De multe ori, decizia de a cumpăra un sistem de achiziţie de date se bazează doar pe preţul echipamentului. Totuşi, această apreciere legată doar de preţ, este de cele mai multe ori un Cal Troian plin cu costuri neaşteptate care apar în urma achiziţionării. Articolul următor prezintă informaţii care pot ajuta la evaluarea sistemelor de achiziţie de dimensiuni mici şi medii, arătând potenţialele costuri ascunse asociate diferitelor tipuri de echipament.
Momeala: Cost estimat pe canal
Sistemele de achiziţie mici şi medii variază de la instrumente cu un singur canal până la cele cu o sută de canale. Configuraţiile sistemelor variază şi ele, de la modele de mână până la cele mai mari, portabile sau staţionare. Un singur lucru au în comun toate acestea, din punct de vedere al cumpărării: costul asociat unui canal. Costul pe canal este unul dintre criteriile universale de măsură folosite de manageri şi ingineri pentru evaluarea unui echipament al unui ofertant. Cum se poate observa uşor, acest criteriu are o pondere mare în procesul de evaluare, deoarece are cel mai mare potenţial de a influenţa în mod negativ un proiect, faţă de orice specificaţie din foaia tehnică.
Din punct de vedere al cumpărătorului, un preţ de $150 – $350 pe canal pare a fi optim pentru majoritatea aplicaţiilor industriale cu mai puţin de 20 canale. Producătorii de echipamente de achiziţie sunt la curent cu aceste cerinţe de cost pe canal, şi de cele mai multe ori prezintă în documentaţii cel mai mic cost posibil. Totuşi, nu toate sistemele de achiziţie sunt la fel. La evaluarea unui astfel de sistem, trebuie avut în vedere costul global ale fiecărei implementări.
Costul pe canal estimat iniţial (sisteme cu până la 20 de canale)
Înregistratoare de date de dimensiuni medii (data loggers)
La aceste echipamente, costul pe canal variază între $190 şi $350. Numărul tipic de canale pentru majoritatea echipamentelor portabile este între patru şi patruzeci. Potenţialul de apariţie a unor costuri ascunse asociate acestor tipuri de echipament provine din subestimarea sau ne-anticiparea unor aplicaţii viitoare pentru aceste dispozitive uşor portabile. Datorită portabilităţii, înregistratoarele de dimensiuni medii sunt des folosite într-o gamă largă de aplicaţii de monitorizare şi înregistrare. Mulţi utilizatori configurează aceste înregistratoare pentru anumite tipuri de intrări de date, folosind plăci care se ataşează la spatele înregistratorului. Aceste plăci au un număr de canale care variază de la unu la aproape douăzeci, şi fiecare placă este specializată pentru un anumit tip de intrare (de exemplu: termocuplu sau tensiune continuă). Aici apar costurile ascunse: achiziţionarea unei plăci cu mai multe canale decât este necesar. Următorul exemplu ilustrează acest fapt:
Exemplu
Aplicaţie folosind un înregistrator de date mediu (20 de canale)
Să zicem că aveţi nevoie de un sistem de monitorizare şi validare a temperaturilor din zona cuptorului şi a vitezei benzii rulante din cuptor, într-o fabrică de dulciuri. Cuptorul are trei zone a câte două temperaturi fiecare (termocupluri de tip K), şi o intrare de tip frecvenţă de la o doză magnetică, pentru viteza benzii rulante. Înregistratorul ales are un preţ de bază de $2900, cu 12 canale preinstalate, şi se poate extinde cu un increment de 12 canale. Alegeţi o placă pentru termocuplu (de tip K) pentru cele 12 canale preinstalate. De asemenea, alegeţi o placă de intrare de curent continuu (cu 12 canale), care acceptă 0 – 10Vdc de la convertoarele frecvenţă joasă (0 – 100 RPM) – tensiune continuă (0 – 10 Vdc) pe care le-aţi cumpărat pentru că înregistratorul nu era dotat cu intrări de tip frecvenţă. Acum să privim la costul total al sistemului din punct de vedere al costului pe canal.
Iniţial, costul pare a fi $2900 (unitatea de bază cu 12 canale) + $550 (12 canale dc) = $3450 pentru 24 de canale sau $143 pentru un canal, ceea ce nu e rău pentru 24 de canale. Dar, în realitate, nu folosiţi decât şapte canale (6 AC şi 1 DC) pentru această aplicaţie, şi a trebuit să mai adăugaţi şi un convertor frecvenţă – tensiune de $350. Recalculat, costul pe canal devine $542! Cele şase canale neutilizate ale termocuplului, şi cele nouă canale dc, pe care le-aţi cumpărat dar nu le-aţi folosit, ar trebui luate în considerare la calculul costului pe canal. Dacă vreodată aveţi nevoie să monitorizaţi şi alţi parametri ai cuptorului, cum ar fi curentul AC al motorului benzii rulante, sau debitul combustibilului necesar cuptorului, costurile pe canal vor creşte şi datorită necesităţii unor plăci şi convertoare noi.
Unităţi de achiziţie de dimensiuni mici
Aceste echipamente au între unu şi opt canale, şi sunt utile ca şi colectoare de date mobile, pentru monitorizare în locuri diferite. Multe astfel de unităţi conţin module îndepărtabile pentru convertirea semnalului la intrare. Aceste module sunt de obicei cu un singur canal, şi, la fel ca unităţile medii discutate anterior, sunt adesea dedicate unui tip specific de intrare, care nu poate fi schimbat decât prin înlocuirea modulului. Următorul exemplu prezintă câteva din limitările acestei scheme hardware.
Exemplu:
Înregistrator cu 4 intrări pentru monitorizarea unui sistem de pompare
Să presupunem că aveţi nevoie de un sistem mic de înregistrare pentru monitorizarea a 5 puncte la câteva staţii de pompare aflate la distanţă. Aveţi nevoie de o intrare de tip frecvenţă pentru debit, două canale dc pentru monitorizarea bateriei şi a comportării motorului, şi una de temperatură pentru a înregistra stresul termic. Alegeţi un înregistrator de date de mână, alimentat cu baterii, cu module de intrare. Fiecare modul este dedicat unui anumit tip de senzor şi domeniu de măsură.
Unitatea de bază costă $2200, plus $100 pentru fiecare intrare dc, $150 pentru intrare de frecvenţă, şi $150 pentru intrare termocuplu. În total: $2700, sau $540 pentru un canal. Dacă doriţi să adaptaţi această investiţie pentru un proiect viitor, achiziţionarea unor module noi se adaugă la costul rezultat anterior pentru un canal. Acest adaos nu este aşa uşor observabil, deoarece modulele nefolosite se află de obicei într-un sertar, sau undeva unde sunt neobservabile.
Interfeţe bazate pe computer
Interfeţele suferă de aceeaşi problemă a intrărilor dedicate ca şi înregistratoarele medii de date. În timp ce majoritatea interfeţelor au costuri iniţiale rezonabile, inabilitatea de a utiliza la maxim o placă de intrare într-o aplicaţie poate creşte preţul dramatic. Majoritatea acestor plăci au de la 8 la 20 de canale, şi sunt dedicate unui singur tip de intrare. Această problemă este totuşi umbrită de o alta, mai mare: software-ul.
Cel mai mare preţ ascuns la interfeţele de calculator o reprezintă software-ul. Mulţi producători prevăd drivere soft pentru achiziţia de date sub formă de variabile separate prin virgulă (CSV), sau fişier binar. Adesea, aceasta nu este de ajuns. Se investeşte mult în interfaţarea hard-soft pentru atingerea scopului aplicaţiei. Pachetele software costă între $500 – $5000, în funcţie de complexitate şi funcţionalitate. Trebuie luat în considerare şi volumul de învăţare a utilizării unui pachet complex software. Programele care necesită ca operatorul să înveţe întregul set de comenzi sau necesită declaraţii complexe, de nivel înalt, sunt cel mai puţin eficiente din punct de vedere al costului.
Plăci de extensie
Această categorie de echipamente este cea mai expusă unor costuri ascunse mari. Termenul “plug n’ play” folosit de unii producători pentru a îşi atrage clienţii, a fost schimbat în “plug n’ pay” de către cei care le-au integrat cu mari dificultăţi într-un sistem. Plăcile de extensie au aceleaşi probleme ca şi interfeţele şi înregistratoarele de date – intrări dedicate. Majoritatea plăcilor de azi au 8 – 16 canale. Toate intrările sunt de acelaşi tip, având aceleaşi probleme prezentate anterior. Există pe piaţă plăci care oferă o soluţie parţială la această problemă, oferind o mixare de intrări. Aceste plăci cu intrare mixtă, deşi sunt un pas în direcţia bună, tot nu sunt utilizate eficient dacă intrările plăcii nu corespund exact cu cele ale aplicaţiei. Convertoarele de semnal joacă un rol important aici (la un preţ de $275 pe canal), fiind folosite pentru conversia semnalului de la senzor în domeniul 0 – 10Vdc pentru intrările A/D de pe placă neproiectate pentru acel senzor. Această metodă permite folosirea tuturor canalelor de achiziţie de pe placă, dar creşte costul total al sistemului datorită convertoarelor.
Exemplu
Placă de extensie
Presupunem că aveţi nevoie de monitorizarea a opt măsurători dc, şi cel puţin trei măsurători RTD de la un generator de test. Alegeţi o placă tipică cu 16 canale dc care costă $500 – $1400, în funcţie de viteză, precizie şi calitate. Astfel, preţul pentru un
canal este între $35 şi $90. Pentru un preţ mai exact, trebuie adăugat preţul de $275 pentru trei convertoare la măsurătorile RTD. Adăugăm un software de $1700, câteva ore de integrare hardware, timp pentru
documentare a conexiunilor şi setărilor dip-switch-urilor, şi preţurile vor creşte repede. În acest exemplu, placa ajunge de la $55 pentru un canal la $225, luând în considerare doar preţurile hard şi soft, nu şi
timpul de integrare şi depanare, sau computerul
folosit pentru aplicaţie.
Costul incertitudinii
Un alt cost neluat în considerare la cumpărarea unui echipament este cel al operării asupra unui sistem cu precizie necunoscută. Această situaţie apare mai ales la utilizarea plăcilor de extensie.
Acestea au specificată precizia în foaia tehnică, pentru a lua o decizie informată. Ceea ce nu este precizat este că la încheierea asamblării sistemului, precizia totală nu va mai fii aceeaşi cu cea din specificaţii. Motivele sunt multe. Precizia poate fi afectată de zgomotul firelor de la intrare, de problemele de masă între canale (ground-loops), de convertoarele suplimentare, sau de poziţionarea aproape de o sursă de zgomot în interiorul calculatorului: alimentatoare care lucrează în comutaţie, plăci video, fax-modem-uri, etc. Controlul deplin asupra vitezei de scanare este iarăşi o sursă de incertitudine. Rejecţia zgomotului (şi, deci, precizia) şi viteza de scanare sunt invers proporţionale: cu cât scanezi mai repede, cu atât captezi mai mult zgomot, iar precizia scade.
Precizia poate fi importantă de multe ori când este monitorizată cantitatea de produse dintr-un material scump. În cazul unei precizii sporite, costul pe canal, deşi necunoscut, ia o altă perspectivă. Doar utilizatorul poate determina costul individual al unui sistem de precizie slabă … dar mai întâi trebuie să ştii cât de puţin precis este. La plăcile de extensie, verificarea preciziei pentru a satisface sandardul ISO 9000 sau alte standarde se poate arăta dificilă.
Software
Producătorii de software comercial s-au luptat ani de zile să dezvolte pachete software uşor de folosit, pentru satisfacerea nevoilor tuturor clienţilor. Aceste programe variază între de la câteva sute de USD la câteva mii de USD, şi tot nu se adresează tuturor necesităţilor utilizatorilor.
Plăcile de extensie de obicei vin cu drivere soft care permit adresarea ei de către un program. Mulţi producători oferă şi programe care permit achiziţia datelor şi afişarea lor pe ecran sau salvarea pe disk. Totuşi aceste unelte tot trebuie integrate de utilizator pentru a produce informaţia dorită. Punerea informaţiei într-o formă utilă necesită un grad avansat de cunoştiinţe de programare, şi poate consuma resursele proiectului fără a justifica timpul investit. În multe cazuri, proiectul este abandonat.
Produsele de achiziţie de date FLUKE: o perspectivă nouă asupra costului pe canal
Concepţia FLUKE asupra dezvoltării de produse a dus la câteva soluţii efective la problemele discutate în articol. FLUKE a dezvoltat o serie de produse de achiziţie de date care au un singur etaj de conversie a semnalului. Acest etaj poate fi uşor configurat de utilizator, la locul măsurătorii, pentru orice intrare necesară. Acest sistem practic elimină nevoia de conversie externă, deoarece există posibilitatea configurării fiecărui canal să accepte orice tip de date. Acest etaj de intrare deosebit de flexibil elimină şi problema achiziţionării unor plăci de intrare suplimentare, ca în situaţiile discutate mai sus.
Seria Hydra (Unitatea de achiziţie de date 2620A, Înregistratorul de date 2625A, Data Bucket 2635A, şi Înregistrator Wireless 2625A/WL) şi toată seria 2640 NetDAQ Networked Data Acquisition Units includ acest etaj de intrare programabil. Flexibilitatea acestui sistem asigură adresarea uşoară a aplicaţiilor viitoare, fără costul unor convertoare suplimentare. Precizia specificată pentru fiecare canal este o chestiune prezentă şi aici, deoarece circuitistica internă reprezintă un sistem închis relativ la funcţiile de conversie de semnal, fără influenţe externe sau deteriorări ale preciziei datorate convertoarelor externe. Convertoarele A/D integrate şi tehnicile robuste de multiplexare minimizează zgomotele şi efectele buclelor de masă până la nivelele indicate în foaia tehnică.
Toată seria de echipamente de achiziţie FLUKE 2600 are 20 de intrări analogice, software pentru configurare, colectare de date, şi [trending]. Înregistratorul Wireless 2625A/WL şi toate produsele din seria 264XA NetDAQ pot fi extinse la 400 de canale de măsură. Produsele software Fluke prezintă o interfaţă Windows intuitivă ce oferă configurare, setare şi generare de raport “point and click”. Această interfaţă ajută la eliminarea învăţării intensive a modului de lucru cu programul, şi oferă utilizatorului un interval de setare de ordinul minutelor, sau orelor, nu zile sau săptămâni.
Toate aceste cunoştinţe despre costurile ascunse sub diferite tipuri de echipamente de achiziţie de date, vă pot ajuta să evitaţi anumite depăşiri neanticipate de costuri, şi vă oferă oportunitatea de a respecta planificarea proiectului şi a atinge obiectivele bugetare.
Seria de echipamente de achiziţie de date Fluke 2600
Concepţia Fluke pentru achiziţie de date
RONEXPRIM
Str. Transilvaniei Nr. 24, Sector 1, Bucureæti
Tel: 021-3143599 (98, 97)
Fax: 021-3136244
E-mail: ronexprim@rolink.ro
www.ronexprim.com