集成实时控制器、FPGA和I/O的嵌入式硬件平台CompactRIO - 系统

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NI CompactRIO 控制和采集系统的特点：

  *轻巧、坚固的工业控制和采集系统
  * 基于NI可重新配置I/O(RIO)技术，适于超高性能和自定义应用
  * 利用NI LabVIEW图形化编程提供快速开发
  * 低成本构架，可使用低层次硬件资源
  * 带有实时处理器和可重新配置FPGA功能，用于可靠独立的嵌入式或分布式应用
  * 随附热插拔工业I/O模块，内置信号调理功能，可直接连接传感器和激励器
  * 自定义设计控制或采集电路(硅质，25 ns定时/触发)
  * 符合NI CompactRIO高级工业认证/评级要求
    o 操作温度范围：-40 to 70 °C (-40 to 158 °F)
    o 隔离能力高达2,300 Vrms
    o 冲击力为50 g
    o 国际安全标准、EMC和环保证书
    o 第1类，第2组危险地区等级
    o 双11-30 VDC电源输入，小功率消耗(标准功率：7-10 W)

NI CompactRIO是一款高级嵌入式控制和采集系统，基于NI可重新配置I/O(RIO)技术。控制和采集系统厂商广泛使用现场可编程门阵列 (FPGA)设备，因为其具有性能优良、可重新配置、规格小巧和工程开发成本低等特点。如今，LabVIEW编程人员无需掌握专门的硬件设计语言，如 VHDL，就可使用用户可编程的FPGA来创建高度优化的可重新配置的控制和采集系统。借助NI CompactRIO，用户可以快速创建嵌入式控制或采集系统。该系统可与自定义设计的硬件电路在优化性能上相媲美。

NI CompactRIO不仅具备实时嵌入式处理器的低功率能耗功能，还兼有RIO FPGA芯片集的优越性能。RIO核心具有内置式数据传输机制，可将数据传输到嵌入式处理器，用于实时分析、事后处理、数据记录或与联网主机通信。借助 LabVIEW FPGA的基本 I/O功能，CompactRIO可将硬件与每个I/O模块的I/O电路直接连接。每个I/O模块具有内置式连接、信号调理、转换电路（如ADC或 DAC）以及可选的隔离屏障等功能。构建成本低，可使用低层次硬件资源。

<strong>I/O模块</strong>

每个CompactRIO I/O模块都具有内置式信号调理功能，包含螺栓端子、BNC或DSUB连接器。通过在模块上集成接线盒，CompactRIO系统大大降低了空间需求和现场布线成本。有各种I/O类型可供选择，如±80 mV热电偶输入、±10V同步采样模拟输入/输出、配有1A电流驱动的24V工业数字I/O、用于编码器的5V调节电源输出的差分/TTL数字输入以及 250 Vrm通用数字输入等。该模块的内置信号调理功能扩展了电压范围或工业信号类型，因而可将CompactRIO模块直接与传感器和激励器相连。

<strong>实时处理器</strong>

CompactRIO嵌入式系统包含一款工业200 MHz Pentium类处理器，用于可靠确定地执行LabVIEW Real-Time应用程序。内置LabVIEW功能有千余种，可用于创建多线程嵌入式系统，使之具有实时控制、分析、数据记录和通信等功能。

<strong>性能</strong>

FPGA电路是一款具有并行处理能力、可重新配置的计算引擎，可在芯片的硅电路中执行 LabVIEW应用程序。使用嵌入式RIO FPGA硬件，您可以超过100 kS/s的循环速率运行多循环PID控制系统。还可以高达1 MS/s的循环速率运行数字控制系统，以40 MHz (25 ns)的单周期循环速率评估多个Boolean逻辑。RIO核心具有并行处理能力，因此增加运算不会降低FPGA应用程序的运行速度。 CompactRIO 具有4个8槽机箱，可在1百万到3百万门FPGA芯片内选择。

<strong>尺寸和重量</strong>

尺寸、重量和I/O通道密度严格按照同类嵌入式应用要求设计。一款4槽可重新配置嵌入式系统的规格是179.6×88.1×88.1 mm (7.07×3.47×3.47 in.)，重1.58 kg(3.47 lb)。一款配有32通道I/O模块的8槽机箱可承载最大通道数为9.7 g/ch(0.34 oz/ch)，通道数体积为 8.2 cm3/ 通道(0.50 in3/ch)。

<strong>应用范例</strong>

CompactRIO具有成本低、可靠性强、适于高容量嵌入式测量和控制应用等特点，为大量工业和应用难题提供了解决方案。范例涉及重工业机器控制、车载数据采集、机器状态监测和快速控制成型。

  * 批量控制
  * 离散控制
  * 运动控制
  * 车载数据采集
  * 机器状态监测
  * 快速控制原型化
  * 工业控制和采集
  * 分布式数据采集和控制
  * 移动式/便携式噪音、振动和粗糙程度(NVH)分析

CompactRIO平台有两种配置选择:

可重新配置的嵌入式系统具有两种配置: 模块化配置和集成化配置。 在模块化配置中，嵌入式控制器的机箱包含FPGA，并能单独出售。 模块化配置提供最为灵活的系统配置和性能选择。 集成化配置将控制器和包含FPGA的机箱都结合在一个单元里。 该配置具备优异的系统性能，是高容量应用的理想选择。

NI公司供稿