概覽 這篇文章討論了使用分布式I/O進行實時部署系統的設計。美國國家儀器公司推出了NI 9144擴展機箱，用于確定性以太網中的NI CompactRIO和可編程自動化控制器（PAC）系統。用于C系列模塊的8插槽機箱，與LabVIEW Real-Time的強大功能相結合，為確定性分布式I/O提供了便捷的解決方案。 介紹 當你需要在實時控制系統中設計分布式I/O時，你將怎么辦？首要問題就是如何在添加I/O的同時，不犧牲現有實時系統確定性。在沒有實時通信協議的情況下，你可能需要借助于數字I/O模塊的共享時鐘或硬件觸發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。 [align=center] 圖1 添加確定性分布式I/O的復雜解決方案[/align] 理想的解決方案包含使用高速、確定性的通信協議，在分布式I/O節點間傳遞數據，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系統添加了確定性的以太網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協議EherCAT進行確定性的通信。用戶可以使用現有的NI cRIO-9074或帶有NI PXI-8231/8232千兆以太網接口的或PXI系統作為分布式系統的主控制器。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。 [align=center] 圖2. 使用分布式I/O的NI實時系統[/align] NI 9144是工業級的機箱，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，用戶可以在30余種模擬和數字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。 [align=center] 圖3. 用于C系列模塊的NI 9144擴展機箱[/align] 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，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，所有的模塊都是經過UL測試的，可以工作在工業溫度和沖擊的環境下。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數據采集設備等。 [align=center] 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[/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展I/O集成到圖形化編程環境中。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變量來監測系統性能并進行高級的故障排除。需要了解I/O變量背后的LabVIEW知識，請訪問下面的鏈接。 [align=center] 圖5. 將NI 9144 I/O變量拖到LabVIEW VI中[/align] 【更多相關資源】 技術文檔：CompactRIO掃描模式介紹 技術文檔：確定性分布式I/O入門 中文網頁：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