Cara Memilih Kartu PCI/PCIe untuk Akuisisi Data dan Kontrol Industri

By /
Kartu digital I/O PCI CONTEC PIO-32/32L(PCI)H dengan konektor 96-pin untuk akuisisi data dan kontrol industri

Untuk akuisisi data dan kontrol industri, pilih PCI bila PC Anda masih punya slot PCI 32-bit, dan pilih PCI Express (PCIe) untuk sistem baru atau kebutuhan aliran data lebih cepat ke memori PC. Jenis kartunya ditentukan oleh sinyal yang diukur: digital I/O untuk sinyal on/off 12–24 VDC, analog input untuk tegangan sensor dan instrumen, counter dua fase untuk posisi dan kecepatan encoder. Panduan ini memetakan sinyal, isolasi, jumlah kanal, form factor, dan dukungan driver sebelum Anda meminta penawaran.

PCI atau PCIe: mulai dari slot yang tersedia

Keputusan pertama bukan soal kecepatan, melainkan slot apa yang ada di komputer industri Anda. Board PCI seperti PIO-32/32L(PCI)H dan CNT24-4D(PCI)H dirancang untuk slot PCI, sedangkan DIO-1616B-LPE, DIO-1616T-LPE, dan COM-2PD-PE memerlukan slot PCI Express (S2, S4). Pada PC yang masih berjalan baik, mempertahankan PCI paling sederhana; untuk sistem baru, PCIe memberi laju link lebih tinggi dan jalur pengembangan lebih panjang (S1). Kartu PCIe berlane sedikit dapat dipasang pada slot PCIe yang lebih panjang, tetapi tidak sebaliknya (aturan praktis Terastek).

Jumlah lane dan laju sinyal bagi kartu akuisisi data

Menurut PCI-SIG, satu PCIe Link terdiri atas 1, 2, 4, 8, 12, 16, atau 32 lane pada satu laju sinyal yang didukung. Laju mentah per lane per arah: PCIe 1.0 = 2,5 Gigabit/detik; PCIe 2.0 = 5,0; PCIe 3.0 = 8,0; PCIe 4.0 = 16,0; PCIe 5.0 = 32,0 Gigabit/detik. Link PCIe 5.0 dengan 32 lane pada 32,0 GT/s menyediakan 128,0 Gigabyte/detik mentah di masing-masing arah secara bersamaan (S1).

Kartu 64 kanal analog input 16 bit pada 1 MSPS menghasilkan 64 × 1.000.000 × 16 bit = 1,024 Gigabit/detik, sementara PCIe 2.0 x1 bernilai 5,0 Gigabit/detik per arah (S1); PCIe 3.0 x1 (8,0 Gigabit/detik) setara 1 Gigabyte/detik per arah. Angka S1 adalah laju mentah sebelum overhead link, jadi margin harus disisakan (aturan praktis Terastek). Pada kartu multikanal, transfer memakai bus master/DMA agar sampling berkelanjutan tidak tertahan laju konversi (S3).

Cocokkan tipe kartu dengan sinyal yang diukur

Mulai dari sinyal, bukan dari kartu. Tombol, limit switch, relai, dan solenoida umumnya 12–24 VDC dan memerlukan digital I/O; keluaran sensor atau instrumen memerlukan analog input; pulsa posisi dari rotary encoder atau linear scale memerlukan kartu counter (S2, S3, S4). Sebagian sistem membutuhkan ketiganya: kartu multifungsi AIO-163202F-PE menggabungkan 32 kanal analog input 16 bit 500 ks/s, 2 kanal analog output, 8 + 8 kanal digital I/O, dan 2 kanal counter 32 bit pada satu board sehingga slot terbatas tetap efisien (S3).

Tabel perbandingan keluarga kartu PCI dan PCIe

Data kanal, isolasi, dan waktu respons di bawah diambil dari halaman produk resmi CONTEC dan katalog Terastek (S2–S4).

Jenis kartu Contoh dan bus Kanal dan sinyal Kapan dipilih
Digital I/O terisolasi PIO-32/32L(PCI)H (PCI); DIO-1616B-LPE (PCIe, low profile) 32 + 32 atau 16 + 16 kanal opto-isolated 12–24 VDC, respons 200 µs (S4) Sensor dan aktuator panel mesin
Digital I/O TTL non-isolated DIO-1616T-LPE (PCIe, low profile) 16 + 16 kanal 5 VDC-TTL, respons 200 ns (S4) Handshake cepat antar instrumen
Analog input multifungsi AIO-163202F-PE; AI-1664UG-PE (PCIe) 32 kanal AI 16 bit 500 ks/s, 2 AO, 8 + 8 DIO, 2 counter 32 bit (S3); 64 kanal AI 16 bit single-ended atau 32 diferensial, 8 + 8 DIO, 1 counter 32 bit (S3) Tegangan, sensor, dan uji campuran sinyal
Counter dan encoder dua fase CNT24-4D(PCI)H (PCI) 4 kanal 24 bit, input diferensial atau TTL, isolasi opto-coupler atau TTL per kanal, count maksimum FFFFFFH (S2) Posisi dan kecepatan encoder
Serial terisolasi COM-2PD-PE (PCIe) 2 kanal RS-422A/485, isolasi dan proteksi surge, FIFO 128 byte, hingga 921.600 bps (S4) Instrumen serial di area bising

Isolasi I/O dan mengapa penting di lantai mesin

Di lantai produksi, kabel sensor berjalan berdampingan dengan kabel motor dan inverter, sehingga input dapat terbaca salah atau rangkaian kartu rusak. Banyak board digital I/O memakai isolasi opto-coupler antara sisi PC dan sisi lapangan: PIO-32/32L(PCI)H mengisolasi bus PCI dari antarmuka input/output, dan DIO-1616B-LPE menyediakan input opto-isolated serta output open-collector terisolasi dengan catu 12 VDC internal (S4). Board non-isolated seperti DIO-1616T-LPE dipilih bila sinyal TTL 5 VDC berada di enclosure yang sama dan respons 200 ns lebih penting daripada proteksi (S4). Keduanya menyediakan filter digital untuk mencegah pembacaan salah akibat noise (S3, S4).

Jumlah kanal, sampling simultan, dan multiplexed

Baca jumlah kanal bersama modenya. AIO-163202F-PE menyediakan 32 kanal analog input 16 bit, sedangkan AI-1664UG-PE menyediakan 64 kanal single-ended atau 32 kanal diferensial 16 bit (S3). Mode diferensial memakai dua pin per kanal sehingga lebih tahan noise common-mode, tetapi jumlah kanal berkurang (S3). Pada sampling multiplexed, satu konverter melayani kanal bergantian sehingga laju per kanal turun seiring bertambahnya kanal. Dengan asumsi seluruh kanal dipindai bergantian, kartu 1 MSPS 64 kanal memberi 1.000.000 / 64 ≈ 15.625 sampel per kanal per detik. Bila hubungan fasa antar-kanal penting, diperlukan sampling simultan atau sinkronisasi hardware; AI-1664UG-PE memakai event controller untuk trigger, clock, dan status tiap sinyal serta dapat menyinkronkan hingga 16 perangkat (S3).

Form factor dan bracket: standard atau low profile

Slot pada PC industri, panel PC, dan sistem ringkas sering low profile. DIO-1616B-LPE dan DIO-1616T-LPE mendukung slot low profile dan, bila bracket bawaan ditukar, juga slot ukuran standar (S4). Pada sisi PCI, PIO-32/32L(PCI)H berukuran short size dengan konektor 96-pin pitch 1,27 mm, dan COM-2PD-PE memakai dua konektor D-SUB 9-pin (S4), sementara CNT24-4D(PCI)H adalah board antarmuka bus PCI (S2). Ukur ruang di belakang chassis, tinggi bracket, dan panjang kartu terhadap kabel yang sudah terpasang (aturan praktis Terastek).

Menghitung posisi dan kecepatan dengan kartu counter dua fase

Bila yang diukur posisi atau kecepatan, bukan tegangan, kartu counter adalah pilihan tepat. CNT24-4D(PCI)H adalah board counter naik/turun 4 kanal 24 bit untuk bus PCI yang menerima input diferensial atau level TTL serta menghitung sinyal dua fase seperti keluaran rotary encoder dan linear scale; isolasi opto-coupler atau input TTL dipilih per kanal lewat perintah software, dengan count maksimum FFFFFFH (S2). Encoder 2.500 pulsa per putaran dengan dekode dua fase empat kali menghasilkan 10.000 count per putaran; pada 3.000 rpm (50 putaran/detik) lajunya 500.000 count per detik. Bandingkan angka ini dengan spesifikasi frekuensi masukan pada datasheet kartu, karena asumsi dekode empat kali dan sinyal bersih tidak selalu terpenuhi (perhitungan dan aturan praktis Terastek).

Driver, dukungan OS, dan ketersediaan API

Kartu hanya berguna secepat perangkat lunak yang mendukungnya. Keluarga board di atas menyertakan driver perangkat Windows dan Linux (S4), dan halaman produk CONTEC mencantumkan dukungan Windows API (SDK), Linux API (SDK), komponen .NET, serta pustaka VI LabVIEW (S3). Konfirmasi tiga hal sebelum memesan: versi sistem operasi, bahasa dan pustaka tim pengembang, serta tersedianya contoh kode dan utilitas diagnostik (mencakup Windows IoT Enterprise dan distribusi Linux tertentu). Untuk pencatatan tanpa pemrograman, AIO-163202F-PE mendukung perangkat lunak data logger C-LOGGER (S3).

Daya, ruang, dan batasan enclosure

Sebagian board menyediakan catu untuk rangkaian opto-coupler secara internal — DIO-1616B-LPE memasok 12 VDC 240 mA (S4) — sehingga sisi input tidak memerlukan catu tambahan. Kartu multifungsi juga menghemat slot dibanding beberapa kartu tunggal (S3). Perhatikan aliran udara di dalam enclosure, jarak antar kartu, dan penempatan kartu analog agar tidak berhimpitan dengan board digital atau board suplai (aturan praktis Terastek).

Checklist pengadaan

  1. Daftar seluruh sinyal: digital 12–24 VDC, analog tegangan, pulsa encoder, komunikasi serial.
  2. Catat slot yang tersedia (PCI atau PCIe), panjang slot, dan batas tinggi bracket.
  3. Tetapkan kebutuhan isolasi per kelompok sinyal menurut panjang kabel dan gangguan sekitar.
  4. Hitung laju data puncak dan bandingkan dengan laju link mentah per lane (S1).
  5. Tentukan jumlah kanal per sinyal, termasuk mode diferensial dan simultan atau multiplexed.
  6. Verifikasi rentang input dan jenis konektor kartu yang dipertimbangkan (S3).
  7. Konfirmasi sistem operasi, driver, dan API tim pengembang (S3, S4).
  8. Siapkan terminal blok, kabel, dan catu tambahan untuk instalasi.
  9. Rencanakan uji awal: kanal terbuka, satu sensor, lalu beban penuh.
  10. Ajukan tinjauan spesifikasi atau permintaan penawaran dengan daftar sinyal, slot, dan versi sistem operasi.

Kesalahan umum

  • Memilih kartu karena nomor generasi PCIe lebih tinggi, padahal kebutuhan data jauh di bawah kapasitas link (S1).
  • Memakai board TTL non-isolated pada jalur kabel panjang 24 VDC di lantai mesin (S4).
  • Menghitung kanal analog tanpa memperhitungkan mode diferensial yang memakai dua pin per kanal (S3).
  • Mengabaikan jenis konektor dan ketersediaan terminal blok, sehingga instalasi terhambat (S4).
  • Memesan kartu sebelum memastikan dukungan sistem operasi, driver, dan API (S3, S4).
  • Menghitung laju per kanal dari angka total kartu tanpa memperhitungkan pemindaian bergantian (perhitungan Terastek).
  • Memasang kartu pada slot PCIe yang lebih pendek dari jumlah lane yang dibutuhkan (aturan praktis Terastek).

Peralatan dan konfigurasi terkait

Dalam satu sistem, kartu PCI dan PCIe dipakai bersama perangkat lain: DIO-1616B-LPE dan DIO-1616T-LPE untuk sinyal diskret, PIO-32/32L(PCI)H untuk sistem berbasis PCI, dan COM-2PD-PE untuk komunikasi serial terisolasi, semuanya dari keluarga CONTEC, dengan pilihan lain pada kategori PCI/PCIe Card. Konteks aplikasinya ada di hub Test Automation & ATE dan IIoT & Monitoring Industri, serta artikel DAQ untuk pengujian industri: USB, Ethernet, dan modular bila bus eksternal dipertimbangkan. Artikel pendamping seri ini membahas aspek teknisnya lebih dalam: membaca sinyal digital counter dan encoder di lantai produksi dan bus PCI vs PCIe: lane, bandwidth, dan latensi pada akuisisi.

Kesimpulan

Pemilihan kartu PCI/PCIe mengikuti urutan tetap: inventarisasi sinyal, periksa slot dan form factor, tetapkan kebutuhan isolasi, tentukan jumlah kanal dan mode sampling, lalu bandingkan laju data dengan laju link mentah per lane (S1). Setelah perangkat keras sesuai, verifikasi berikutnya adalah driver, dukungan sistem operasi, dan API (S3, S4). Untuk posisi dan kecepatan, kartu counter dua fase seperti CNT24-4D(PCI)H menangani pekerjaan yang tidak dapat dilakukan kartu analog (S2). Jika daftar sinyal, konfigurasi slot, dan versi sistem operasi sudah tersedia, tim Terastek dapat meninjau kesesuaian spesifikasi atau menyiapkan permintaan penawaran berdasarkan daftar tersebut.

Sumber resmi

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Scroll to Top
WhatsApp