概覽 這篇文章討論了使用分布式I/O進(jìn)行實(shí)時(shí)部署系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。美國國家儀器公司推出了NI 9144擴(kuò)展機(jī)箱，用于確定性以太網(wǎng)中的NI CompactRIO和可編程自動化控制器（PAC）系統(tǒng)。用于C系列模塊的8插槽機(jī)箱，與LabVIEW Real-Time的強(qiáng)大功能相結(jié)合，為確定性分布式I/O提供了便捷的解決方案。 介紹 當(dāng)你需要在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)分布式I/O時(shí)，你將怎么辦？首要問題就是如何在添加I/O的同時(shí)，不犧牲現(xiàn)有實(shí)時(shí)系統(tǒng)確定性。在沒有實(shí)時(shí)通信協(xié)議的情況下，你可能需要借助于數(shù)字I/O模塊的共享時(shí)鐘或硬件觸發(fā)器對多個(gè)實(shí)時(shí)控制器進(jìn)行同步。但隨著添加的控制器越來越多，同步的復(fù)雜度使工作變得很費(fèi)時(shí)而且很笨拙，特別是需要分布式I/O時(shí)。 [align=center] 圖1 添加確定性分布式I/O的復(fù)雜解決方案[/align] 理想的解決方案包含使用高速、確定性的通信協(xié)議，在分布式I/O節(jié)點(diǎn)間傳遞數(shù)據(jù)，同時(shí)使用相同或相容的NI軟硬件平臺。 NI 9144擴(kuò)展機(jī)箱 NI 9144擴(kuò)展機(jī)箱為用戶的NI CompactRIO或PAC系統(tǒng)添加了確定性的以太網(wǎng)I/O。這個(gè)用于C系列模塊的8插槽堅(jiān)固機(jī)箱，可以利用開放的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議EherCAT進(jìn)行確定性的通信。用戶可以使用現(xiàn)有的NI cRIO-9074或帶有NI PXI-8231/8232千兆以太網(wǎng)接口的或PXI系統(tǒng)作為分布式系統(tǒng)的主控制器。然后，可以按菊花鏈的方式從主控制器中連接多個(gè)NI 9144從機(jī)箱，來擴(kuò)展實(shí)時(shí)應(yīng)用。 [align=center] 圖2. 使用分布式I/O的NI實(shí)時(shí)系統(tǒng)[/align] NI 9144是工業(yè)級的機(jī)箱，設(shè)計(jì)擁有極高的堅(jiān)固程度、可靠性和-40到70°C的工作范圍。為了自定制測量和控制系統(tǒng)，用戶可以在30余種模擬和數(shù)字C系列模塊間進(jìn)行選擇。而且，在添加實(shí)時(shí)擴(kuò)展I/O時(shí)，軟件配置和LabVIEW編程也被設(shè)計(jì)成易于使用。 [align=center] 圖3. 用于C系列模塊的NI 9144擴(kuò)展機(jī)箱[/align] C系列I/O模塊的靈活性 由于NI 9144機(jī)箱是模塊化的擴(kuò)展系統(tǒng)，用戶有著插入額外I/O模塊來集成更多測量類型和通道的靈活性。同時(shí)，還可以附加另外的擴(kuò)展機(jī)箱，以在系統(tǒng)中加入更多的模塊插槽。每個(gè)機(jī)箱中所有的I/O模塊都可以自動同步，而且網(wǎng)絡(luò)中的擴(kuò)展機(jī)箱也可以彼此同步。 所有的用于單點(diǎn)模擬和數(shù)字I/O的C系列模塊都是受支持的，使得范圍廣泛的傳感器和傳動器都可以直接相連。每個(gè)模塊包含了內(nèi)建的信號調(diào)理和信號隔離功能，對超越電壓范圍的信號及工業(yè)信號類型，諸如熱電偶、阻抗、電壓、電流、應(yīng)力和加速度等進(jìn)行處理。跟9144機(jī)箱一樣，所有的模塊都是經(jīng)過UL測試的，可以工作在工業(yè)溫度和沖擊的環(huán)境下。同時(shí)，C系列I/O模塊在其它NI硬件平臺下是可以重用的，如嵌入式CompactRIO、USB CompactDAQ和Wi-Fi數(shù)據(jù)采集設(shè)備等。 [align=center] 圖4. 包含了特定傳感器連接頭、內(nèi)建式信號調(diào)理及A/D轉(zhuǎn)換器的C系列模塊[/align] LabVIEW Real-Time的易用性 隨著LabVIEW 8.6 Real-Time的推出，用戶可以輕易地將確定性擴(kuò)展I/O集成到圖形化編程環(huán)境中。NI 9144的即開即用特性包含了在NI主控器上安裝NI工業(yè)級通信的EtherCAT驅(qū)動，而且LabVIEW可以自動識別所有連接的從設(shè)備及設(shè)備模塊。LabVIEW還提供了I/O變量，使用戶可以使用簡單的拖放即可快速訪問物理的I/O值。使用I/O強(qiáng)制和實(shí)時(shí)測試面板，用戶可以使用I/O變量來監(jiān)測系統(tǒng)性能并進(jìn)行高級的故障排除。需要了解I/O變量背后的LabVIEW知識，請?jiān)L問下面的鏈接。 [align=center] 圖5. 將NI 9144 I/O變量拖到LabVIEW VI中[/align] 【更多相關(guān)資源】 技術(shù)文檔：CompactRIO掃描模式介紹 技術(shù)文檔：確定性分布式I/O入門 中文網(wǎng)頁：分布式I/O全面介紹 在線研討會：用于可編程自動化控制器（PAC）的確定性分布式I/O