基于CompactRIO的高级可编程自动控制器_技术

全新NI cRIO-907x CompactRIO集成系统是一种高级可编程自动控制器（PAC），它在单个机箱中集成了工业实时处理器及一块可配置FPGA，降低了用于高容量机器控制、监控等应用的CompactRIO系统的成本。工程师与机械设计师能够通过全新LabVIEW 8.5图形化开发工具快速对cRIO-9072 和cRIO-9074系统内的FPGA进行编程及自定义，而不需为硬件的自定义设计花费不必要的时间和资金。

1. 全新CompactRIO集成系统的特点

. 坚固的嵌入式机器控制及监测系统
. 集成实时控制器及FPGA机箱
. 实时控制器，专为确定性控制、数据记录及分析所设计

. 8槽机箱，适用于任何一款C系列I/O模块
. 以更低成本实现高容量部署及OEM应用

cRIO-9072集成了一块266 MHz实时处理器、一块1M门的FPGA及8条槽，用于连接C系列的I/O模块。cRIO-9074集成了性能更佳的400 MHz实时处理器、更密集型的2M门FPGA及8条C系列 I/O模块扩展槽。为了满足苛刻环境中的应用，系统的工作温度在-20到55 °C范围内，输入电压为19-30 VDC。cRIO-907x CompactRIO集成系统以低成本实现高容量系统及OEM应用，如工业机械、医疗设备等。

以上两款系统都能连接8个C系列I/O模块。各类I/O模块都能适用，包括：电压、电流、热电偶、RTD、加速计及应变片输入；±60 V同步采样模拟I/O；12、24或48V工业数字I/O；5 V/TTL数字I/O；计数器/定时器；脉冲发生器；及高压/高电流继电器。

表1. 集成系统特点

两款系统都有10/100 Mb/s以太网端口，支持网络间的可编程通信；系统还内置网络服务器（HTTP）及文件服务器（FTP）。cRIO-9074特有两个10/100 Mb/s以太网端口，您可以在网络间实现可编程通信，内置网络、文件服务器，向系统中添加扩展或分布式I/O。例如：一个以太网端口用于与PC主机或企业系统的网络通信，另一端口用于扩展I/O，可以轻松地连接另一个CompactRIO系统或基于以太网的设备，实现I/O扩展。

2. 通过使用LabVIEW 8.5更快速部署机械

通过使用全新LabVIEW 8.5图形化编程工具，工程师能够对实时处理器及自定义的FPGA进行编程，实现嵌入式控制、监控、处理及记录。全新cRIO-9072和cRIO-9074系统扩展了NI 基于FPGA部署平台系列，包括PXI-RIO、PC-RIO及标准CompactRIO硬件，它们具有相同嵌入式硬件构架，都结合了功能强大的浮点处理器、可配置FPGA及I/O模块。这一标准构架改善了机器及嵌入式设备的产品上市时间及可靠性。通过使用标准构架及LabVIEW工具，工程师能够采用灵活、高性能的硬件快速对工业监控、控制机械及嵌入式设备进行设计与建模，并快速部署于全新的经成本优化的cRIO-907x CompactRIO系统上，从而降低部署成本。工程师在建模及部署阶段能够重用相同的LabVIEW代码，从而缩短产品上市时间，提高机械可靠性。

“通过使用美国国家仪器的CompactRIO嵌入式系统与LabVIEW图形化工具，我们快速地完成了Visica2医疗设备控制系统的设计、建模、部署，实现了产品上市时间的目标，同时，因为无需设计自定义硬件，还节约了资金的投入。由于使用了标准嵌入式RIO[可重配置I/O]构架及全新低成本硬件，如cRIO-907x系统，进一步使得我们能在部署高容量机械时重用已有软件，无需重设计新系统，从而实现硬件低成本。” - Jeff Stevens，Sanarus Medical公司首席系统设计师

工程师能够通过LabVIEW FPGA模块快速对cRIO-907x内的可重配置FPGA进行编程，实现自定义及高速控制、I/O定时、及信号处理。系统内的嵌入式实时处理器通过LabVIEW实时模块软件来编程。LabVIEW实时软件包括内置的函数模块，可实现浮点控制、处理、分析、数据记录、通信。LabVIEW实时软件的函数模块还能通过编程实现系统内部实时处理器与FPGA之间数据传输。

LabVIEW 8.5实时模块特点：

. LabVIEW共享变量技术，轻松实现实时目标与PC机的联网
. 以微秒级分辨率实现确定性定时
. 超过600种分析函数
. 可集成已有C++/C++代码
. 系统复制工具可快速实现系统复制

LabVIEW 8.5 FPGA模块特点：

. FPGA向导能够快速构建实时及FPGA代码
. 通过FPGA 工程向导轻松入手
. 状态图模块实现基于FPGA控制、状态机等
. FPGA仿真轻松实现开发及调试
. 内置FPGA IP函数模块（LabVIEW 8.5内新增：多通道PID、信号发生器、Notch 滤波等）

3. CompactRIO集成系统vs. CompactRIO模块化系统

因为全新的CompactRIO集成系统已为高容量应用进行了优化，在衡量选用cRIO-901x控制器配合cRIO-910x机箱或全新cRIO-907x集成系统时，存在一些技术上的区别与权衡。CompactRIO模块化控制器配合机箱具有更大的工作温度范围，可选4槽的更小体积，更高的FPGA性能，同时全速USB口可扩展连接基于USB的存储设备。

帮助您将模块化系统下的LabVIEW FPGA代码转化到集成系统下，可阅读以下指南：

指南：Xilinx FPGA系列产品的区别

表2. CompactRIO 模块化系统vs. CompactRIO 集成系统