Advantech iDAQ – modułowy system akwizycji danych dla przemysłu

Elastyczność jako klucz do skutecznej akwizycji danych

Współczesne projekty przemysłowe, badawcze i laboratoryjne stawiają przed inżynierami coraz większe wymagania w zakresie pomiarów, analizy danych oraz integracji systemów. Niezależnie od tego, czy chodzi o testowanie podzespołów elektronicznych, monitorowanie infrastruktury krytycznej, badania środowiskowe czy kontrolę procesów produkcyjnych, fundamentem każdego rozwiązania pozostaje niezawodny system akwizycji danych (DAQ – Data Acquisition).

Jednym z największych wyzwań na etapie projektowania jest wybór odpowiedniej platformy pomiarowej. Decyzja ta wpływa nie tylko na realizację bieżących wymagań, ale również na możliwość przyszłej rozbudowy systemu. Liczba kanałów, częstotliwość próbkowania, kompatybilność z różnymi typami czujników, sposób komunikacji czy lokalizacja urządzeń pomiarowych to tylko część parametrów, które należy uwzględnić. Równie ważne są koszty wdrożenia, czas potrzebny na integrację oraz możliwość skalowania rozwiązania wraz z rozwojem projektu.

Odpowiedzią na te potrzeby jest modułowy system iDAQ firmy Advantech, zaprojektowany z myślą o maksymalnej elastyczności i łatwości dostosowania do zmieniających się wymagań użytkowników.

Czym jest system iDAQ?

iDAQ to nowoczesna, modułowa platforma akwizycji danych umożliwiająca budowę systemów pomiarowych dostosowanych do konkretnych zastosowań. Główną zaletą rozwiązania jest możliwość dowolnego dodawania i wymiany modułów wejść i wyjść, co pozwala tworzyć konfiguracje idealnie dopasowane do potrzeb projektu.

Architektura systemu została opracowana w taki sposób, aby użytkownik mógł rozpocząć pracę od niewielkiej konfiguracji, a następnie rozbudowywać ją wraz ze wzrostem wymagań. Dzięki temu przedsiębiorstwa nie muszą wymieniać całej infrastruktury pomiarowej przy każdym nowym projekcie lub zwiększeniu skali działalności.

Rozwiązanie oparte na komputerze przemysłowym

Pierwsze podejście wykorzystuje obudowy iDAQ-934 lub iDAQ-938 współpracujące z komputerem przemysłowym za pośrednictwem interfejsu USB 3.0 o przepustowości 5 Gb/s. Taka architektura zapewnia dużą elastyczność konfiguracji i łatwe skalowanie systemu.

W praktyce użytkownik może zastosować przemysłowy komputer typu BOX PC lub komputer IPC montowany na szynie DIN. Dzięki technologii Plug & Play rozbudowa infrastruktury jest wyjątkowo prosta. Co istotne, możliwe jest połączenie kilku obudów w jeden system, co pozwala znacząco zwiększyć liczbę obsługiwanych kanałów pomiarowych.

Takie rozwiązanie sprawdza się szczególnie tam, gdzie istotna jest duża moc obliczeniowa oraz możliwość łatwej rozbudowy stanowiska testowego.

Samodzielny system typu stand-alone

Drugie podejście wykorzystuje kontroler AMAX-5580 współpracujący z obudową iDAQ-964 poprzez magistralę PCIe. Rozwiązanie to stanowi kompaktowy system typu edge computing, który może pracować niezależnie od zewnętrznego komputera.

Dzięki niewielkim rozmiarom całość może zostać zamontowana bezpośrednio w szafie sterowniczej na szynie DIN. System oferuje jednocześnie możliwość współpracy z urządzeniami EtherCAT, co znacząco zwiększa jego funkcjonalność w środowiskach przemysłowych.

Takie rozwiązanie szczególnie dobrze sprawdza się w aplikacjach terenowych, gdzie kluczowe znaczenie ma odporność na trudne warunki środowiskowe i możliwość pracy w szerokim zakresie temperatur.

Monitorowanie konstrukcji mostowych i analiza drgań

Jednym z przykładów zastosowania jest system przeznaczony do dynamicznej analizy modalnej konstrukcji mostowych.

Mosty są stale narażone na oddziaływanie ruchu drogowego, wiatru, drgań sejsmicznych oraz pracy maszyn znajdujących się w ich otoczeniu. Długotrwałe występowanie drgań o częstotliwościach zbliżonych do częstotliwości własnych konstrukcji może prowadzić do kumulacji energii i stopniowej degradacji obiektu.

W takim zastosowaniu wymagane było:

• monitorowanie 32 czujników drgań,
• jednoczesne próbkowanie 10 kS/s,
• lokalne przetwarzanie danych,
• komunikacja Ethernet,
• obsługa aplikacji tworzonych w Pythonie,
• odporność na zmienne warunki atmosferyczne.

W projekcie wykorzystano kontroler AMAX-5580, obudowę iDAQ-964 oraz moduły iDAQ-801 przeznaczone do pomiaru dźwięku i drgań. Taka konfiguracja pozwala prowadzić ciągły monitoring stanu konstrukcji i wykrywać potencjalne zagrożenia na bardzo wczesnym etapie.

Bogaty wybór modułów wejść i wyjść

Jedną z największych zalet platformy iDAQ jest szeroka gama dostępnych modułów.

Użytkownik może wybierać spośród modułów obsługujących:

• wejścia i wyjścia cyfrowe,
• sygnały TTL,
• przekaźniki półprzewodnikowe,
• pomiary napięcia i prądu,
• czujniki temperatury RTD, termopary,
• akcelerometry i czujniki drgań IEPE,
• analogowe wejścia i wyjścia wysokiej rozdzielczości.

W zależności od modelu możliwe jest osiągnięcie częstotliwości próbkowania nawet 1 MS/s przy rozdzielczości 16 bitów lub 256 kS/s przy rozdzielczości 24 bitów. Dzięki temu system może być wykorzystywany zarówno w prostych aplikacjach procesowych, jak i zaawansowanych systemach badawczo-pomiarowych.

Szybsze wdrożenie dzięki DAQNavi SDK

Oprócz sprzętu Advantech dostarcza środowisko DAQNavi SDK, które znacząco skraca czas tworzenia aplikacji pomiarowych. Pakiet obejmuje sterowniki, biblioteki programistyczne, przykłady oraz narzędzia konfiguracyjne dostępne dla systemów Windows, Linux i ARM.

Programiści mogą korzystać z interfejsów API dla języków C, C++, C#, Python, Java, MATLAB czy LabVIEW, dzięki czemu integracja z istniejącymi systemami automatyki przebiega znacznie szybciej. Dodatkowo narzędzia Navigator oraz DNDEV umożliwiają konfigurację urządzeń, aktualizację firmware'u, kalibrację oraz zdalne zarządzanie modułami.

Podsumowanie

Advantech iDAQ to nowoczesna platforma akwizycji danych zaprojektowana z myślą o elastyczności, skalowalności i łatwości integracji. Dzięki modułowej konstrukcji użytkownicy mogą budować rozwiązania dopasowane do konkretnych zastosowań – od laboratoriów badawczych i produkcji półprzewodników po monitoring infrastruktury krytycznej i zaawansowane systemy diagnostyczne.

Połączenie wydajnego sprzętu, szerokiej gamy modułów pomiarowych oraz rozbudowanego środowiska DAQNavi sprawia, że iDAQ stanowi kompleksową platformę dla firm poszukujących niezawodnego i przyszłościowego systemu akwizycji danych.