La arquitectura de LabVIEW RIO: Una base para la innovación

La arquitectura de LabVIEW RIO integra perfectamente cuatro componentes para ofrecer el bloque de construcción definitivo para diseños innovadores: un procesador en tiempo real, un FPGA programable por el usuario, E/S modulares y herramientas de software para programar cada aspecto de la arquitectura.  

Figura 1 La arquitectura de LabVIEW RIO combina procesadores en tiempo real, FPGAs programables por el usuario, interfaces de E/S modulares y herramientas de software, entregando la mejor arquitectura para cualquier aplicación de control o monitoreo.

Procesador

NI ofrece una variedad de procesadores embebidos de alto rendimiento, que van desde ARM A9 dual-core de 667 MHz con NI Linux Real-Time hasta Intel Atom quad-core 1.9 GHz con sistemas operativos NI Linux Real-Time o WES7. El procesador se puede programar con C/C++ usando el soporte de compilación cruzada de NI Linux Real-Time o con el lenguaje de programación de flujo de datos intuitivo LabVIEW G para realizar tareas comunes como ejecutar aplicaciones, manipular conjuntos de datos, procesar señales, registrar datos e interactuar con HMIs locales.

FPGA

El arreglo de compuertas programable en campo (FPGA) reconfigurable es el núcleo de la arquitectura de LabVIEW RIO y se puede usar para descargar tareas críticas o intensivas del procesador y proporcionar una ejecución determinística y confiable con un rendimiento extremadamente alto. El FPGA está conectado directamente a la E/S para un procesamiento de imágenes y señales de alto rendimiento y capacidades de temporización, disparo y sincronización personalizables. Y debido a la conexión directa de FPGA a E/S, en lugar de a través de un bus, hay una latencia de ciclo de control prácticamente nula, lo que brinda el rendimiento requerido para los algoritmos de control más avanzados. Por ejemplo, utilizando el FPGA, un solo chasis CompactRIO puede ejecutar más de 20 ciclos de control proporcional integral derivativo (PID) analógico simultáneamente a una velocidad de 100 kHz. El hardware de NI basado en la arquitectura LabVIEW RIO se basa en la última tecnología FPGA y chipsets de Xilinx. 

El LabVIEW FPGA Module ofrece la capacidad de programar el FPGA embebido dentro de un entorno de programación gráfica intuitiva, sin ningún conocimiento de lenguajes de descripción de hardware como VHDL o Verilog. 

E/S modulares

Los módulos de E/S de la Serie C cuentan con aislamiento integrado, circuitos de conversión, acondicionamiento de señales y conectividad directa a sensores industriales, actuadores, sensores y actuadores de seguridad funcional (SIL), cámaras, motores, drives y protocolos de comunicación industrial como Profibus, Profinet y EtherCAT.  NI ofrece más de 100 módulos de E/S de la serie C, y con el kit de desarrollo de módulos, usted puede desarrollar módulos personalizados para satisfacer las necesidades específicas de la aplicación.

Figura 2 Elija entre más de 100 módulos de E/S de la serie C para interactuar directamente con sensores, motores, drives, actuadores y protocolos de comunicación industrial.

Software de diseño de sistemas de LabVIEW

El software de diseño de sistemas de LabVIEW se puede usar para programar y personalizar cada elemento de la arquitectura de LabVIEW RIO.  LabVIEW ofrece soporte para lenguajes de programación como C/C++, IEC 61131-3 y flujo de datos G para que usted pueda aprovechar el código existente y la experiencia en programación.  El entorno de software estándar cuenta con un conjunto completo de funciones matemáticas y de análisis integradas, algoritmos de procesamiento de señales e imágenes y API de interfaz de E/S y red.  El módulo NI Linux Real-Time es un sistema operativo de código abierto en tiempo real basado en la distribución Angstrom de Linux que se ejecuta en el procesador embebido y ofrece una operación confiable y determinística y un conjunto completo de APIs para mecanismos de registro de datos y transferencia de datos y procesamiento y análisis personalizados.  El módulo LabVIEW FPGA ofrece la capacidad de programar el FPGA embebido dentro de un entorno de programación gráfica intuitiva, sin ningún conocimiento de lenguajes de descripción de hardware como VHDL o Verilog.  Y con una comunidad completa de IP, complementos, código de ejemplo y soporte, LabVIEW ofrece herramientas para el diseño de sistemas embebidos de control y monitoreo basados en la arquitectura LabVIEW RIO.

Al implementar aplicaciones de control y monitoreo, los diseñadores de sistemas deben considerar todo, desde detección y procesamiento hasta conexión en red, sincronización y temporización.  A menudo, los sistemas también requerirán algún tipo de control, ya sea un simple control digital on-off o sistemas de movimiento multieje altamente sofisticados.  Estos requisitos se pueden resumir en tres categorías: cómputo, conectividad y control.

Figura 3 Los sistemas de control y monitoreo para Internet de las cosas (IoT) requieren cómputo, conectividad y control.  

Cómputo

Los sistemas pueden ejecutar una variedad de algoritmos de procesamiento y rutinas de análisis que van desde matemáticas complejas hasta lógica booleana.  

Conectividad

Los sistemas digitales deben interactuar con el mundo físico a través de sensores, así como con otros sistemas digitales como redes empresariales, bases de datos, servicios basados en la nube e incluso otras máquinas, dispositivos e infraestructura.  Para conocer los últimos avances en conectividad, consulte la página de Diseñar sistemas de medidas distribuidos y basados en TSN Ethernet.

Control

A menudo, los sistemas embebidos tienen salidas que se generan como resultado de algoritmos y análisis internos.  Estas salidas pueden controlar motores, relés o actuadores.

La arquitectura de LabVIEW RIO es ideal para sistemas que requieren cómputo, conectividad y control.  Las E/S modulares ofrecen una interfaz personalizable para cumplir prácticamente con cualquier requisito de conectividad: sensores analógicos y digitales, protocolos de comunicación industrial, E/S personalizadas e incluso E/S especiales como cámaras y motores.  Los procesadores programables por el usuario y los FPGAs se pueden utilizar para implementar procesamiento avanzado de señales o imágenes, realizar cálculos complejos y ejecutar algoritmos de toma de decisiones.   El FPGA en particular es ideal para el control debido a su rápido funcionamiento inherentemente, determinístico y paralelo: ejecute docenas de ciclos de control en paralelo, cada uno con mecanismos únicos de transferencia de datos y temporización del orden de kHz a MHz.  

Figura 4 La arquitectura de LabVIEW RIO es ideal para sistemas que requieren cómputo, conectividad y control.

NI ofrece una amplia variedad de objetivos de hardware basados en la arquitectura de LabVIEW RIO.  Elija entre un espectro de tamaño, rendimiento y precio para satisfacer las necesidades únicas de su aplicación, aprovechando una arquitectura coherente que le permite reutilizar el código en todos los objetivos y aprovechar un entorno de software coherente desde la simulación y la generación de prototipos hasta el diseño, la validación y la implementación.  

Figura 5 Ya sea que necesite el tamaño pequeño de Single-Board RIO, la robustez de CompactRIO o el rendimiento extremadamente alto de FlexRIO, el software de diseño del sistema permanece consistente y el código se puede transferir sin problemas a través de cada familia de objetivos de implementación.

La integración de hardware y software ofrece una plataforma completa para cualquier aplicación de monitoreo embebido y control embebido.  

• Elimine la necesidad de comenzar desde cero, aprovechando una plataforma lista para usar y personalizable
• Cumpla con los requisitos de cómputo, conectividad y control que son comunes en las aplicaciones embebidas y de IoT
• Cumpla con los cambiantes requisitos a lo largo del tiempo con productos flexibles, escalables y programables en campo
• Elija entre una variedad de tamaños, precios y opciones de rendimiento de alta calidad
• Aproveche un entorno de software consistente para programar cada elemento del sistema y en todas las fases de diseño

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