Промышленная система сбора данных — серия iDAQ

Модульная система сбора данных Advantech

На начальном этапе проекта инженеры часто сталкиваются с важным решением о выборе подходящей базовой платформы сбора данных. Этот выбор имеет решающее значение, поскольку он влияет на возможности будущего расширения. Важнейшие технические параметры, такие как количество каналов, частота дискретизации, совместимость с типами датчиков и пространственная логистика между блоком сбора данных и местом измерения, являются критически важными. Не менее важны такие факторы, как общая стоимость владения, включая затраты на оборудование и время разработки. 

Выбранная система должна не только отвечать непосредственным потребностям проекта, но и обеспечивать гибкость для адаптации к будущим требованиям. Для таких отраслей, как производство, автомобильные испытания, мониторинг окружающей среды, а также исследования и разработки, возможность быстрой настройки для удовлетворения конкретных требований к испытаниям является решающим преимуществом. Модульная система сбора данных (DAQ) от Advantech, известная как iDAQ, воплощает эту возможность. Его конструкция позволяет легко добавлять или удалять модули, что позволяет адаптировать систему для различных приложений в зависимости от насущных потребностей. Такая универсальность особенно полезна в средах динамического тестирования, где требования могут часто меняться.

Масштабируемая архитектура модульных систем iDAQ Advantech гарантирует, что они могут расширяться вместе с меняющимися требованиями к тестированию, устраняя необходимость в совершенно новых конфигурациях. Такая адаптивность не только экономит время и ресурсы, но и значительно ускоряет цикл разработки. Инвестируя в модульную систему iDAQ, организации могут гарантировать, что их инфраструктура тестирования станет не просто инструментом для решения сегодняшних задач, но и долгосрочным активом, способным адаптироваться к требованиям завтрашнего дня. 

На начальном этапе первостепенное значение имеет выбор в зависимости от планируемой вычислительной мощности и расположения системы сбора данных.

Advantech предлагает два подхода к решению таких задач:

1. Комбинация индустриального компьютера с 4 или 8 слотовыми шасси, такими как iDAQ -934 или iDAQ-938 соединенными через высокоскростные интерфейс USB 3.0 (5 Гбит/с). В роли индустриального компьютера может выступать различные устройства имеющие высокосростной порт USB 3.0, такие как  монтируемый на DIN-рейку IPC UNO -137-V2 с процессором Intel® Atom или NI cRIO контроллер. Этот подход обеспечивает удобство мастабируемости используя технологию "Plug and Play" 

2. Компактное решение ввиде автономного устройства, соединяещего через шину PCIE контроллер AMAX-5580 с блоком расширения шасси iDAQ-964 на четыре слота подключения модулей ввода вывода с одной стороны и возможность подключения EtherCat устройств с другой стороны.    

Подход 1

Такой подход к сбору данных, гарантируя, что система способна адаптироваться к будущим потребностям. Ведь к компьютеру возможно подключить последовательно до 5 шасси. Выбор центра обсчета зависит от конкретных требований проекта, включая вычислительную мощность, обработку данных.  UNO-137-VEGA330 - это начальный уровень.

Подход 2

Контроллер AMAX -5580 обеспечивает надежные вычислительные возможности для требовательных приложений. Такое решение компактно размещается в реке на DIN рейке.

Рассмотрим выбор на конкретных примерах.

Выбор в пользу подхода 1с iDAQ-934 (решение «подключи и работай»)

iDAQ-934 идеально подходит для сред с низким уровнем шума, таких как механические и электрические лаборатории, а также любые производственные мощности для испытаний NVH или полупроводников.

Предположим, нам нужно создать тестер полупроводниковых пластин со следующими требованиями проекта:

• Требования к сбору данных: 8 * аналоговый вход напряжения, 8 * аналоговый выход напряжения, 16 * TTL DI/O.
• Частота дискретизации 100 тыс. отсчетов/с, одновременно
• Язык программирования: C#
• Обработка данных на месте
• Передача данных/результатов анализа через Ethernet

Тестирование полупроводниковых пластин — решающий этап производства полупроводниковых устройств. Это выполняется с помощью испытательного оборудования, называемого зондом пластин. Процесс тестирования пластин можно обозначить по-разному: окончательный тест пластины (WFT), электронная сортировка кристаллом (EDS) и проверка цепи (CP).

Для этого проекта требовались современные устройства сбора данных для активации пластин и измерения их электронных характеристик. Решение Advantech включало в себя высокую частоту дискретизации, индивидуальные карты аналогового ввода и удобный комплект разработки программного обеспечения, отвечающий техническим требованиям.

Решение в этом случае будет состоять из следующих частей.

Это комплексное решение эффективно контролировало затраты и сокращало время разработки машин для тестирования пластин интегральных схем.

Выбор в пользу подхода 2 с iDAQ-964 (автономное решение «все в одном»)

Эксплуатационные пределы температуру от -10 до 60°C подходят для наружного применения, в утепленном корпусе, например, для мониторинга железных дорог, испытаний на усталость ветряных турбин, определения деформации металлических конструкций.

Предположим, нам нужно создать тестер динамического анализа со следующими требованиями проекта:

• Тип измеряемого сигнала: Вибрация, 32 датчика
• Частота дискретизации 10 тыс. отсчетов/с, одновременно
• Язык программирования: Python
• Обработка данных на месте
• Передача данных/результатов анализа через Ethernet
• Широкий температурный диапазон
  
  

Мониторинг состояния моста жизненно важен и необходим для обеспечения его безопасности и долговечности. Вибрация моста, вызванная движением транспорта, ветром, землетрясениями или работающими поблизости машинами, представляет серьезную угрозу для моста. Если волновой рисунок вибрации окажется естественным режимом вибрации моста, энергия будет продолжать накапливаться и не сможет рассеиваться. В конечном итоге это приведет к серьезному повреждению моста. В этом случае используется распределенная система сбора данных Advantech, которая обеспечивает мониторинга состояния моста. 

Решение в этом случае будет состоять из следующих частей.

Ответы для разработчиков программного обеспечения

Во всех решениях упоминался DAQNavi. DAQNavi — это всеобъемлющий пакет программного обеспечения, предназначенный для помощи программистам в создании прикладных программ для плат и устройств сбора данных Advantech. Этот интегрированный набор инструментов включает драйверы, SDK, учебные пособия и утилиты. Его интуитивный дизайн гарантирует, что даже новички смогут быстро ознакомиться с использованием оборудования и программирования сбора данных с помощью удобной утилиты «Advantech Navigator». Пакет предлагает 52 примера программирования для демонстрации функций в различных сценариях применения.

DAQNavi совместим с широким спектром операционных систем (ОС), обычно используемых в проектах автоматизации. Функции API остаются одинаковыми для разных ОС, что позволяет пользователям переключаться между операционными системами без необходимости изменять существующие программы. DAQNavi обновлен для бесперебойной работы с последними версиями Windows, вплоть до Windows 10/11, как в 32-битной, так и в 64-битной конфигурациях. Помимо Windows, DAQNavi предлагает поддержку Linux благодаря своей природе с открытым исходным кодом и универсальности, охватывая основные дистрибутивы, такие как Ubuntu, Fedora, Debian и Redhat. DAQNavi поддерживает модульную систему iDAQ, а также все Advantech PCI/PCI Express. карты и USB-устройства сбора данных.

Для тех, кто знаком с LabVIEW, ведущей средой графического программирования для измерения и автоматизации, DAQNavi предлагает бесшовную интеграцию, благодаря чему пользователям невероятно просто начать использовать ее возможности. DAQNavi представляет два метода программирования для энтузиастов LabVIEW: Express VI и Polymorphic VI. Express VI значительно упрощает начальные шаги программирования. Включение Express VI в блок-схему LabVIEW запускает простой процесс установки под руководством мастера, позволяющий быстро настроить оборудование без необходимости сложной проводки. Этот метод аналогичен использованию элементов управления .NET в среде Microsoft Visual Studio и идеально подходит для новичков в программировании. Для пользователей, желающих разрабатывать более сложные приложения, опция Polymorphic VI облегчает объединение нескольких VI и соединений, что позволяет создавать расширенные программы. Такая простота интеграции гарантирует, что начало работы с DAQNavi станет для пользователей LabVIEW простым процессом, позволяя им быстро перейти от концепции к реализации.

Дополнительная ценность DAQNavi: Помимо интеграции с LabVIEW, DAQNavi расширяет свою полезность, предоставляя библиотеку классов C++, доступную как пользователям VC++, так и Borland C++ Builder, а также компонент ActiveX для тех, кто работает в Visual Basic, MATLAB, Delphi и BCB. , предлагающий собственную среду программирования. Это включение обеспечивает единый интерфейс вызовов на этих платформах, аналогичный тому, который имеется в библиотеке классов .NET. Кроме того, библиотека классов Java DAQNavi расширяет универсальность пакета, позволяя разработчикам создавать программы Java, независимые от платформы и беспрепятственно работающие в средах Windows и Linux благодаря движку Java. Такая широта поддержки значительно расширяет возможности разработки приложений, предоставляя пользователям надежный набор инструментов для их нужд программирования.

Резюме

Ниже представлены рекомендации по выбору компонентов и дополнений к решениям систем сбора данных — серии iDAQ.

1. Шаг – Модули iDAQ

Начинает выбор решения с выбора модулей iDAQ. Шасси и модули серии iDAQ

Внимание! Не оставляйте пустые слоты. Используйте фиктивный модуль iDAQ для пустого слота (артикул: IDAQ-901-AE).

Учет параметров входного/выходного напряжения, частоты дискретизации, количества каналов и необходимости масштабируемости. Оба шасси iDAQ имеют функцию обнаружения модулей с возможностью горячей замены и устойчивость к вибрации, обеспечиваемую разъемами DB15 (тестировано при случайной вибрации 5GRMS и ударах 30G). 

2. Шаг — шасси, вычислительная платформа и источник питания.

В зависимости от условий эксплуатации и ранее купленных устройств выбирайте между шасси iDAQ-934/938 или iDAQ-964 с автономным контроллером серии AMAX-5580. К шасси iDAQ-934/938 можно последовательно подключить по USB до 4 устройств iDAQ-934/938, тоесть вместе к индустриальному компьютеру возможно подключить 5 шасси. Для обепечения надежности шасси имеют замки фиксирования кабелей на портах USB 3.0. Вам надо будет выбрать сценарий синхронизации данных PFP, используя метки времени данных. Варинты выбора смотрите ниже.

​​​​​​

Оба шасси компактны, имеют высоту всего 10 см и монтируются на DIN-рейку. Оба шасси имеют широкий диапазон входного напряжения: 10–30 В постоянного тока. В качестве источника питания можно выбрать например:

  1. PSD-A40W12   DIN-рейка от переменного тока до постоянного тока 100–240 В 40 Вт 12 В

  2. PSD-A40W24   DIN-рейка от переменного тока до постоянного тока 100–240 В 40 Вт 24 В

Если вы выбираете Stand-alone-решение на базе iDAQ-964, имейте в виду, что возможны разные варианты конфигураций контроллера:

   A. AMAX-5580-C3000A   Контроллер на базе ПК Celeron 3955U, 4G DDR4

   B. AMAX-5580-54000A    Контроллер на базе ПК CORE I5 6300U, 8G DDR4

   C. AMAX-5580-74000A    Контроллер на базе ПК CORE I7 6600U, 8G DDR4

Если вы выберете также Advantech UNO-137 IPC, мы рекомендуем добавить комплект расширения (номер UNO-137-ID1EC ) и 2-портовую плату. USB 3.0, mPCIe ( PCM-24U2U3-BE ). Если вы выберете индустриальный компьютер, то рассмотрите варинт доустановки в него платы хост-контроллера USB 3.0 на шину (PCIex4) (номер продукта: PCE-USB4-00A1E).

Шаг 3. Аксессуары: (кабель и клеммная колодка)

Вам также могут понадобиться следующие кабели или клеммные колодки.

PCL-1010B-1E           Коаксиальный кабель, 1 м
PCL-10162-1E           Кабель DB 62, 1 м
PCL-10162-3E           Кабель DB 62, 3 м
ADAM-3962-AE        DB 62 Клеммная колодка

Шаг 4 — Программное обеспечение

Узнайте больше о комплекте разработки программного обеспечения DAQNavi . 

Связанные товары

iDAQ-934	iDAQ-938	iDAQ-841	iDAQ-821
Модульная DAQ система с 4 слотами	8-слотный USB 3.0 iDAQ базовый блок	8-слотный USB 3.0 iDAQ базовый блок	10kS/s, 16-битный, 4-канальный аналоговый выходной модуль iDAQ
iDAQ-751	PCL-10162-1E	PCL-10162-3E	ADAM-3962-AE
48-канальный TTL DI/O модуль iDAQ	Двойная экранированная кабель с разъёмами DB-62 (1 м)	Двойная экранированная кабель с разъёмами DB-62 (3 м)	Плата проводки DB62 для DIN-рейки
iDAQ-801	iDAQ-731-AE16	iDAQ-763D	iDAQ-815
256kS/s/кан, 24-битный, 4-канальный модуль iDAQ для звука и вибрации	Изолированный DI, 16-канальный изолированный DO модуль iDAQ	16-канальный SSR выходной модуль iDAQ	8-канальный RTD входной модуль iDAQ
iDAQ-817	iDAQ-964	AMAX-5580	UNO-137
200kS/s, 16-битный, 8-канальный модуль iDAQ для аналогового ввода	Промышленный модуль шасси DAQ для AMAX-5000	AMAX-5580 контроллер IPC	V2 компактный интегрированный IPC для DIN-рейки с процессорами Intel® Atom® x6413E и x6425RE
PCM-24U2U3-BE 2	PSD-A40W12	PCL-1010B-1E	DAQNavi
2-портовый USB 3.0, mPCIe, тип USB-A	DIN-рейка AC-DC преобразователь 100-240V 40W 12V	Кабель BNC-BNC, мужской (1 м)	Комплект для разработки программного обеспечения для создания приложений с API для настройки и управления устройствами DAQ.