Multifunkční DAQ LAN moduly
Úvodní informace
Společnost TEDIA se zabývá vývojem a výrobou multifunkčních modulů pro USB rozhraní velmi dlouhou dobu, první typy byly uvedeny na trh již v roce 2003. Moduly pro LAN doplnily tento sortiment o funkčně podobné typy, avšak nabízející odlišnou konektivitu.
Multifunkční moduly pro LAN rozhraní (ethernet) jsou alternativou zejména k systémům realizovaným na bázi DAQ USB modulů (řada UDAQ). Uplatnění nacházejí zejména v aplikacích, které vyžadují větší vzdálenost mezi měřicím modulem a nadřízeným počítačem, s výhodou je však lze nasadit i v případech, kdy je použití USB modulů vyloučeno pro nedostupnost ovladačů, například u různých PLC.
Podle způsobu softwarového ovládání je lze rozdělit do několika skupin:
Standardní Modbus TCP řešení
Nejjednodušší provedení modulů je určeno zejména pro jednoduchý sběr dat nebo jako vzdálené I/O jednotky různých řídicích systémů.
Analogové vstupní signály jsou v těchto přístrojích až na výjimky zpracovávány asynchronně (tzn. cyklicky odměřovány a naměřené hodnoty pak průběžně aktualizovány v tabulce) a na vyžádání jsou do nadřízeného systému přenášeny pouze poslední naměřené hodnoty. Přenesená data jsou tedy zatížena značnou časovou nejistotou okamžiku pořízení a jejich grafická interpretace s vyššími nároky na časové rozlišení je u signálů s rychlými změnami velmi nepřesná. Zjednodušeně řečeno - ke zpracování jsou sice použita data s přesně naměřenou hodnotou, avšak nepřesně stanoveným okamžikem, kdy signál této naměřené hodnoty dosahoval.
Poznámka: Zmíněné řešení reprezentované moduly MicroUnit serie je uvedeno spíše pro úplnost, pro měřicí systémy s vyššími nároky na vzorkovací frekvenci nebo stabilitu a přesnost vzorkovací frekvence není řešení s asynchronním vzorkováním vhodné.
Modbus TCP řešení s rozšířením o blokové přenosy dat
Jak již vyplývá z označení, přístroje této skupiny vycházejí svými vlastnostmi z předešlé, navíc obsahují však dvě zásadní funkční rozšíření...
- interní obvody umožňující vzorkovat vstupní signály přesnou, stabilní frekvencí a všechna naměřená data ukládat do vyrovnávací paměti
- v regionu Modbus Input Registers mají implementovánu registrovou strukturu a s ní související funkcionalitu umožňující vyčítat z vyrovnávací paměti bloky dat s proměnnou délkou definovanou přístrojem v závislosti na zaplnění vyrovnávací paměti
Pro příklad uvažujme aplikaci se čtyřmi 16bitovými analogovými vstupy vzorkovanými frekvencí 1 kHz (tzn. datový tok 8 kB/s) a obvyklé obvodové řešení...
- přesnost a stabilita vzorkovací frekvence je lepší než 0,00005 %
- kapacita vyrovnávací paměti umožňuje uložit data cca čtyř sekund záznamu
- data jsou přenášena v blocích délky 200 byte (limitováno vlastnostmi protokolu), pro kontinuální přenos tak postačuje průměrná perioda čtení 25 milisekund
- je-li skutečná četnost požadavků o čtení dat z vyrovnávací paměti vyšší, jsou data přenášena v blocích proměnné délky kratší než 200 byte (resp. jsou protokolem přenášeny bloky délky 200 byte, nejsou však zcela zaplněny daty)
Zmíměné řešení je využíváno zejména u zakázkových výrobků, vzhledem k modulární koncepci přístrojů však může být atraktivní i v případě velmi malých sérií.
Řešení analogické DAQ USB modulům (řada UDAQ)
Řešení skupiny přístrojů analogických DAQ USB modulům eliminuje omezení vyplývající z protokolu Modbus TCP, neboť pro řízení přístroje i přenos naměřených dat jsou použity protokoly shodné s druhou generací UDAQ modulů.
Z pohledu nadřízeného systému nejsou potřeba žádné specifické systémové ovladače, pouze schopnost navázat dvě TCP/IP spojení. Nad těmito dvěma spojeními jsou pak vytvořeny dva komunikační kanály, první pro předávání řídicích povelů metodou "dotaz-odpověď", druhý pak pro streamovaná data analogových vstupů (tzn. měření) a data analogových výstupů (tzn. generovaní tvarových signálů).
Připravované typy nové řady EDAQ pak svými vlastnostmi kopírují již existující UDAQ moduly druhé generace, odlišují se použitým komunikačním rozhraním (LAN namísto USB) a nutností použít napájecí zdroj.