Zunehmende Komplexität der automatisierten Systeme sowie erhöhter Zeitdruck bei der Inbetriebnahme und Wartung solcher Anlagen prägen heute den industriellen Alltag. Eine hohe Verfügbarkeit und Produktivität von Maschinen und Anlagen ist jedoch nur dann gewährleistet, wenn Fehler schnell erkannt und behoben werden können. Dabei ist entscheidend, dass ein möglichst großer Anteil aller denkbarer Fehler diagnostizierbar und der Aufwand für die Projektierung der Diagnose so gering wie möglich ist. Dem Servicepersonal fehlt in der Regel eine entscheidende Information: Der konkrete zeitliche Signalverlauf der SPS-Signale. Nur mit dieser Information lässt sich die Ursache komplexer Logikfehler oder das Auftreten sporadisch auftretender Fehler analysieren. Auch der Fertigungsplaner braucht eine genaue Übersicht über die zeitliche Abfolge von Funktionen in seiner Anlage, um z.B. unnötige Totzeiten in seiner Maschine erkennen und eliminieren zu können. Da der Zeitdruck bei der Produktion in der Regel zum Fehlerquittieren und schnellen Weiterfahren zwingt, können z.B. sporadische Fehler nur effizient gefunden werden, wenn alle Signale der SPS in ihrem zeitlichen Verlauf aufgezeichnet und jederzeit dargestellt werden können.
Klassische Lösungswege
Oft wird mit Programmiertricks versucht, derartige Problemstellungen in den Griff zu bekommen. Hierzu muss aber das bestehende SPS-Programm geändert werden, was wiederum eine Fehlerquelle darstellt und Zeit kostet. Auch Linienschreiber oder herkömmliche Logikanalysatoren aus der Elektronikentwicklung sind unzureichend. Diverse Messleitungen müssen hier erst umständlich an die Anlage angeschlossen werden, um die gewünschten Signale erfassen zu können. Auch diese bieten also keinen speziellen Komfort zur Erfassung von SPS-Signalen. Die Aufzeichnung ist beschränkt auf Ein- und Ausgänge der SPS. Interne Variablen, wie z.B. Merker, Datenbausteine, Zähler und Timer können von außen nicht analysiert werden. Moderne SPS-Programmiersoftware bietet dem Anwender zwar Unterstützung bei der Fehlerdiagnose mit Hilfe von Statusanzeigen, der Anwender kann hier aber in der Regel nicht erkennen, welche Störursache einen Stillstand verursacht hat, da sich inzwischen andere Anlagenzustände eingestellt haben können. Darüber hinaus ist es vielen Anwendern nicht möglich, ihre Programmiergeräte bzw. Notebooks mehrere Wochen – oder sogar Monate – unbeaufsichtigt an der Anlage zu lassen.
Elegante Lösung
Mit dem Software-Logikanalysator SPS-Analyzer pro bietet Autem eine leicht zu bedienende Lösung, SPS-Signale während des laufenden Betriebes einer Anlage zu erfassen. Der SPS-Analyzer pro wird in der Regel auf einem PC/PG installiert und bei Bedarf vor Ort an der Anlage eingesetzt. In der Praxis jedoch müssen die Signale oft über sehr lange Zeiträume (mehrere Monate) lückenlos protokolliert werden, bis der gesuchte Fehler eintritt. Dafür ist ein spezieller Erfassungsrechner vonnöten, der wochenlang oder möglicherweise dauerhaft unbeaufsichtigt an der Anlage verbleiben kann. Mit der neu entwickelten Blackbox2 bietet Autem einen ultrakompakten Mini-PC, der sich aufgrund der geringen Abmessungen (BxTxH: 195x268x80mm) direkt im Schaltschrank integrieren lässt. Das komplette Rechnersystem ist in einem massiven Aluminiumgehäuse integriert. Ein lüfterloser Betrieb gestattet auch den Einbau in einer raueren Umgebung – z.B. dort, wo Staub und Schmutz den Einsatz eines herkömmlichen Rechnersystems unmöglich machen. Die Datenerfassung erfolgt mit einer Spezialversion des SPS-Analyzer pro5, die um einige Sonderfunktionen zur vollkommen autark ablaufenden Langzeitaufzeichnung erweitert wurde. Die Ankopplung an die SPS erfolgt über die jeweilige Programmierschnittstelle oder ein Automatisierungsnetzwerk. Die Prozessdaten lassen sich jetzt kontinuierlich über sehr lange Zeiträume lückenlos aufzeichnen und archivieren. Die Aufzeichnungskapazität der eingebauten Festplatte beträgt in der Regel mehr als drei Jahre. Die Blackbox ist technisch so ausgelegt, dass sie autark und ohne zusätzliche Peripherie lauffähig ist. Ein integrierter \’Watchdog\‘ stellt sicher, dass die Blackbox bei Aufzeichnungsstörungen automatisch rebootet. Der Betriebszustand lässt sich dabei jederzeit von außen über einen potentialfreien Signalisierungskontakt abfragen. Nach einem automatischen Reboot versucht die Blackbox sofort die Aufzeichnung fortzusetzen. Durch diese zusätzliche Betriebssicherheit wird praktisch eine lückenlose Signalaufzeichnung über sehr lange Zeiträume gewährleistet. Nach Erreichen der Kapazitätsgrenze wird automatisch die jeweils älteste Signaldatei gelöscht, um Platz für eine neue Signaldatei zu schaffen. Das Gerät ist mit allen gängigen PC-Schnittstellen ausgestattet. Sie kann beispielsweise direkt mit einer PCI-Steckkarte ausgerüstet werden. Dadurch ist z.B. eine hochperformante Busankopplung mittels CP5611 für MPI/Profibus bei SimaticS7 oder PCI-85 für Modbus Plus bei Schneider-Steuerungen gewährleistet. Tastatur, Maus und Monitor sind bei Bedarf direkt an die Blackbox anschließbar.
Service per \’Fernzugriff\‘
Eine völlig neue Art der Fernwartung bietet die Remote-Steuerung via Netzwerkverbindung (LAN) von einem beliebigen PC aus. Die hierfür erforderliche Software ist im Lieferumfang enthalten. Eine DFÜ-Wählverbindung (Modem) bzw. Internet (VPN) sind bereits integriert. Der Anwender kann somit jederzeit – auch im laufenden Aufzeichnungsbetrieb – auf die bereits archivierten Daten zugreifen. Die für die Datenaufzeichung verantwortliche Software SPS-Analyzer pro5 kann grundsätzlich auch auf jedem handelsüblichen PC bzw. Programmiergerät unter MS-Windows eingesetzt werden. Die Prozessdaten werden über standardisierte SPS-Schnittstellen bzw. Automatisierungsnetzwerke erfasst, z.B. MPI-Schnittstelle bei Simatic S7 oder Ethernet TCP/IP. Ein Programmiergerät oder ein Bedien-PC mit Verbindung zur SPS kann somit unmittelbar genutzt werden. Weiterhin können mit der PC-Lizenz die aufgezeichneten Daten der Blackbox ausgewertet bzw. für Dokumentationszwecke aufbereitet werden. Exportfunktionen im CSV- oder HTML-Format ermöglichen die Weiterverarbeitung der Daten mit anderen Programmen (z.B. Excel). Zur Untersuchung der aufgezeichneten Daten verfügt das Programm über umfangreiche Such- und Zeitmessfunktionen. Mittels der Suchfunktionen können wichtige Triggerereignisse, bestimmte Bitmuster oder besondere Flanken rasch aufgespürt werden. Durch Verändern der Zeitbasis lassen sich Signalverläufe an bestimmten Stellen dehnen, um auch Details sichtbar zu machen.
