更少的硬件=更多的功能

　　在数据采集系统的下一项变革中，不仅模块可以互换，而且最终部署模块的机箱也可以互换。测试过程因设备不同，包含多个步骤，其中包括验证、受控环境 下的测试、子系统组件测试、硬件仿真测试、原型系统测试、最终制造测试及其它步骤。通过创建由可互换的模块和可选的部署方式构成的数据采集系统，测试工程 师们可以进一步压缩其硬件需求，进而减少费用、存储空间、与制造商的合约以及对雇员的培训成本。

　　可复用性的最大化对于充分利用模块化I/O的功能非常重要。正如不同的测量类型对应不同的模块，模块化数据采集系统的下一个演进将为同一组的模块提 供不同的部署选项。部署方式将随行业不同而变化，但都将包括尺寸、可便携性、与PC的连接特性、以独立模式运行的能力、坚固程度、可靠性等类似选项。而 且，与模块一样，没有一个制造商可以覆盖每一种可能的用户方案，但一个模块化的、灵活的硬件族将能够覆盖一组类型广泛的前述部署。

　　为更好地阐述这一情况，请考虑一个假想场景：某公司在使用某厂商提供的灵活的硬件部署平台。

　　假设这家公司是一个关注于项目咨询的工程机构，它专长于机器状况监测(MCM)行业内的旋转设备的监测与维护。该公司采用IEPE加速计进行振动测 量，而加速计测量，鉴于其所需的高采样率、高精度和高带宽，属于高端的传感器测量。此外，IEPE传感器需要电流激励以驱动传感器。抗混叠滤波器对于去除 系统中高频噪声的所有痕迹是一个有益的选择，而且，由于采集速率和信号的特性，所以倾向使用同步采样ADC以确保信号的相位同步。利用一个模块化平台，该 信号调理与数据采集电路的所有部分都必须被安装入同一个模块。

　　MCM专家所实现的测量通常源于面向轴校准的近程传感器、面向轴旋转速率的转速计、马达的功率负载和面向支撑壳体的振动分析加速计。这些测量在不同 部署对象中进行。其中一项应用便是小型的、低通道数的便携式单元，咨询顾问可以在出差时携带它以进行系统上的点检。这些点检可以定期完成，或者是当操作者 听到噪声并报告问题时进行。便携式部署要求便携式显示装置、存储器、报告生成和方便的设置。更多复杂的部署涉及更高的通道数以支持全面的机器测试和混合传 感器类型，因为全面的机器检查将包括转速计、近程探头和加速计。由于涉及大量数据，该大规模的监测系统可能要求更大容量的存储器和更高的处理能力。该系统 应当是可移动的，但不必像点检系统那样可便携。由于临时安装位置通常处于工业环境，该设备也必须足够坚固。该公司所提供的最高层次的机器维护是永久安装的 监测系统。它们是安装于旋转设备上的在线系统，以连续监测系统的健康状况，而且当超过极限条件时，系统通知管理人员进行必要的维修，或者声音报警，或者在 危险状况下启动紧急关机程序。

　　该场景中的公司由工程师和服务技术人员组成，他们在机器状况监测方面具有丰富的行业经验，但是对于硬件设计的了解较为有限。该公司时常从现今的市场 上购买这几种设备：十年前最初设计的单盒解决方案(这对于全系统监测略微偏大)， 较新的、借鉴便携式电脑的特性面向便携式系统的、基于PC的解决方案，以及更为昂贵的、面向永久安装系统的、高强度大型系统。鉴于这些可供选择的系统，该 公司必须购买、学习和维护大量不同的设备，或者尝试寻找一个能够提供所有这三种类型系统的专业制造商。但是，即使存在这样的制造商，仍可能存在质量或性能 方面的让步。另一个更可取的选择便是设计与构建其自己的系统。这样确保了需求规范得到严格满足并且所有功能可用。然而，该公司在硬件设计方面的技术能力远 弱于最终数据的收集、读取和分析。

　　其解决方案便是采用了一系列带有模块化I/O并部署灵活的硬件，如来自NI的C系列硬件。该平台提供了超过40只比一副扑克牌略大的测量模块。这些 模块根据不同的应用选择针对性的部署底板和平台。。在此例中，一个NI 9233加速计模块可与NI USB-9162单模块机盒结合，构建一个与笔记本电脑连接的便携式振动测量系统。。对于全系统监测，同一个模块可以插入一个带有面向近程探头和转速计的 其它模块的8-插槽的NI CompactDAQ底板。对于尺寸较大的机器，可以连接并同步多个底板以进行相位同步测量。最后，同一组模块可以插入至面向永久安装监测与报警系统的 NI CompactRIO底板。CompactRIO底板提供4个或8个插槽，并在极其坚固的壳体内实现了内置存储与处理功能。CompactRIO工作环境 的温度范围是-40°～70°C，并能承受50个重力加速度的最大冲击。

　　图3. 许多C系列模块可以从便携式迁移至台式、嵌入式录入，而无须改变传感器的设置

　　除了硬件，软件是整个方案的重要考虑因素。一个完整的MCM系统需要FFT、阶次分析、轨道分析和瀑布图等函数。这样的分析和经验正是咨询公司的专 长所在，而且，利用来自同一个供应商的软件NI LabVIEW，一个公司可以在所有这三个应用开发平台上编写和复用分析代码。利用这个灵活的统一制造商解决方案，该咨询机构可以更好地管理完整客户服务 所需的培训与硬件。倘若该公司决定再次销售该系统，COTS的技术优势再次显现，因为制造资源来自于所遴选的高端品牌供应商。

　　通过利用(如来自NI的C系列硬件的)测控系统，公司可以实现自主研制的灵活性与COTS可靠性和支持的组合，进而得益于灵活的模块化I/O的全部功能。