Jaká je motivace pro použití dataloggerů a monitorovacích stanic?

  Ve většině případů dochází dříve nebo později k požadavku vybavit zařízení schopností záznamu a přenosu naměřených či provozních strojů, výrobních linek a aplikací do počítačů vedoucích výroby, manažerů a kontrolních laboratoří každé výrobní firmy a společnosti. Současné a jistě i budoucí zákony vyžadují od výrobců téměř již všech oblastí výroby a průmyslu měřit, kontrolovat, monitorovat a dlouhodobě zaznamenávat hodnoty a parametry množství a kvality výroby produktů pro potřeby elektronické počítačové archivace a dokládání splnění všech norem a požadavků. Nebo přinejmenším pro vyhodnocení kvality a výkonu výroby vedoucími manažery a majiteli společností.

V případě nových dodávek speciálních výrobních zařízení (linek dělaných tzv. "na klíč") přímo dle požadavků zákazníka, je již možné tyto vlastnosti přímo zahrnout do řídící jednotky nebo realizovat  prostřednictvím on-line komunikace s nadřazenými počítači a SCADA systémy centrálního monitorování a ovládaní. Tento přístup však již je hůře realizovatelný v případě jednotlivých standardních sériově vyráběných strojů a zařízení, které jsou sice obvykle až mnohonásobně levnější než speciálně na míru dodávaná zařízení, ale nemusí mít v sobě uplatněny všechny funkce, které provozoval potřebuje. Také v případech starších, ale stále výborně fungujících strojů a zařízení je dnes vyžadováno dovybavit je o tyto prostředky monitorování. V obou případech stačí je jen dovybavit vhodným externím dataloggerem či záznamovou a měřící stanicí. Jejich připojením na stávající spínané či analogové výstupy či komunikační rozhraní zařízení je pak možné docílit požadovaných funkcí záznamu, monitorování, komunikace s PC a archivace hodnot  bez složitých a drahých zásahů do konstrukce, funkce a zapojení samotných strojů (často to ani není moc možné).

Širokou nabídku takových systémů různých dataloggerů či sofistikovanějších a komplexnějších monitorovacích stanic například v ČR vyrábí a nabízí společnost COMET SYSTEM s.r.o, jejíž produkty budete moci vidět na jejím stánku i na letošní výstavě AMPER 2013.

Jaký je rozdíl mezi dataloggery a monitorovacími / měřícími stanicemi ?

Rozdíl mezi tzv. dataloggery (záznamníky událostí a hodnot) a tzv. monitorovacími či měřícími stanicemi je v rozsahu vstupů, funkcí a možností komunikace s nadřazeným systémem či počítačem (PC, notebook). Zatímco dataloggery obvykle představují "jednodušší krabičku" menších rozměrů, která obvykle obsahuje jen jeden typ připojovacích vstupů, a jen základní režimy záznamu do vnitřní paměti (např. záznam hodnoty, času, data, počítání sepnutí či zjišťování min a max hodnoty apod.) a obvykle platí úměra "co zařízení, to jeden datalogger", monitorovací či měřící stanice se již obvykle vyznačují velkým počtem různých vstupů a komunikačních rozhraní a tedy mohou současně zpracovávat hodnoty / výstupy mnoha strojů (např. celé výrobní linky).    

Dataloggery COMET SYSTEM pro připojení na výstupy strojů

 Mimo velmi široké nabídky různých tzv. měřících dataloggerů (záznamníků), které v sobě již přímo integrují senzor (např. teploty, vlhkosti, tlaku apod.) a z jejich hodnot probíhá záznam a zpracování naměřených hodnot, jsou v nabídce i dataloggery, které pracují čistě jako "paměťová banka" a monitorují stav a hodnoty na svých elektrických vstupech. Samy o sobě tedy nic neměří, ale je je možné připojit na výstupy jiných strojů a zařízení, jejichž mají sledovat a zaznamenávat v dataloggeru definovaných stavech a okamžicích a následně umožnit přenos, zpracování a archivaci záznamu v PC či v databázi společnosti.

Konkrétně lze v tomto směru například vybírat z následující části nabídky dataloggerů:

• Typ S5011 - datalogger s jedním vstupem 0-5 VDC + jedním dvoustavovým vstupem
• Typ S5021 - datalogger se dvěma vstupy 0-5 VDC (případně 0-10 VDC) + jedním dvoustavovým vstupem
• Typ S6011 - datalogger s jedním vstupem 0-20 mA DC + jedním dvoustavovým vstupem
• Typ S6011 - datalogger s jedním vstupem 0-20 mA DC + jedním dvoustavovým vstupem
• Typ S7021 - datalogger s jedním čítacím dvoustavovým a jedním obyčejným dvoustavovým (binárním) vstupem
• Typ S7841 - záznamník událostí se 4 dvoustavovými (binárními) vstupy
• Typ S0541 - datalogger se dvěma vstupy pro teplotní sondy a dvěma vstupy 0-5 VDC

V případě dataloggerů s analogovými vstupy patří mezi základní funkce záznam až 32 504 hodnot na vstupu buď v cyklickém režimu (po zaplnění paměti se začne od začátku zase přepisovat) či v necyklickém režimu (po zaplnění paměti se záznam zastaví), monitorování minimální a maximální hodnoty s možnosti zobrazení na displeji, alarmové hlášení při překročení či podtečení naměřené hodnoty pod nadefinované limity. Zajímavá je možnost spouštění / zastavování záznamu či přepínání zobrazení na displeji nejen z připojeného PC, ale i magneticky pomocí vnějšího přiblížení k tomu účelu výrobcem dodávaného magnetu.

Analogový vstup je digitalizovaný 13bitovým A/D převodníkem a přesnost měření je 0,2% rozsahu, tedy u rozsahu 5 V je to 10 mV, u proudového rozsahu 20 mA to je 40 mikroA. Perioda snímání a záznamu hodnoty může být nastavena v rozsahu 10 sekund až 24 hodin, z čehož je patrné, že datalogger je vhodný jen pro záznam relativně pomalých dějů, což ale odpovídá účelu tohoto zařízení. Dvoustavový (binární) vstup pak umožňuje reagovat na pulsy délky min. 500 ms s frekvencí max. 0,5 Hz (tedy max. 5 pulsů za 10 sekund). Tedy je určen hlavně pro sledování indikačních spínaných výstupů monitorovaných zařízení (např. typy zařízení OK/chyba, produkt přítomen, produkt není v pořádku apod.) a ne pro připojení PWM výstupů apod.

 V případě záznamníku událostí (EventLogger) S   a  S7841 je kapacita paměti až 16 254 záznamů, přičemž lze definovat, jaký charakter záznam o změně stavu vstupu bude mít. Lze definovat až 8 znakový řetězec, který se bude při změně stavu konkrétního vstupu do paměti zaznamenávat spolu s časem a datem pro jeho přesnou identifikaci. K tomu je uvnitř obvod reálných hodin RTC. Také je možné pojmenovat každý vstup vlastním označením s až 16 znaky a také pojmenovat datalogger až 32 znaky. Provedení vstupů je stejné jako u  dvoustavových výše uvedených vstupů dataloggerů.

Napojení dataloggeru na PC přes USB, RS-232/RS-485 nebo Ethernet (nutné specifikovat při objednání) nijak neruší práci zařízení a proto je možné být připojen neustále nebo jen "jednou za čas". Přes stejné rozhraní se provádí i kompletní nastavení z PC prostřednictvím dodávaného softwaru, který slouží i pro "přečtení / přetažení" uložených dat do PC. K dispozici je však i software pro ovládání dataloggeru (SWR004), správu, zpracování a vyhodnocení dat s uložením do databáze (DBL Logger Program) a následné zobrazení uložených dat v databázi (DBV Database Viewer).

Monitorovací / měřící stanice COMET SYSTEM

V nabídce společnosti COMET SYSTEM jsou celkem 4 různé monitorovací stanice (měřící centrály), kde jedna s označením MS55D se od zbylých třech odlišuje jiným rozsahem a počtem vstupů, zatímco zbylá tři provedení jsou po stránce elektronické stejná, ale vzájemně se liší mechanickým provedením pouzdra. Jedno z nich s označením MS6D je v tomto směru ve stejném typu zapouzdření jako typ MS55D, které je určené pro montáž na stěnu rozvaděče či na rám zařízení, verze MS6-Rack je již podle názvu v provedení pro montáž do rackové komunikační skříně (do stojanu 19" racku) a nakonec verze MS6R je určena pro laboratorní účely a měřící pracoviště svým provedením pro postavení na stůl (podobně jako např. laboratorní zdroje či generátory).   

Různá nabízená provedené měřící / monitorovací stanice řady MS6.

 Obecně jsou  zařízení Comet MS6D a MS55 univerzální monitorovací ústředny se 16 vstupy, které jsou určeny pro sběr dat ze snímačů nejrůznějších veličin, záznam, vyhodnocení a následné zpracování vstupních elektrických veličin, které podléhají relativně pomalým změnám (>1s), signalizaci alarmových stavů, případně pro řízení dalších procesů. Údaje lze kdykoli, v reálném čase nebo „jednou za čas“ přenést do vizualizačního počítače či nadřízeného řídicího systému přes komunikační rozhraní USB, RS232, Ethernet, RS-485 s protokolem MODBUS RTU nebo Advantech, nebo i pomocí GSM modemu pro další zpracování nebo jen zobrazení.

Zatímco z pohledu ovládání a připojitelnosti na nadřazené systémy a PC jsou oba typy MS6 a MS55D prakticky totožné, z pohledu vstupů, které jsou k dispozici se velmi odlišují. Výhody typu MS55D je schopnost měřit střídavé napětí a proud a také poskytuje větší měřící rozsahy (viz porovnávací tabulka níže), naopak uživatelsky má typ MS6 výhodu v podobě plně jen softwarové volby typů vstupů, tedy zda je dvoustavový, analogový napěťový či proudový a mV či V atd., bez nutnosti zásahu dovnitř ústředny. Pro tento účel je k dispozici volně stáhnutelný freeware pro PC s OS Windows a každý vstup lze tak individuálně nakonfigurovat na jeden ze 17 rozsahů pro měření stejnosměrného proudu či napětí, signálů z různých odporových snímačů teploty a termočlánků či dvoustavových signálů.

U obou typů MS55D i MS6 pak lze individuálně každý vstupní kanál konfigurovat pro měření, vyhodnocení alarmů a záznam dat, včetně individuálního intervalu záznamu. U záznamu pak lze volit mezi různými typy, jako například nepřetržitý záznam, časově omezený záznam, záznam pouze při splnění zadaných logických podmínek, záznam vzorkovaný externím signálem apod. Celková kapacita paměti pro záznam je až 2MB (až 480 tisíc údajů). Také pro každý vstupní kanál lze definovat až 4 různé logické podmínky, jejichž stavy mohou být závislé na naměřených hodnotách, na zadaném časovém plánu nebo mohou být ovládány vzdáleně z PC. Ve spojení s externí deskou 16 výstupních relé lze alarmové stavy individuálně spínat. Každému vstupnímu kanálu lze přiřadit název právě zaznamenávaného procesu, který blíže charakterizuje monitorovaný objekt (např. druh výrobku). Tento název lze pak vybrat z klávesnice ústředny během jejího provozu.

Podobně jako u jednoduchých dataloggerů COMET, i zde je k dispozici software. Konkrétně program s názvem "SWR006", který slouží ke komplexnímu grafickému zpracování hodnot včetně volby měřítka časové i vertikální osy, on-line vizualizaci průběhů s nastavitelným intervalem načítání hodnot do grafů, automatický přenos údajů do počítače v nastavených časech, ukládání dat na síť, správu uživatelů a hesel atd. a pak také software "DBM MS Logger Program" pro práci s daty. Ten obsahuje všechny potřebné komponenty pro analýzu zaznamenaných údajů, umožňuje kombinovat a porovnávat měření z různých ústředen v jedné tabulce nebo grafu, vybrat libovolný časový úsek pro analýzu, tisk, export do PDF - tabulka i graf.

Závěr

Pokud tedy potřebujete nějaké již hotové zařízení doplnit o funkce záznamu a monitorování jeho hodnot a stavů, je použití dataloggeru či monitorovací stanice nejjednodušší a i nejlevnější "profesionální" řešení. V případě dataloggerů COMET dostanete již za několik tisíc Kč hotový systém i s řídícím a vyhodnocovacím softwarem pro PC, který lze okamžitě a snadno připojit k výstupům stroje a zprovoznit. Často je toto řešení i levnější, než si například od výrobce stroje objednávat nějaký doplněk ("kartu") pro zajištění podobných funkcí, zvláště u strojů od zahraničního dodavatele.

Mezinárodní veletrh elektrotechniky, elektroniky, automatizace a komunikace Amper 2013 se bude konat v termínu od 19. do 22. března 2013 opět na VÝSTAVIŠTI BRNO. Vše podstatné k následujícímu, v pořadí již 21. ročníku sledujte na stránkách HW serveru (http://www.hw.cz/amper) nebo též na http://www.amper.cz/.

Odkazy:

• Stránky společnosti COMET SYSTEM s.r.o. - www.cometsystem.cz

• Přímý odkaz na stránky o dataloggerech (záznamnících) řady Sxxxx - www.cometsystem.cz/produkty/dataloggery

• Přímý odkaz na stránky o měrících / monitorovacích stanicích MS6 a MS55D - www.cometsystem.cz/produkty/monitorovaci-systemy