Die Klingele Papierwerke sind Hersteller von  Wellpappenrohpapieren und Verpackungen. Hauptstandort in Norddeutschland ist das Werk Delmenhorst. Dort wird seit Anfang 2012 schrittweise ein neues System zur Erfassung und Visualisierung der Prozessdaten aufgebaut. Bis dahin waren Datenerfassung und Visualisierung steuerungsseitig implementiert, Daten wurden wie programmiert vorgehalten, je nach Bedarf als Aktualwerte, als Kurzfrist-Statistik oder Wochendurchschnitt. Langfrist-Statistiken gab es nicht, und jede Stromunterbrechung barg das Risiko des Datenverlusts.Da diese Lösung den Anforderungen nicht mehr gerecht wurde, formulierte Klingele das Ziel, die Prozesswerte dauerhaft in einem Datenbanksystem vorzuhalten. Damit würden flexible Analysen auf der gewonnenen Datenbasis möglich; mit entsprechenden Bedienoberflächen wären auch Periodenvergleiche oder Berichte über lange Zeiträume zu erstellen.

Weitere Vorgaben waren die Integra-tion der vorhandenen Struktur – zehn Wago-Steuerungen und zwei Simatic S7 von Siemens – sowie das Wissen im eigenen Haus, denn wie bislang sollten die zuständigen Mitarbeiter das BDE-System selbstständig erweitern können.

Absage an Einzellösungen

Konsequent bis zum Schluss gedacht, bedeutet dies den möglichst weitgehenden Verzicht auf Einzellösungen und proprietäre Schnittstellen. Auch Lizenzmodelle müssen so gestaltet sein, dass sich ‚mal eben‘ ein neues Gerät einbinden oder ein neuer Arbeitsplatz einrichten lässt. Entschieden hat sich Klingele letztlich für ein Erfassungssystem über die OPC-Schnittstelle. Dabei bündelt ein zentraler Server die von den verschiedenen Geräten gelieferten Daten und leitet sie weiter. „OPC war aber von uns nicht als Kriterium ausgeschrieben“, sagt Wilfried Rodehau, bei Klingele Delmenhorst verantwortlich für die Steuerungsprogrammierung und gleichzeitig Nutzer der Überwachungssysteme, „wir waren auch für andere Konzepte offen.“

Das Informationsportal Delmenhorst: Die Startseite bietet einen schnellen Überblick über die aktuellen Werte. Über ‚Neuigkeiten‘ sind die Mitarbeiter gerade in der Aufbauphase immer informiert.

© inray

Den Zuschlag erhielt Inray Indus-triesoftware, Anbieter von BDE-Systemen sowie MES und als Partner von Kepware Technologies auch erfahren in Sachen OPC. Sören Rose, Geschäftsführer bei Inray, bestätigt: „Wann immer es darum geht, schnell eine verlässliche Datenerfassung aufzusetzen, ist OPC für uns die erste Wahl. Egal, ob unsere eigenen Projektentwickler damit arbeiten oder, wie bei Klingele, die Endkunden ihr BDE-System selbst warten.“

Der Hauptvorteil von OPC liegt in der zentralen Bündelung der Datenerfassung über Herstellergrenzen hinweg. Dazu muss der eingesetzte OPC-Server die entsprechenden Treiber implementieren. Bei Klingele läuft der ‚KEPServerEX‘ von Kepware mit den Treibern für Modbus und Siemens. Sollten produktionsseitig Steuerungen oder Messwertaufnehmer weiterer Hersteller zum Einsatz kommen, ist der OPC-Server wiederum mit den Treibern für die neuen Protokolle zu erweitern – verfügbar sind über 150 Treiber für alle gängigen Steuerungen.

Alle Vorteile von OPC kommen allerdings nur dann zum Tragen, wenn das übergeordnete System der Datenspeicherung und -auswertung gleichermaßen flexibel ist. Sammelt beispielsweise eine Stand-alone-OEE-Lösung die benötigten Daten autark, nützt die Flexibilität in der Prozesskommunikation wenig: Bei einem neuen Projekt wie etwa einem Energie-Monitoring würde die Entscheidung vermutlich auf eine zweite Stand-alone-Lösung fallen.

Anders die systemunabhängige Erfassung bei Klingele: Bei neuen Pro-jektideen lassen sich zusätzliche Erfassungskanäle einfach im OPC-Server projektieren. So entsteht eine zentrale Datenbasis, aus der sich neue, bei erster Projektplanung noch gar nicht benötigte Informationen gewinnen lassen. „Vieles, was heute unter dem Stichwort ‚Industrie 4.0‘ läuft, findet auf diese Weise in unseren Projekten schon seit Jahren statt“, sagt Sören Rose von Inray. Auf Basis der Erfassung über OPC sind alle Daten wie Prozess- und Verbrauchswerte, Energiedaten oder Raumklimawerte zentral gespeichert und lassen sich frei miteinander verknüpfen.

Ein weiteres, in umfangreichen Projekten nicht zu unterschätzendes Plus ist die freie Benennung der SPS-Datenpunkte als ‚Tags‘ im OPC-Server. Clientseitig muss sich der Projektentwickler keine Adressen merken, sondern kann beispielsweise über ‚Wetterstation Nordseite – Temperatur‘ den Datenpunkt als Tag ansprechen. Auch bei mehreren tausend angebundenen Datenpunkten behält der Entwickler so den Überblick.

Datentransport: Vom OPC-Server in die Datenbank

Der Weg der Daten führt bei Klingele aus dem OPC-Server über den OPC-Router in den SQL-Server von Microsoft. Der OPC-Router von Inray arbeitet als Verteiler der Daten: vom OPC-Server in die Datenbank, und, falls nötig, auch in die umgekehrte Richtung, oder für Datenexporte ins Excel-Format, für Status-E-Mails oder für Weiterleitungen ins ­SAP-System. Auch Synchronisierungen verschiedener Datenbestände sind möglich. Über eine grafische Konfigurationsoberfläche erstellen die Projektentwickler neue Verbindungen per Mauszug. Der OPC-Router transportiert die Daten zum richtigen Zeitpunkt dorthin, wo sie benötigt werden. Die Zahl der Verbindungen und Transfers ist dabei ebenso wenig ­limitiert wie im OPC-Server.

Die Energiezentrale liefert einen Überblick über den Dampfkessel. Sofern der Projektentwickler es gestattet, könnten Bediener zur Laufzeit auch weitere Historien im Chart zuschalten.

© inray

Die zentrale Bedienoberfläche, das webbasierte ‚Produktionsportal‘, stellt bei Klingele der ‚Factory Application Server‘ von Inray zur Verfügung. Mit Standardmodulen für Visualisierung und Energie-Monitoring in Betrieb genommen, haben Inray-Ingenieure die Einführungsphase begleitet. Die Gestaltung der Oberflächen erfolgte nach den Vorstellungen von Klingele. Auf mehr als dreißig Seiten lassen sich die wichtigsten Prozesswerte der Produktionsanlagen abrufen, Verbrauchs- und Klimadaten stehen in der Rubrik ‚Gebäudetechnik‘ als Aktualwerte und Historien im Chart zur Verfügung. Da die Zahl der Anlagenbilder unbeschränkt ist, können neue Ideen jederzeit umgesetzt werden – nicht nur in Delmenhorst, sondern inzwischen bereits in drei weiteren Werken.

Für die Anwender, vom Bediener bis zum Produktionsverantwortlichen, präsentieren sich die Daten auf einer einheitlichen Oberfläche, die vom PC am Schreibtisch aus ebenso aufgerufen werden kann wie mobil, etwa vom Tablet-PC. Reine HTML5-Technologie ohne Browser-Plug-ins sorgt für Gerätekompatibilität.

Sowohl die Aktualwert-Darstellung als auch die Statistiken lassen die Klingele-Mitarbeiter Maßnahmen zur Verbesserung von Produktqualität und zur Minimierung von Verlusten ergreifen: Beispielsweise wurde eine Produktions-halle „umgenutzt“ – statt Maschinen sollten hier nun Wellpappe und Roh-materialien lagern, die empfindlich auf Klimaschwankungen reagieren: Wird es zu warm, trocknet die Oberfläche, und der Bogen wellt sich. Aus der Messung der Temperaturschwankung in Verbindung zur Sonneneinstrahlung ergab sich das Abkleben der Glasflächen in den Dächern als Lösung. Nach Aufbringen der entsprechenden Folie ist das Hallenklima bereits ausreichend stabil für die Lagerung des empfindlichen Materials. Eine aufwendige zusätzliche Klimatisierung ist nicht nötig. Die erfassten Daten haben in diesem Beispiel geholfen, die optimale Entscheidung für die Investition zu treffen.

In der Produktion selbst helfen die Informationen aus dem BDE-System Tag für Tag, hohe Qualität zu produzieren. Wilfried Rodehau dazu: „Wellpappe ist ein Naturprodukt. Die Eigenschaften schwanken nach Lieferant, nach den verwendeten unterschiedlichen Papieren.“ So kann in der Produktion der Einsatz von mehr oder weniger Leim, größeres oder geringeres Vorwärmen – von oben oder von unten – deutlichen Einfluss auf die Produktqualität haben. Da die erfassten Daten sofort im Produk-tionsportal zur Verfügung stehen, können die Mitarbeiter direkt vergleichen, wie und mit welchem Resultat frühere Chargen gefahren wurden, und die Prozessparameter entsprechend anpassen. Das Produktionsergebnis wird gleichmäßiger, und die Verluste durch Ausschuss sinken.

Unterm Strich bildet die Datenerfassung über OPC die Basis für diese und alle weiteren Maßnahmen, die nach regelmäßiger Auswertung der gewonnenen Informationen ergriffen werden – für kontinuierliche Verbesserungen in der Produktion.

Autor: Hanjo Schlüter ist technischer Redakteur bei Inray Industriesoftware in Schenefeld.

Die Klingele-Gruppe

Die Klingele Papierwerke stellen Well­pappenrohpapiere und Verpackungen aus Wellpappe her. Weltweit gehören der Gruppe 13 Herstellungs- und Verarbeitungswerke, zwei Papierwerke und ein Heizkraftwerk an. In Deutschland beschäftigt Klingele über 1000 Mitarbeiter und produziert mehr als eine halbe Milliarde Quadratmeter Wellpappe im Jahr. Am Delmenhorster Hauptstandort in Norddeutschland produziert das Unternehmen Transport- und Verkaufsverpackungen für den gesamten norddeutschen Raum – Wellkisten, Stanzverpackungen sowie vorgeklebte Faltschachteln in allen Formen und Größen, bedruckt und unbedruckt.