Guía técnica para capturar datos en procesos industriales (2ª PARTE)

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4)      Hardware de adquisición de datos.

El hardware DAQ se define como los componentes de un sistema de adquisición y control de datos, que realizan alguna de las siguientes funciones:

·       La entrada, procesado y conversión a formato digital, usando ADCs de datos de señales analógicas medidos de un sistema o proceso – los datos son luego transferidos a un computador para display, almacenaje y análisis.

·       La entrada de señales digitales, que contiene información de un sistema o proceso.

·       El procesado o conversión a formato analógico, usando DACs, de  señales digitales de un ordenador. Las señales de control analógico se usan para controlar un sistema o proceso.

·       La salida de señales de control digitales.

El hardware de adquisición de datos está disponible en muchas formas de muy diferentes fabricantes y comúnmente las tarjetas se conectan directamente al bus de expansión del ordenador. Otras formas de hardware DAQ son registradores y controladores  autónomos inteligentes, que pueden ser controlados vía una interface RS-232, y pueden dejarse operar independientemente del ordenador.

5)      Software de adquisición de datos.

El hardware de adquisición de datos no trabaja sin software, debido a que el software funciona en el ordenador transforma el sistema en un sistema completo de adquisición de datos, análisis, display y sistema de control.

El software de aplicación funciona en el ordenador bajo un sistema operativo que puede ser de tarea simple (como DOS) o multitarea (como Windows, Unix, OS2).

Hay tres opciones disponibles, con relación al software requerido para programar el sistema de hardware:

·       Programa el registro del hardware de adquisición de datos directamente.

·       Utiliza software de driver de bajo nivel, usualmente proporcionado con el hardware para desarrollar aplicaciones de software para las tareas específicas requeridas.

·       Utilizar software prefabricado – ésta puede ser la aplicación de software proporcionada con el hardware en sí mismo, que realiza todas las tareas requeridas para una aplicación particular. Alternativamente, paquetes de terceras parte tales como LabVIEW y Labtech Notebook proporcionan una interface gráfica para programar las tareas requeridas de un ítem de hardware particular, asimismo se proporcionan herramientas para analizar y mostrar los datos adquiridos. 

6)      Host computer

El PC usado en un sistema de adquisición de datos puede quedar afectado en gran medida por las velocidades a las que tienen que ser adquiridos, procesados y almacenados los datos para una aplicación particular. Donde la adquisición de datos de alta velocidad se realiza con una tarjeta de expansión plug-in, el rendimiento proporcionado por las arquitecturas del bus, tales como el bus de expansión PCI, son más altos que los transmitidos por el bus de expansión ISA o EISA del PC.

Dependiendo de la aplicación particular, la velocidad del microprocesador, tiempo de acceso al disco duro, capacidad del disco y tipos de datos disponibles, todos pueden tener un impacto en la velocidad a la que el computador es capaz de adquirir datos continuamente. Todos los PCs, por ejemplo, son capaces de transferir datos I/O programados e interrumpir la transferencia de datos. El uso de Direct Memory Access (DMA), en la que el hardware dedicado se usa para transferir datos directamente a la memoria del computador, incrementa en gran medida el rendimiento del sistema y deja al microprocesador libre para otras tareas.

En operación normal los datos obtenidos a partir de una tarjeta de adquisición de datos plug-in u otro hardware DAQ (e.g. data logger) se almacenan directamente a la memoria del sistema.  Donde la memoria del sistema disponible excede la cantidad de datos adquiridos, los datos pueden transferirse a un almacenamiento permanente, tal como un disco duro. La velocidad a la cual los datos se transfieren a un almacenamiento permanente no afecta al rendimiento del sistema de adquisición de datos.

Donde se necesitan grandes cantidades de datos para ser almacenados a altas velocidades, se usan disk-streaming para almacenar continuamente los datos del disco duro. Disk-streaming utiliza un terminate-and-stay-resident (TSR) program para transferir datos continuamente desde una tarjeta de adquisición de datos plug-in y almacenarla temporalmente en el sistema de memoria, al disco duro. Los factores limitantes en el proceso streaming pueden ser el tiempo de acceso al disco duro y su capacidad de almacenaje. Donde la capacidad de almacenaje es suficiente, la cantidad de espacio de disco duro libre (sin fragmentar) disponible para mantener los datos, puede afectar al rendimiento del sistema, ya que la tasa máxima a la que los datos pueden ser transmitidos al disco se reducen por el nivel de fragmentación.

Si es necesario procesar en tiempo real los datos adquiridos, el rendimiento del ordenador es fundamental.

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