NI CompactRIO 控制和采集系统功能特点分析

[导读] 关键词： CompactRIO ，采集，系统 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（

关键词： CompactRIO ，采集，系统

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。

I/O模块

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。

实时处理器

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。

性能

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。

尺寸和重量

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&TImes;88.1&TImes;88.1 mm （7.07&TImes;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）。

应用范例

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：