L’architecture LabVIEW RIO : Une base pour l’innovation

L’architecture LabVIEW RIO intègre de manière transparente quatre composants afin de fournir la pierre angulaire pour les conceptions innovantes : un processeur temps réel, un FPGA programmable par l’utilisateur, des E/S modulaires et une chaîne d’outils logicielle complète pour la programmation de chaque aspect de l’architecture.  

Figure 1 L’architecture LabVIEW RIO combine des processeurs temps réel, des FPGA programmables par l’utilisateur, des interfaces d’E/S modulaires et une chaîne d’outils logicielle complète, offrant ainsi l’architecture ultime pour toute application de contrôle ou de surveillance.

Processeur

NI propose une variété de processeurs embarqués hautes performances, allant de l’ARM A9 Dual-Core 667 MHz fonctionnant sous NI Linux Real-Time à l’Intel Atom Quad-Core 1,9 GHz fonctionnant sous NI Linux Real-Time ou le système d’exploitation WES7. Le processeur peut être programmé en C/C++ en utilisant le support de compilation croisée NI Linux Real-Time ou le langage de programmation par flux de données LabVIEW G intuitif pour accomplir des tâches courantes telles que l’exécution d’applications, la manipulation d’ensembles de données, le traitement de signaux, l’enregistrement de données et l’interfaçage avec des IHM locales.

FPGA

Le FPGA (Field-Programmable Gate Array) reconfigurable est au cœur de l’architecture LabVIEW RIO et peut être utilisé pour délester le processeur de tâches critiques ou intensives et fournir une exécution fiable et déterministe avec un débit extrêmement élevé. Le FPGA est directement connecté aux E/S pour un traitement de signaux et d’images hautes performances et des capacités personnalisables de cadencement, de déclenchement et de synchronisation. Grâce à la connexion directe entre le FPGA et les E/S, plutôt que via un bus, la latence de la boucle de contrôle est pratiquement nulle, ce qui permet d’obtenir les performances requises pour les algorithmes de contrôle les plus avancés. Par exemple, en utilisant le FPGA, un seul châssis CompactRIO peut exécuter simultanément plus de 20 boucles de contrôle PID (proportionnel, intégral, dérivé) analogiques à une fréquence de 100 kHz. Le matériel NI basé sur l’architecture LabVIEW RIO tire parti de la toute dernière technologie FPGA et des chipsets de Xilinx. 

LabVIEW FPGA Module permet de programmer le FPGA embarqué dans un environnement de programmation graphique intuitif, sans aucune connaissance des langages de description de matériel tels que VHDL ou Verilog. 

E/S modulaires

Les modules NI d’E/S de la Série C intègrent une isolation, des circuits de conversion, un conditionnement de signaux et une connectivité directe aux capteurs industriels, aux actionneurs, aux capteurs et actionneurs de sécurité fonctionnelle (SIL), aux caméras, aux moteurs, aux unités de puissance et aux protocoles de communication industriels tels que Profibus, Profinet et EtherCAT.  NI propose plus de 100 modules d’E/S de la Série C. Grâce au kit de développement de modules, vous pouvez développer des modules personnalisés pour répondre aux besoins spécifiques à votre application.

Figure 2 Choisissez parmi plus de 100 modules d’E/S de la Série C pour vous interfacer directement avec des capteurs, des moteurs, des unités de puissance, des actionneurs et des protocoles de communication industriels.

Logiciel de conception de systèmes LabVIEW

Le logiciel de conception de systèmes LabVIEW peut être utilisé pour programmer et personnaliser chaque élément de l’architecture LabVIEW RIO.  LabVIEW prend en charge des langages de programmation tels que C/C++, IEC 61131-3 et le flux de données G, afin que vous puissiez tirer parti du code existant et de l’expertise en programmation.  L’environnement logiciel standard offre un ensemble complet de fonctions mathématiques et d’analyse intégrées, d’algorithmes de traitement de signaux et d’images, ainsi que des API d’interface réseau et d’E/S.  Le module NI Linux Real-Time est un système d’exploitation temps réel open source basé sur la distribution Angstrom de Linux qui s’exécute sur le processeur embarqué et offre un fonctionnement fiable et déterministe ainsi qu’un ensemble complet d’API pour l’enregistrement des données, les mécanismes de transfert de données et le traitement et l’analyse personnalisés.  LabVIEW FPGA Module permet de programmer le FPGA embarqué dans un environnement de programmation graphique intuitif, sans aucune connaissance des langages de description de matériel tels que VHDL ou Verilog.  Grâce à un ensemble d’IP, de compléments logiciels, d’exemples de code et de support, LabVIEW fournit une chaîne d’outils complète pour la conception de systèmes de contrôle et de surveillance embarqués basés sur l’architecture LabVIEW RIO.

Lors de l’implémentation d’applications de contrôle et de surveillance, les concepteurs de systèmes doivent prendre en compte tous les aspects, de la détection et du traitement à la mise en réseau, à la synchronisation et au cadencement.  Souvent, les systèmes nécessitent également un type de contrôle, qu’il s’agisse d’une simple commande numérique tout ou rien ou de systèmes de commande multi-axes très sophistiqués.  Ces exigences peuvent être classées en trois catégories : calcul, connectivité et contrôle.

Figure 3 Les systèmes de contrôle et de surveillance pour l’Internet des objets (IdO) nécessitent des calculs, une connectivité et un contrôle.  

Calcul

Les systèmes peuvent exécuter une gamme d’algorithmes de traitement et de routines d’analyse allant des notions mathématiques complexes à la logique booléenne.  

Connectivité

Les systèmes numériques doivent s’interfacer avec le monde physique via des capteurs, ainsi qu’avec d’autres systèmes numériques tels que les réseaux d’entreprise, les bases de données, les services cloud et même d’autres machines, périphériques et infrastructures.  Pour en savoir plus sur les dernières avancées en matière de connectivité, consultez la page Conception de systèmes de mesure Ethernet TSN distribués.

Contrôle

Les systèmes embarqués ont souvent des sorties générées à la suite d’algorithmes et d’analyses internes.  Ces sorties peuvent contrôler des moteurs, des relais ou des actionneurs.

L’architecture LabVIEW RIO est idéale pour les systèmes qui nécessitent calcul, connectivité et contrôle.  Les E/S modulaires offrent une interface personnalisable pour répondre à pratiquement toutes les exigences de connectivité : capteurs analogiques et numériques, protocoles de communication industriels, E/S personnalisées et même E/S spécifiques telles que les caméras et les moteurs.  Les processeurs programmables par l’utilisateur et les FPGA peuvent être utilisés pour implémenter un traitement avancé de signaux ou d’images, effectuer des calculs complexes et exécuter des algorithmes de prise de décision.   Le FPGA est particulièrement idéal pour le contrôle en raison de son fonctionnement intrinsèquement rapide, déterministe et parallèle : exécutez des dizaines de boucles de contrôle en parallèle, chacune avec des mécanismes uniques de cadencement et de transfert de données de l’ordre du kHz au MHz.  

Figure 4 L’architecture LabVIEW RIO est idéale pour les systèmes qui nécessitent calcul, connectivité et contrôle.

NI propose une grande variété de cibles matérielles basées sur l’architecture LabVIEW RIO.  Choisissez parmi un éventail de tailles, de performances et de prix pour répondre aux besoins uniques de votre application, tout en tirant parti d’une architecture cohérente qui vous permet de réutiliser le code entre les cibles et d’exploiter un environnement logiciel cohérent, de la simulation et du prototypage à la conception, à la validation et au déploiement.  

Figure 5 Que vous ayez besoin de la petite taille du Single-Board RIO, de la robustesse du CompactRIO ou des performances extrêmement élevées du FlexRIO, le logiciel de conception de système reste cohérent et le code peut être porté de manière transparente sur chaque famille de cibles de déploiement.

L’intégration du matériel et du logiciel offre une plate-forme complète pour toute application de contrôle ou de surveillance embarquée.  

• Éliminez la nécessité de partir de zéro en tirant parti d’une plate-forme personnalisable et prête à l’emploi
• Répondez aux exigences de calcul, de connectivité et de contrôle communes aux applications embarquées et IdO
• Répondez aux exigences en constante évolution grâce à des produits flexibles, évolutifs et programmables sur site
• Choisissez parmi une variété de facteurs de forme de haute qualité, de prix et d’options de performances
• Tirez parti d’un environnement logiciel cohérent pour programmer chaque élément du système lors des phases de conception

Découvrez les solutions client basées sur l’architecture LabVIEW RIO :

National Grid utilise CompactRIO pour optimiser le fonctionnement de son réseau électrique

Airbus développe des outils intelligents pour son usine du futur basée sur l’IdO

China Steel développe un système de surveillance de l’état des machines basé sur l’IdO

Découvrez les produits basés sur l’architecture LabVIEW RIO :

CompactRIO

Single-Board RIO

FlexRIO