühsame Weg über die Konstruktion entfällt, zudem kann an dieser Stelle, im Außenbereich und bei freier Sicht, die drahtlose Kommunikation leicht auch größere Entfernungen von bis zu 70 Metern erreichen. Das Überwachen, Bedienen und viele Wartungsaufgaben an der Halde werden deutlich sicherer und schneller. Für die Anwender zählt aber besonders, dass ihre Arbeit komfortabler und bequemer wird. Konkret ist die Unfallgefahr beim Erklimmen hoher Behälter ebenso gebannt wie das Risiko, dass Gegenstände wie Schraubdeckel oder Werkzeuge in die Tanks und Behälter hineinfallen könnten und Prozesse zum Stillstand bringen – ganz davon abgesehen, dass Schmutz oder Fremdgegenstände beim Einstecken von Kabeln zu Problemen führen können.

Funkbasierte Sensoren füllen die Lücke

Sind nur gelegentliche Messungen wie etwa an mobilen IBC (Intermediate Bulk Container) oder Flusspegelmessungen nötig, bietet Vega zur durchgängigen Messdatenerfassung ihre VEGAPULS Air-Radarsensoren an. Gerade mobile oder weit entfernte Messstellen gehören zu den größten Hürden auf dem Weg zur durchgängigen Produktions- und Lieferkette. Auf Basis ihrer bewährten 80 GHz-Radartechnologie schließt Vega diese Lücke mit sicheren, autarken Füllstandsensoren. Im Vordergrund stehen dabei Energieeffizienz und ideal aufeinander abgestimmte Komponenten, so dass das Ergebnis einen zuverlässigen und autonomen Betrieb für zehn Jahre und mehr gewährleisten kann.

Ein Anwendungsbeispiel im Fokus

Einer der ersten Anwender im Bereich Papierproduktion war 2020 das niederländische Unternehmen DS Smith De Hoop B.V.. Zum Einsatz kamen VEGAPULS Air 23, die seither zuverlässig die Füllstände in den IBC überwachen. Dank Radar ist an den IBC eine Messung von außen möglich. Das Kunststoffgehäuse muss also nicht geöffnet oder modifiziert werden, um die Sensoren mit wenigen Handgriffen dauerhaft zu installieren. DS Smith erhält die Messdaten zu den jeweiligen Flüssigkeitsständen unabhängig vom Standort ihres IBC. Der fest eingestellte Messbereich liegt bei 1,2 Metern und der Mess- und Übertragungsintervall bei sechs Stunden. Selbst aufeinandergestapelt erfassen die Vega-Sensoren an jedem einzelnen Behälter mehrfach pro Tag den aktuellen Füllstand und die Position – und übermitteln diese Daten per Funk in die Cloud. Via Mobilfunk (NB-IoT/LTE-M1) können die Messdaten zudem an die zentrale Leitstelle oder alternativ an die Vega-Logistik-Software VEGA Inventory System übertragen werden.

DS Smith verwendet eine Vielzahl unterschiedlicher Chemikalien. Dank der Sensorlösung an den IBC kommt der Nachschub nun auf den Punkt genau passend. Aufwendiges Nachschauen oder manuelle Bestellvorgänge gehören der Vergangenheit an. Überzeugt ist das Unternehmen jedoch vor allem vom unkomplizierten Einbau der Systeme. „Es sind wirklich nur wenige Handgriffe, die wir verrichten mussten, bevor die Daten sicher in der Zentrale ankamen“, berichtet Ralf Höll, der zuständige Vega-Produktmanager. „Die Lösung war preiswerter, sicherer und vor allem einfacher als erwartet.“

Smarte Zukunft

Doch wie sieht die Zukunft der Papierindustrie aus? Im Anlagen- und Maschinenbau haben längst IO-Link-Sensoren die Prozesse erobert. Auch für alle Standardanwendungen in der Papierindustrie sind daher Vega-Produktserien mit IO-Link eine geeignete Lösung. Sie stehen für einfache Verdrahtung, digitale Kommunikation bei gleichzeitigem Monitoring sowie einfachstem Sensoraustausch unter Beibehalt aller vorhandenen Parametrierungen. Nicht immer bieten diese kompakten Sensoren der BASIC-Linie baulich alle Vorteile der klassischen Vega-Sensoren der PRO-Linie – wie höchste Temperaturbereiche, umfassende Prozessanschlüsse oder sämtliche verfügbaren Gehäusematerialien. Daher wird Vega speziell für anspruchsvolle Messaufgaben zukünftig Zweileiter-Ethernet-Sensoren mit APL, Advanced Physical Layer, anbieten, die digitale Protokolle wie Profinet oder EtherNet/IP ermöglichen. Mit dieser Technologie wird die Digitalisierung aller Prozesse, von einfach bis hochkomplex, in allernächster Zukunft Realität.

Einfache Umsetzung

Intelligenter bedeutet nicht komplizierter. Im Gegenteil. Mit den digitalen Daten und Werten an den richtigen Stellen lassen sich Papierproduktionsanlagen transparenter und verständlicher überwachen, steuern und dabei optimieren. Weil Ressourceneinsparungen, geringere Wartungskosten oder Just-in-time-Logistik entscheidende Bausteine auf dem Weg zu einer effizienteren Papierproduktion sind, gehören Füllstand- und Drucksensoren zu den zentralen Schlüsseln auf diesem Weg. Vega-Sensoren sind deshalb schon heute so ausgelegt, dass sie Prozesse nicht nur intelligenter überwachen und miteinander verbinden, sondern auch die Arbeit dahinter einfacher machen.