KompaktowyRIO
| Producent | instrumenty narodowe |
|---|---|
| Dostępny | W produkcji |
| Strona internetowa |
CompactRIO (lub cRIO ) to wbudowany kontroler przemysłowy czasu rzeczywistego wyprodukowany przez firmę National Instruments dla przemysłowych systemów sterowania . CompactRIO to połączenie kontrolera czasu rzeczywistego, rekonfigurowalnych modułów IO (RIO), modułu FPGA i obudowy rozszerzającej Ethernet .
Sprzęt komputerowy
System CompactRIO jest połączeniem obudowy kontrolera czasu rzeczywistego, rekonfigurowalnych modułów IO (RIO), modułu FPGA i obudowy rozszerzającej Ethernet . Dostępne są również moduły innych firm, które są generalnie kompatybilne z kontrolerami obudowy produkowanymi przez NI.
Kontrolery czasu rzeczywistego CompactRIO zawierają mikroprocesor do realizacji algorytmów sterowania i obsługują szeroki zakres częstotliwości taktowania. Kontrolery są kompatybilne tylko z National Instruments serii C. Moduły we/wy można wymieniać podczas pracy (można je podłączać/odłączać, gdy urządzenie jest włączone).
Moduł FPGA może być wykorzystany do realizacji wysokowydajnego przetwarzania danych na rekonfigurowalnym materiale. Takie przetwarzanie danych może być wykonywane na strumieniu danych z podłączonych modułów I/O. Moduł jest zasilany przez wysokowydajny układ FPGA Xilinx Virtex we wcześniejszych modelach oraz Kintex-7, Artix-7 lub Zync Xilinx FPGA w nowszych modelach. FPGA może być programowany oddzielnie i jest podłączony do kontrolera czasu rzeczywistego za pomocą wewnętrznej magistrali PCI i jest dostępny przez interfejs LabVIEW, który działa zarówno lokalnie na kontrolerze, jak i przez sieć LAN z LabVIEW na komputerze PC.
Obudowa Ethernet zawiera port Ethernet ( 8P8C ), który umożliwia podłączenie kontrolera CompactRIO do komputera. Obudowa jest dostępna w wersjach z 4 i 8 gniazdami.
Moduły innych firm są produkowane dla dodatkowych funkcji, takich jak wyświetlacze LCD lub VGA. Nowsze, wydajne kontrolery CompactRIO mają również wbudowaną kartę graficzną VGA, którą można podłączyć do monitora w celu obserwacji działania.
Oprogramowanie
Sterowniki CompactRIO można programować za pomocą LabVIEW , graficznego języka programowania firmy National Instruments ; C; C++; lub Jawa. LabVIEW musi być używany do programowania wbudowanego układu FPGA, chociaż można dołączyć komponenty VHDL i verilog.
Nowsze kontrolery są dostarczane z systemem RTOS opartym na systemie Linux , NI Linux Real-Time, stworzonym w ramach projektu Real-Time Linux Collaborative Project Fundacji Linux . Programy utworzone w LabVIEW są kompilowane do kodu maszynowego dla NI Linux Real-Time i języka opisu sprzętu (HDL) dla zestawu narzędzi Xilinx FPGA automatycznie podczas wdrażania kodu w miejscu docelowym.
System operacyjny Linux czasu rzeczywistego działający w kontrolerze czasu rzeczywistego obsługuje system plików, dzięki czemu rejestrowanie danych jest również dostępne na poziomie kontrolera. Wersja Full Development System LabVIEW nie zawiera modułów potrzebnych do zaprogramowania cRIO. Moduł czasu rzeczywistego i moduły FPGA należy zakupić osobno i zainstalować razem z oprogramowaniem LabVIEW w celu programowania sprzętu. Programowanie odbywa się na komputerze hosta z systemem operacyjnym Windows i jest wdrażane na cRIO przez Ethernet.
Nie jest konieczne uruchamianie VI w czasie rzeczywistym na kontrolerze, aby uruchomić FPGA VI, ponieważ interfejs LabVIEW FPGA może pracować w sieci, obsługując do 7 jednoczesnych akcesorów. Odbywa się to za pomocą adresu URL połączenia, takiego jak RIO://ip/RIO0
Zauważ, że blok interfejsu odczytu/zapisu wydaje się pakować wiele akcesorów w jeden, ale w rzeczywistości zapętla się z opóźnieniem w obie strony na każdy dodatkowy dostęp, co może bardzo szybko się sumować. Można to obejść, grupując wszystkie kontrolki w jeden klaster, a wszystkie wyświetlacze w inny, dla każdego dostępu do zapisu/odczytu i dla każdego akcesora. Możliwe jest posiadanie lokalnego VI działającego w czasie rzeczywistym na kontrolerze, który jednocześnie uzyskuje dostęp do różnych zestawów klastrów bez zakłóceń, a przesyłanie danych z jednego klastra do drugiego może umożliwić wydajny przepływ danych między tym VI działającym w czasie rzeczywistym a PC VI i z dość niskim opóźnieniem.
Dane mogą być również przesyłane przez fifos „FPGA do HOST” i „HOST do FPGA” DMA, które również działają przez interfejs sieciowy. Każdy VI posiadający interfejs, każde połączenie FIFO hosta i każde połączenie IRQ liczą się jako akcesory do FPGA obsługiwanego przez kontroler. Te FIFO mogą zazwyczaj nasycić połączenie ethernetowe kontrolera, oferując dobrą wydajność zarówno pod względem przepustowości, jak i przy ostrożnym użytkowaniu opóźnienia.
Interfejs LabVIEW FPGA jest również dostępny dla C.
Aplikacje
Systemy CompactRIO są często używane jako przemysłowe jednostki sterujące, gdzie ważna jest mała obudowa .
CompactRIO jest powszechnie stosowany jako systemy bezgłowe (bez interfejsu użytkownika), które są przeznaczone do pracy w ograniczonej przestrzeni, w trudnych warunkach. Systemy CompactRIO można również podłączyć do komputera głównego, który może być używany do celów nadzorczych i wyświetlania zarejestrowanych danych.
Inne przykłady obszarów zastosowań to: Inteligentne systemy dla Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT), Energoelektronika i sterowanie inwerterami, Monitorowanie stanu urządzeń wirujących, Monitorowanie jakości energii, Transport i ciężki sprzęt oraz Sterowanie laserem lub hydrauliką.
CompactRIO był używany od 2009 do 2015 roku jako główna jednostka sterująca w FIRST Robotics Competition . Został on teraz zastąpiony przez roboRIO firmy National Instruments.
Zobacz też
- CompactDAQ
- roboRIO