КомпактРИО
| Производитель | Национальные инструменты |
|---|---|
| Доступный | В производстве |
| Веб-сайт | www |
CompactRIO (или cRIO ) — это реального времени, встроенный промышленный контроллер созданный компанией National Instruments для систем промышленного управления . CompactRIO представляет собой комбинацию контроллера реального времени, реконфигурируемых модулей ввода-вывода (RIO), модуля FPGA и шасси расширения Ethernet . [2]
Аппаратное обеспечение
[ редактировать ]Система CompactRIO представляет собой комбинацию шасси контроллера реального времени, реконфигурируемых модулей ввода-вывода (RIO), модуля FPGA и шасси расширения Ethernet . [2] Также доступны модули сторонних производителей, которые, как правило, совместимы с контроллерами шасси производства NI.
Контроллеры реального времени CompactRIO включают в себя микропроцессор для реализации алгоритмов управления и поддерживают широкий диапазон тактовых частот. Контроллеры совместимы только с модулями ввода-вывода National Instruments серии C. Модули ввода-вывода поддерживают горячую замену (можно подключать/отключать при включенном устройстве).
Модуль FPGA может использоваться для реализации высокопроизводительной обработки данных на реконфигурируемой матрице. Такая обработка данных может выполняться при потоковой передаче данных от подключенных модулей ввода-вывода. Модуль оснащен Xilinx Virtex высокопроизводительной FPGA на более ранних моделях и Kintex-7, Artix-7 или Zynq Xilinx FPGA на более новых моделях. FPGA может быть запрограммирована отдельно и подключена к контроллеру реального времени с помощью внутренней шины PCI и доступна через интерфейс LabVIEW, который работает как локально на контроллере, так и через локальную сеть из LabVIEW на ПК.
Шасси Ethernet оснащено портом Ethernet ( 8P8C ), через который можно подключить контроллер CompactRIO к ПК. Шасси доступно в вариантах с 4 и 8 слотами.
Модули сторонних производителей производятся для дополнительных функций, таких как ЖК-дисплеи или VGA-дисплеи. Новые высокопроизводительные контроллеры CompactRIO также имеют встроенную графику VGA, которую можно подключить к монитору для наблюдения за работой.
Программное обеспечение
[ редактировать ]Контроллеры CompactRIO можно программировать с помощью LabVIEW компании National Instruments , графического языка программирования ; [2] С; С++; или Ява. [3] LabVIEW необходимо использовать для программирования встроенной FPGA, хотя могут быть включены компоненты VHDL и verilog.
Новые контроллеры поставляются с ОС Linux на базе RTOS , NI Linux Real-Time, [4] создан в рамках совместного проекта Linux Foundation Real-Time Linux. [5] Программы, созданные в LabVIEW, компилируются в машинный код. [6] для NI Linux Real-Time и язык описания оборудования Xilinx FPGA (HDL) для набора инструментов автоматически во время развертывания кода на цели.
Операционная система Linux Real-Time, работающая в контроллере реального времени, поддерживает файловую систему, поэтому регистрация данных также доступна на уровне контроллера. Полная версия LabVIEW для системы разработки не включает модули, необходимые для программирования cRIO. Модуль реального времени и модули FPGA необходимо приобретать отдельно и устанавливать вместе с LabVIEW для программирования оборудования. Программирование выполняется на хост-компьютере под управлением Windows операционной системы и развертывается на cRIO через Ethernet.
Для запуска VI FPGA нет необходимости запускать VI реального времени на контроллере, поскольку интерфейс LabVIEW FPGA поддерживает работу в сети и поддерживает до 7 одновременных средств доступа. Это делается с помощью URL-адреса подключения, например RIO://ip/RIO0.
Обратите внимание, что блок интерфейса чтения/записи, по-видимому, объединяет несколько методов доступа в один, но на самом деле зацикливается с задержкой туда и обратно для каждого добавленного дополнительного доступа, которая может очень быстро суммироваться. Эту проблему можно обойти, сгруппировав все элементы управления в один кластер, а все дисплеи — в другой, для каждого доступа на запись/чтение и для каждого средства доступа. На контроллере можно запустить локальный VI реального времени, который одновременно без помех обращается к другому набору кластеров, а передача данных из одного кластера в другой может обеспечить эффективный поток данных между этим VI реального времени и ПК VI. и с довольно низкой задержкой.
Данные также могут передаваться по каналам DMA «FPGA to HOST» и «HOST to FPGA», которые также работают через сетевой интерфейс. Каждый VI, имеющий интерфейс, каждое соединение FIFO хоста и каждое соединение IRQ – все они считаются доступом к FPGA, размещенному на контроллере. Эти FIFO обычно могут насыщать Ethernet-соединение контроллера, обеспечивая хорошую производительность как с точки зрения пропускной способности, так и с точки зрения задержки, при осторожном использовании.
Интерфейс LabVIEW FPGA также доступен для C.
Приложения
[ редактировать ]Системы CompactRIO часто используются в качестве промышленного блока управления, где малый форм-фактор важен .
CompactRIO обычно используется в качестве автономных систем (без пользовательского интерфейса), предназначенных для работы в ограниченном пространстве и в суровых условиях. Системы CompactRIO также можно подключить к главному ПК, который можно использовать для целей контроля и отображения зарегистрированных данных.
Другими примерами областей применения являются: интеллектуальные системы для промышленного Интернета вещей (IIoT), силовая электроника и инверторное управление. [7] Мониторинг состояния вращающегося оборудования, мониторинг качества электроэнергии, транспортного и тяжелого оборудования, а также лазерное или гидравлическое управление.
CompactRIO использовался с 2009 по 2015 год в качестве основного блока управления на ПЕРВЫХ соревнованиях по робототехнике . от National Instruments На смену ему теперь пришел roboRIO .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Повышение производительности системы с помощью новых предложений CompactRIO. Архивировано 1 мая 2017 г. в Wayback Machine , National Instruments.
- ^ Jump up to: а б с «Что такое CompactRIO?» . НИ. Архивировано из оригинала 4 июня 2011 года . Проверено 1 июня 2011 г.
- ^ «Инструменты проектирования встроенных систем C, C++» . НИ. Архивировано из оригинала 2 июня 2016 года . Проверено 7 июня 2016 г.
- ^ «Введение в NI Linux Real-Time» . НИ. Архивировано из оригинала 18 июня 2016 года . Проверено 7 июня 2016 г.
- ^ «Фонд Linux объявляет о проекте по развитию Linux реального времени» . Фонд Linux. Архивировано из оригинала 17 июня 2016 года . Проверено 7 июня 2016 г.
- ^ «Компилятор NI LabVIEW: под капотом» . НИ. Архивировано из оригинала 6 апреля 2012 года . Проверено 10 сентября 2011 г.
- ^ Бусо, С.; Кальдогнетто, Т. (2015). «Быстрое прототипирование цифровых контроллеров для микросетевых инверторов». Журнал IEEE по новым и избранным темам силовой электроники . 3 (2): 440–450. дои : 10.1109/JESTPE.2014.2327064 . S2CID 47562678 .