Открытая архитектура CompactRIO

 
1. Измерения  и типы ввода/вывода  
 
            Подходящие преобразователи конвертируют физические явления в      измеримые сигналы;    однако, различные сигналы нуждаются в   измерении разными способами. Все сигналы подразделяются на две категории: аналоговые и цифровые.    Аналоговый сигнал может принимать  любое значение с течением времени.    Некоторые примеры аналоговых сигналов включают напряжение, температуру, давление, звук или с илу   тяжести. При выборе оборудования для сбора данных   для   измерения    аналоговых сигналов, нужно принять во внимание     число   аналоговых каналов,    максимальную    частоту выборки, разрешение,   и     диапазоны сигналов     ввода. Напротив,     цифровой сигнал    не может принимать    любое значение с течением времени. Вместо этого, он имеет два   возможных уровня:    высокий и низкий уровень сигнала. При выборе оборудования для сбора данных для цифрового       сигнала, нужно принять во     внимание число   цифровых         каналов, сопоставимость системы логических элементов, и цифровые логические уровни.  
 
 
2.Форм-фактор

 
            Платформы для оборудования по сбору данных выбираются на основании требований приложения или даже на основании личных предпочтений. Так как настольные ПК всегда есть в шаговой доступности, многие инженеры и ученые выбирают PCI или PCI Express платы сбора данных, которые  подключаются напрямую к компьютеру. Некоторые, однако, предпочитают более портативные решения,  оборудование по сбору данных на базе USB, которые можно подключить и в настольный ПК, и в ноутбук. Для высокопроизводительных приложений,  модули сбора данных (DAQ) доступны для PXI/CompactPCI и PXI Express, более мощные модульные компьютерные платформы, специально созданные для приложений по измерению и автоматизации. Приборы сбора данных последнего поколения предлагают соединения через беспроводной и кабельный Ethernet.  
 

 
3. Программное  обеспечение и язык программирования

 
          Существует множество вариантов ПО, которые можно подобрать под конкретное оборудование по сбору данных. Утилиты, основанные на конфигурации, такие как NI LabVIEW SignalExpress, не требуют программирования, что делает проведение базовых измерений, регистрацию данных и анализ данных простыми в использовании. При создании своего собственного приложения, можно выбирать из нескольких APIs для языков программирования, таких как LabVIEW, ANSI C/C++, C#, и Visual Basic .NET.  
 
 
4. Факторы показателей и результатов работы

 
         В то время как существует большое разнообразие форм оборудования по сбору данных,  отдельно взятые виды шин предполагают более высокие показатели работы, чем другие. При оценке показателей работы шины, нужно принять во внимание такие факторы, как  диапазон частот,  период ожидания ответа от устройства, синхронизацию, и портативность. Диапазон частот – показатель того, с какой скоростью данные передаются по шине, обычно измеряется в мегабайтах в секунду (Mб/с), период ожидания – показатель задержки в передаче данных. Внутренние инсталлируемые шины, такие как  PCI Express и PXI Express обеспечивают самый широкий диапазон частот и самое маленькое время задержки передачи данных среди всех видов шин. Новые технологии, такие как запатентованные NI Signal Streaming дают возможность поддерживать высокоскоростной и разнонаправленный поток данных через USB и Ethernet для достижения максимальной производительности внешних приборов сбора данных. Другой показатель качества работы – точность измерений. Хотя каждый DAQ модуль National Instruments калиброван после его производства, точность измерений до сих пор находится в зависимости от показателей времени и температуры. Технологии, такие как NI-MCal улучшают точность прибора за счет использования самокалибровки ПО для распознавания природы ошибки и ее исправления.

Заключение

NI CompactRIO представляет собой  надежную промышленную компактную  систему управления и сбора  данных, возможности которой расширены,  благодаря технологии реконфигурируемого  ввода/вывода ПЛИС. Платформа CompactRIO представляет собой недорогую архитектуру с открытом доступом к низкоуровневым аппаратным ресурсам. Теперь вы с легкостью можете воспользоваться всеми преимуществами, предоставляемыми технологией реконфигурируемых ПЛИС, при создании узкоспециализированных настраиваемых контрольно-измерительных систем. При этом от вас не потребуется знания достаточно сложных языков программирования ПЛИС, таких как, например, VHDL. С помощью CompactRIO вы сможете разрабатывать свои собственные контрольно-измерительные аппаратные цепи, синхронизация и тактирование которых будет осуществляться с разрешением 25 нс.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Официальный сайт National Instruments в России, http://russia.ni.com/
2. Официальный сайт LabVIEW, http://www.labview.ru/
3. Официальный сайт примеров разработок National Instruments

http://zone.ni.com/dzhp/app/main

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение

В примере был использован контроллер Compact RIO cRIO-9004.

Характеристика:

Процессор: 195 MHz;

Память: 64 MB DRAM, 512 Flash;

Плис: Virtex 5 LX 30, 50

Количество слотов: 4;

Температурный диапазон: -40..+70  °С;

Интерфейсы: Ethernet, RS232.

Потребляемая мощность от 7 до 17 Вт;

Источник питания  от 9 до 35 В.   Рисунок 11 - контроллер          Compact RIO cRIO-9004

 

Используемый модуль cRIO-9215

Количество каналов: 4;

Разрядность: 16 бит;

Частота: 100КГц/канал;

Описание: терминалы под винт;

Рабочее напряжение: от ±10.2 В до ±10.6 В;

Защита от перенапряжения : ± 30 В;

Время преобразования: 
           Один канал: 4,4 мкс; 
           Два канала: 6 мкс; 
          Три канала: 8 мкс; 
          Четыре канала: 10 мкс.

Рисунок 12 - модуль cRIO-9215

 

Контроллер был подключен к системе через интерфейс Ethernet. Для контроля помех к модулю был подключён источник питания. Для демонстрации работы контроллера был взят готовый пример с сайта zone.ni.com

Рисунок 13 – Лицевая панель программы

Рисунок 13 – Блочная диаграмма программы

 

Рисунок 14 – Помехи

В приложении представлен результат  работы программы. На графике видны  помехи, генератором которых является источник напряжения.