介紹

　　當你需要在實時控制系統(tǒng)中設計分布式I/O時，你將怎么辦？首要問題就是如何在添加I/O的同時，不犧牲現(xiàn)有實時系統(tǒng)確定性。在沒有實時通信協(xié)議的情況下，你可能需要借助于數(shù)字I/O模塊的共享時鐘或硬件觸發(fā)器對多個實時控制器進行同步。但隨著添加的控制器越來越多，同步的復雜度使工作變得很費時而且很笨拙，特別是需要分布式I/O時。

　　圖1 添加確定性分布式I/O的復雜解決方案

　　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)點間傳遞數(shù)據(jù)，同時使用相同或相容的NI軟硬件平臺。

　　NI 9144擴展機箱

　　NI 9144擴展機箱為用戶的NI CompactRIO或PAC系統(tǒng)添加了確定性的以太網(wǎng)I/O。這個用于C系列模塊的8插槽堅固機箱，可以利用開放的實時以太網(wǎng)協(xié)議EherCAT進行確定性的通信。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NI 9144從機箱，來擴展實時應用。

　　圖2. 使用分布式I/O的NI實時系統(tǒng)

　　NI 9144是工業(yè)級的機箱，設計擁有極高的堅固程度、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系列模塊間進行選擇。而且，在添加實時擴展I/O時，軟件配置和LabVIEW編程也被設計成易于使用。

　　圖3. 用于C系列模塊的NI 9144擴展機箱

　　C系列I/O模塊的靈活性

　　由于NI 9144機箱是模塊化的擴展系統(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，還可以附加另外的擴展機箱，以在系統(tǒng)中加入更多的模塊插槽。每個機箱中所有的I/O模塊都可以自動同步，而且網(wǎng)絡中的擴展機箱也可以彼此同步。

　　所有的用于單點模擬和數(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。每個模塊包含了內建的信號調理和信號隔離功能，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、應力和加速度等進行處理。跟9144機箱一樣，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，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)采集設備等。

　　圖4. 包含了特定傳感器連接頭、內建式信號調理及A/D轉換器的C系列模塊

　　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驅動，而且LabVIEW可以自動識別所有連接的從設備及設備模塊。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強制和實時測試面板，用戶可以使用I/O變量來監(jiān)測系統(tǒng)性能并進行的故障排除。需要了解I/O變量背后的LabVIEW知識，請訪問下面的鏈接。

　　圖5. 將NI 9144 I/O變量拖到LabVIEW VI中