BLACK-BOX 2可直接安装在开关柜中，多种接口保证了在不同SPS装置上的连接

从许多方面来看，SPS信号的长时间记录不仅意义重大，而且往往是迫切需要的。除了发现偶尔发生的故障之外，利用存档的测量数据还可以澄清其他决定性的问题。

印刷机上的变速箱损坏，美容产品制造中装错了材料，灌装设备大量出废品，这些生产过程中的责任由谁来承担？谁又必须为所出现的损坏后果负责任？一般情况下，只有在故障可以迅速识别同时也可以迅速排除的情况下，机器与设备的可使用性和生产率才有保证。售后服务人员通常缺少决定性的信息：SPS信号在时间上的具体信号过程。假如现在能回顾一下数据历史就好了。只有利用这种信息，才能对复杂的逻辑错误或者偶尔发生的故障进行分析。

这是一种对制造设计人员也有帮助的功能。设计人员需要对自己设备的功能在时间上的顺序概况有一个清楚的了解，才能发现并尽量减少比如机器不必要的空转时间。由于在生产中通常受到故障应答和迅速恢复运转的时间压力所迫，例如临时发生的故障，只有在SPS的“所有”信号的确按其时间顺序做了记录并且随时可以显示出来时，才能有效地发现。

人们经常采用编程的方式来掌控此类难题，但为此必须将现有的SPS程序加以修改，可这又成了新的故障源，而且也花费时间。电子研发方面的线性记录仪或者传统的逻辑分析仪是远远不够的。各种测量导线必须先非常麻烦地连接到设备上，才能采集到所需要的信号。所以，即便此类仪器在采集SPS信号时也并非特别方便。记录仅限于SPS的输入输出端。内部的各种变量，如动态信号、数据块、计数器和计时器从外部是无法进行分析的。

“传统”方案已期满退役

现代的SPS编程软件虽然在故障诊断时借助于状态显示向用户提供支持，但用户通常并不能发现是哪种故障原因导致了停机，因为这期间其他设备状态也可能做过调整了。此外，许多用户也不可能把他们的编程器或笔记本电脑以多少个星期甚至几个月放在设备上不加照管。

图1  坚固耐用的铝外壳保护着整套计算机系统

AUTEM以逻辑分析仪SPS-Analyzer pro提供了一种便于操作的方案，可以在设备正常运行期间对SPS信号进行采集。Analyzer pro通常可以安装在PC/PG上，必要时可在设备上现场使用。

但在实践上信号往往必须在极长的时间段（数个月）内无一遗漏地全部记录下来，直到查找的故障出现为止。为此需要有一台专用的采集计算机，该计算机可以数周或者可能的话永远无人照管地留在设备上。BLACKBOX 2是一种超紧凑型微型PC，由于尺寸小（195 mm ×268 mm×80 mm），可直接安装在开关柜里。整套计算机系统内置于一个结实的铝制外壳里（见图1）。计算机运行不需风扇，可以安装在比较恶劣的环境中，比如安装在由于灰尘和脏污使传统的计算机无法使用的地方。数据的采集利用SPS-Analyzer pro 5这一特殊型号，它增加了一些用以完全自给式地做长时间记录的特殊功能。与SPS的连接采用相应的编程接口或自动化网络。过程数据现在可以在极长时间段内无一遗漏地连续记录下来并归档保存（见图2）。内置硬盘的记录容量一般为3年以上。

图2  连续记录SPS的变量帮助查找故障：称重系统上的压力监控

该系统在技术上设计得当，可以自给自足地运行，无需附加外围设备。内置的“看门狗”（Watchdog）确保设备在记录发生故障时自动重新补救。运行状态可以随时从外部经过无电位信号化触点进行查询和调用。

售后服务采用远程操作

在自动重新补救之后，机器立即设法继续进行记录。由于有这种额外的运行安全，实际上保证了在极长时间内无一遗漏的连续记录。达到记录容量极限时，最老的信号文件自动清除，为新的信号文件腾出位置。该装置配备有各种通用的PC接口（见图3）。比如可以直接装备PCI插卡。这样比如可以保证在SIMATIC S7上用MPI/PROFIBUS的CP5611实现高性能的总线连接，或者在Schneider控制装置上用Modbus Plus的PCI-85实现总线连接。键盘、鼠标和显示器必要时可以直接连接。

图3  多种接口保证了在不同SPS装置上的连接

外部电压不成问题

经过网络链接（LAN）的远程控制，从任意一台PC均可提供全新的远程维护。为此所需要的软件包含在供货范围之内。机器内置有DFü拨号连接（MODEM）或者INTERNET（VPN）。这样，用户可以随时，也可以在记录运行当中，对已经存档的数据进行调用。

图4  这样细节可以看得一清二楚：在分析处理信号记录时测量时差

负责数据记录的软件SPS-Analyzer pro 5原则上也可以在任何一台商业通用的PC或编程器上在MS Windows下面使用。过程数据经过标准化的SPS接口或者自动化网络进行采集，例如在SIMATIC S7上用MPI接口，或者用以太网TCP/IP。这样，编程器或者操作PC与SPS连接就可以直接使用了。

其次，利用PC许可证可以对Box里记录的数据进行分析处理，或者可以加以制备，用于文件记录之目的。采用CSV或HTML格式的输出功能可以用别的程序（比如Excel）对数据进行继续处理。为了对记录的数据进行调查，程序拥有广泛的查找和计时功能。利用查找功能，可以迅速发现重要的触发结果、某些检测位（Bitmuster）或是特殊的脉冲边缘（Flanken）。通过改变时基，某些部位上的信号走向可以延伸，这样也可以看清具体的细节（见图4）。在复杂的生产设备上，常常使用不同制造厂家的SPS系统，比如SIMATIC S5/S7和Pilz安全控制装置。同时，这些单个控制组件在时间上协调正确的工作方式，必须保证整个生产过程顺利进行。SPS-Analyzer pro 5允许对不同的SPS控制装置的信号同时进行采集。由于接口充足，黑匣子BLACKBOX也可以同时对来自多个不同的SPS控制装置的信号数据进行采集。SPS上并非始终保有对故障查找有意义的信号。本方案提供一种专用的测量转接器，也就是“AD USB-Box”（见图5）。这样，除了SPS信号之外，SPS-Analyzer pro 5同时还可以记录外部的电压和电流。

图5  外部信号的采集可以利用USB和记录匣子进行

黑匣子可以简单地连接到采集计算机的USB接口上。利用黑匣子BLACKBOX进行长时间过程数据记录存档的用途非常广：它对设备和机器的制造厂家和用户同样令人感兴趣，因为采得的数据既可用于故障查找，也可用于设备运行状态和过程的文件记录。这样，维修、设计和质量保证都能得到有关设备的重要信息。而用户则拥有了“SPS运行记录仪”。