wersja mobilna
Online: 513 Piątek, 2016.12.02

Raporty

Systemy pomiarowe

czwartek, 06 marca 2008 10:24

Tworzenie zaawansowanych aplikacji pomiarowo-kontrolnych oraz testujących wymaga zastosowania urządzeń pomiarowych, które zestawiane mogą być w systemy o wymaganej wydajności oraz możliwościach w zakresie komunikacji i przetwarzania danych. Szybko rosnące w tym zakresie potrzeby odbiorców z przemysłu i innych branż powodują, że w dystrybucji takich elementów systemów jak karty i moduły akwizycji danych specjalizuje się wielu dostawców krajowych. W raporcie dokonano analizy tego rynku, omawiając jego najważniejszych uczestników i perspektywy rozwoju.

Spis treści » Czym są systemy pomiarowe?
» Oprogramowanie definiuje funkcjonalność
» Raport część 2 - Karty akwizycji danych
» Raport część 3 - Od GPIB do PXI
» PCI oraz PCI Express
» Pokaż wszystko
Raport część 1 - Rynek systemów pomiarowych

W systemie pomiarowym wyróżnić można, oprócz obiektu badanego i źródeł sygnału, szereg elementów. Składają się na niego również czujniki, urządzenia kondycjonowania sygnałów, akwizycji danych oraz duża grupa urządzeń służących do przetwarzania, analizy i wizualizacji wyników pomiarów. W raporcie skupiono się głównie na opisie urządzeń, które służą do przetwarzania sygnałów oraz akwizycji danych.

Aby kompleksowo omówić tę tematykę, jako drugą część artykułu wydzielono opis popularnych kart akwizycji danych. Z kolei w trzeciej, ostatniej części raportu przedstawiono opis najważniejszych magistrali systemów pomiarowych i technologii rozwiązań modułowych.

Czym są systemy pomiarowe?
Rys. 1. Obszary najczęstszego w Polsce wykorzystania omawianych w raporcie systemów pomiarowych (źródło: ankieta redakcji APA wśród dystrybutorów produktów)

Systemy pomiarowe, które wykorzystywane są w przemyśle do automatyzacji procesów technologicznych, składają się zazwyczaj z dużej liczby wymienionych powyżej urządzeń, ale też oprogramowania służącego do przetwarzania i analizy danych (patrz rysunek).

Zasadniczą różnicą pomiędzy najprostszymi urządzeniami pomiarowymi a przyrządami tworzącymi systemy jest fakt wzajemnej komunikacji tych ostatnich. Systemy pomiarowe tworzone mogą być w różnych konfiguracjach. Przykładem jest układ gwiazdy zawierający centralny kontroler czy układ magistralowy, gdzie urządzenia pomiarowe łączone są jedną lub kilkoma wspólnymi magistralami.

Mogą być w nich używane zarówno urządzenia samodzielne (typu stand-alone) lub przyrządy wchodzące w skład urządzeń modułowych. Przykładem tych grup urządzeń są przyrządy pomiarowe z interfejsem typu GPIB lub USB oraz, dla przyrządów modułowych, popularne w przemyśle systemy typu VXI oraz PXI.

Niezależnie od wykorzystanej platformy systemowej ideą systemu pomiarowego jest wymiana danych pomiędzy urządzeniami, co pozwala na realizowanie zaawansowanych pomiarów. Więcej informacji na ten temat popularnych sposobów komunikacji podane zostało w trzeciej części raportu.

W omawianym obszarze wydzielić dokonać również można klasyfikacji biorąc pod uwagę kwestię oprogramowania. Przyrządy pomiarowe realizowane mogą być całkowicie sprzętowo, łączyć funkcje z wykorzystaniem sprzętu i oprogramowania, oraz funkcjonować w pełni softwarowo jako tzw. wirtualne przyrządy pomiarowe.

W szczególnie wykorzystanie ostatniej grupy produktów umożliwia tworzenie systemów pomiarowych o dużej funkcjonalności i elastyczności. Ich cechy określone są przez sprzęt (możliwość pomiarów różnych sygnałów i akwizycji danych) oraz oprogramowanie (przetwarzanie i analiza danych oraz wizualizacja).

Wykorzystanie komputera do przetwarzania danych jest korzystne, gdyż pozwala na wykonywanie złożonych obliczeń, łatwe zmiany konfiguracji systemu, a przy tym jest opłacalne pod względem kosztów. Chociaż systemy tworzone w oparciu o przyrządy wirtualne nie osiągają zazwyczaj parametrów znanych z profesjonalnej aparatury pomiarowej, cechują się dużą funkcjonalnością, co przekłada się na ich rosnącą popularność w obszarze pomiarów i testowania.

Przetworzyć i zarejestrować
Rys. 2. Ideowy schemat systemu pomiarowego

Karty akwizycji danych i moduły kondycjonowania sygnałów to z pewnością jedne z najpopularniejszych na rynku krajowym elementów systemów pomiarowych. W tym obszarze działa kilku większych dostawców – są nimi m.in. CSI, Elmark Automatyka, Guru Control Systems, Egmont Instruments, Helmar, TechBase, Kontron.

Firmy te oferują bardzo szeroką gamę wymienionych podzespołów, w tym kart akwizycji danych, kart wielofunkcyjnych oraz sterujących. Standardem są karty mogące być stosowane w komputerach osobistych, które wyposażone są wtedy w interfejs PCI, ewentualnie PCI Express. Część z wymienionych firm dostarcza też karty do stosowania w systemach modułowych typu VXI i PXI, co szczegółowo opisane zostało w trzeciej części raportu.

Rys. 3. Podział rynku krajowego pod względem typów sprzedawanych urządzeń pomiarowych systemów pomiarowych (źródło: ankieta redakcji APA wśród dystrybutorów produktów)

Z pewnością liderem omawianego rynku, jeżeli chodzi o różnorodność oferty i stopień zaawansowania rozwiązań, jest amerykański National Instruments, którego oddział od lat z powodzeniem działa również na rynku polskim, dostarczając systemy pomiarowe.

Firma ta, która jest również najważniejszym, choć nie jedynym, promotorem wykorzystania koncepcji przyrządów wirtualnych, jest jedynym tak dużym producentem biorącym udział w raporcie. Innymi z większych firm zagranicznych w zestawieniu są Axiomtek i Kontron, ale wywodzą się one z branży komputerów przemysłowych, traktując produkty DAQ jako uzupełnienie oferty.

Wśród marek produktów najczęściej pojawiających się w ofercie firm są urządzenia Advantech (dystrybucja m.in. przez CSI i Elmark Automatyka), IOtech (Elmark Automatyka), ICP DAS (Guru Control Systems, Introl, TechBase) oraz Adlink (Guru Control Systems).

Ciekawym dostawcą systemów pomiarowych jest Egmont Instruments, w ofercie którego znaleźć można produkty takich marek jak Addi-Data, Eagle Technology, LabJack, ale też szereg profesjonalnych kart i przystawek oscyloskopowych. Na rynku dostępne są również produkty Axiomtek, które sprzedawane są przez dystrybutorów, jak też Axiomtek Polska – niedawno utworzony krajowy oddział tego tajwańskiego producenta.

Wiele z wymienionych firm dostarcza również moduły kondycjonujące i przetwornikowe (patrz tabela 2). Dotyczy to zarówno kondycjonowania sygnałów analogowych – np. z czujników, jak też przetwarzania protokołów cyfrowych. Kilka firm oferuje przy tym rozwiązania pozwalające na bezprzewodową transmisję danych.

Jacek Dobrowiecki - Helmar

  • Jak tworzone są systemy pomiarowe dostarczane na rynek ? Jakie są korzyści i problemy związane ze stosowaniem konkretnych rozwiązań?
  • Większość użytkowanych współcześnie systemów pomiarowych jest zautomatyzowanych. Jednym z typowych rozwiązań są drogie systemy „pod klucz”, które dostarczane są wraz ze specjalizowanym oprogramowaniem. Stosowane są w nich głównie karty akwizycji danych. Chociaż są one szybkie, nie zapewniają dużej dokładności i rozdzielczości. Pomijając kwestie osiąganej dokładności, rozwiązania te cechuje mała elastyczność, niepozwalająca na adaptację systemu, gdy proces produkcji ulega zmianom.

    Innym rozwiązaniem są budowane przez integratorów systemów systemy działające w oparciu o magistrale komunikacyjne. Systemy zbudowane z przyrządów pomiarowych zapewniają większą dokładność i umożliwiają łatwą modyfikację. Niestety problemem jest to, że świat techniki pomiarowej już od dłuższego czasu nie może zdecydować się na jeden, powszechny standard magistrali. Stara, „dobra” GPIB odchodzi powoli w zapomnienie, a na rynku współistnieje szereg innych magistrali, jak PCI Express, PCI/PXI, USB czy LAN. Mimo, że rozwiązania sieciowe są coraz bardziej popularne, powstałe ostatnio w 2004 r. konsorcjum LXI (LAN Extension for Instrumentation) nadal nie dominuje na rynku.

  • Jaka jest motywacja stosowania modułowych i wykorzystujących oprogramowanie systemów pomiarowych zamiast ich budowania z urządzeń typu stand-alone?
  • Systemy pomiarowe, oprócz parametrów takich jak zakres pomiarowy, dokładność czy rozdzielczość, mają też funkcje programowane pozwalające na elastyczne kontrolowanie pomiaru. Stosowanie właściwych technik programowania pozwala na optymalne, ze względu na wymagania procesu produkcyjnego, skrócenie czasu testów. Z drugiej strony test, na którego wykonanie potrzeba kilku milisekund spośród całkowitego czasu cyklu pomiaru, może być wydłużony do sekund na skutek nieefektywnego programowania. Dlatego coraz częściej korzysta się z kompletnych systemów, a odchodzi od ich budowania z urządzeń typu stand-alone w celu zapewnienia większej wydajności.

  • Jak zmieniał się w ostatnim czasie krajowy i europejski rynek systemów pomiarowych?
  • Europejski rynek systemów pomiarowych odnotował w 2007 roku pięcioprocentowy wzrost. Rynek systemów pomiarowych w Polsce na skutek szeregu inwestycji zagranicznych, jak i nawiązywania współpracy międzynarodowej w zakresie badań nad nanotechnologiami, w tym w zakresie czteroletniego programu Catrene, również rozwija się w podobnym tempie. Natomiast liczba firm dostarczających w naszym kraju omawiane systemy jest nadal niewspółmiernie mała w stosunku do tych na rynku europejskim.



 

zobacz wszystkie Nowe produkty

Przywieszki do kabli do zastosowań w trudnych warunkach środowiskowych

2016-12-02   |
Przywieszki do kabli do zastosowań w trudnych warunkach środowiskowych

Nowe poliestrowe przywieszki do kabli B-7598 firmy Brady zaprojektowano do zastosowań w trudnych warunkach środowiskowych. Po zadruku taśmą barwiącą R-6000 zapewniają one odporność na promieniowanie UV, ekstremalnie wysokie i niskie temperatury, pył, deszcz i środki chemiczne.
czytaj więcej

Komputer na zakres temperatur pracy -40...+75°C z mikroprocesorem Core i7 i dwoma slotami PCI

2016-12-02   |
Komputer na zakres temperatur pracy -40...+75°C z mikroprocesorem Core i7 i dwoma slotami PCI

Schweitzer Engineering Laboratories (SEL) powiększa ofertę komputerów przemysłowych rodziny SEL-3360 o nowy model z sufiksem "E" różniący się od wcześniejszych modeli dwoma wbudowanymi slotami dla kart PCI. Jest to komputer bezwentylatorowy o szerokim dopuszczalnym zakresie temperatur pracy od -40 do +75°C, odporny na wyładowania ESD do 15 kV i udary mechaniczne do 15 g.
czytaj więcej

Nowy numer APA