Der kostenoptimierte CompactRIO-Controller

Inhalt

Auf einen Blick

Abb. 1: Der Controller cRIO-9068 bietet herausragende Leistung, Flexibilität und Robustheit

Seit beinahe 10 Jahren gilt die CompactRIO-Plattform als Standard für Embedded-Systeme zur Steuerung, Regelung und Überwachung. Alle CompactRIO-Systeme beruhen auf der LabVIEW RIO Architecture (RIO, rekonfigurierbare I/O), die einen Echtzeitprozessor, einen rekonfigurierbaren FPGA sowie modulare I/O der C-Serie von NI vereint und mithilfe der Systemdesignsoftware NI LabVIEW programmiert wird. Die Modelle der kostenoptimierten Produktreihe der CompactRIO-Controller bieten auf der CompactRIO-Plattform herausragende Leistung und Robustheit zu einem optimalen Preis-Leistungs-Verhältnis, sodass sie insbesondere für Großserien- und OEM-Anwendungen in rauen Umgebungen geeignet sind. Diese softwaredesignten Controller verfügen über ein Zynq All-Programmable SoC (System-on-a-Chip) von Xilinx, das einen ARM-basierten Prozessor und einen Xilinx-7-FPGA auf einem einzigen Chip vereint. Mit Zynq und dem Betriebssystem NI Linux Real-Time ermöglichen diese kostenoptimierten CompactRIO-Controller eine noch offenere CompactRIO-Plattform. Linux bietet größere Flexibilität beim Wiederverwenden von bestehendem Programmcode, wobei der vertraute Umgang mit der Programmierumgebung LabVIEW gleich bleibt.

 

Ein ARM-basierter Prozessor für CompactRIO

Die kostenoptimierten CompactRIO-Controller arbeiten als erste CompactRIO-Controller mit einem ARM-basierten Prozessor. Auf dieser Technologie basieren auch heutige Smartphones und andere Geräte der Unterhaltungselektronik mit hoher Verarbeitungsleistung und niedrigem Energieverbrauch. Das integrierte Zynq Soc enthält den Dualcore-Prozessor Cortex™-A9 von ARM mit 667 MHz. Der Dualcore-Prozessor ermöglicht eine vierfache Leistungssteigerung gegenüber dem integrierten Controller NI cRIO-9074 mit acht Steckplätzen, der ein ähnliches Preisniveau aufweist.

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Mehr Innovationen mit größeren FPGAs

Die kostenoptimierten CompactRIO-Controller verfügen über einen Xilinx-7-FPGA. Der FPGA der Serie 7 bietet einen höhere Leistungsfähigkeit sowie einen 50 Prozent niedrigeren Energieverbrauch pro Zelle als vorherige Generationen und verfügt über die 28-nm-Technologie, die mehr Logikzellen und DSP-Slices (Digital Signal Processing) auf einem Chip unterbringt. Diese Controller besitzen einen Artix-7-FPGA mit 85.000 Logikzellen und 220 DSP-Slices, was nahezu einer Verdopplung der Logikzellen und einer Vervierfachung von DSP-Slices gegenüber dem cRIO-9074 entspricht. Mit dem zusätzlichen Platz auf dem FPGA können Anwender eine größere Anzahl von Algorithmen als jemals zuvor für anspruchsvolle Steuerung und Regelung, Signalverarbeitung, Filterung, komplexes Timing und sonstige Logik implementieren.

Weitere Informationen zum Zynq SoC

 

Leistungsvergleiche

Xilinx hat das Zynq SoC zum Teil aufgrund des Erfolgs der LabVIEW RIO Architecture entwickelt. Beim Zynq SoC befinden sich der Prozessor und der FPGA auf demselben Chip, was eine umfassendere Funktionalität als bei Einzelkomponenten ermöglicht, sodass beispielsweise 10.000 Schaltungen zwischen dem Prozessor und dem FPGA vorhanden sind. Diese große Anzahl von Schaltungen ermöglicht mit dem CompactRIO-Controller und der Systemdesignsoftware LabVIEW ein Daten-Streaming von 300 MB/s über 16 DMA-Kanäle. Neben verbesserter Anschlusstechnik bietet der Controller mit dem ARM-basierten Dualcore-Prozessor eine herausragende Leistung für reale Anwendungen. Tabelle 1 zeigt anhand exemplarischer realer Anwendungen einen Leistungsvergleich der Controller cRIO-9074 mit 400-MHz-Singlecore-Prozessor und cRIO-9068 mit ARM-basiertem 667-MHz-Dualcore-Prozessor.

 

Anwendungsbenchmarks cRIO-9074 cRIO-9068
Komplexe Anwendung (CPU-Auslastung in %)

97%

18%

Streaming (CPU-Auslastung in %)

46%

7%

Regelung (CPU-Auslastung in %)

72%

11%

Tabelle 1: Anwendungsbenchmarks für die Controller cRIO-9074 und cRIO-9068

Leistungsvergleiche für den NI cRIO-9068

 

Weitreichendes Software-Ökosystem

National Instruments hat die Entwicklung eines Linux-basierten Echtzeitbetriebssystems vorangetrieben. Die zugrunde liegende Technologie gestaltet die CompactRIO-Plattform noch offener und gewährt LabVIEW-Nutzern den Zugang zur umfangreichen Bibliothek von Anwendungen aus der Community sowie zum IP im Zusammenhang mit LabVIEW-Anwendungen. National Instruments führt zudem ein NI Alliance Partner Network bestehend aus über 800 Unternehmen weltweit, von denen mehrere auf den Bereich Embedded-Steuerung und -Regelung spezialisiert sind. Vom Erstellen eines einzelnen Produkts über ganze Systeme und deren Integration bis hin zu Beratung und Training – Alliance Partner verfügen über die optimale technische Ausstattung, um auch schwierigste ingenieurtechnische Herausforderungen zu lösen.

 

Weitere Informationen zum Linux-basierten Echtzeitbetriebssystem

Weitere Informationen zu Alliance Partnern

 

Neueste Technologien und die vertraute LabVIEW-Entwicklungsumgebung

Auf herkömmlichem Wege würde das Entwickeln von Anwendungen mit allen Technologien, die der Controller NI cRIO-9068 bietet, erheblichen Aufwand erfordern, darunter ein Team von Ingenieuren und eine umfangreiche Palette von Werkzeugen. Mithilfe eines plattformbasierten Ansatzes, bei dem dieser CompactRIO-Controller mit einer einzigen integrierten Werkzeugkette, nämlich LabVIEW, kombiniert wird, können Anwender Softwareanwendungen für den Prozessor, FPGA und für I/O erstellen, auf Fehler untersuchen und einsetzen. Mit dem Controller cRIO-9068 haben Anwender nicht nur Zugriff auf die gleiche Werkzeugkette wie bei bisherigen CompactRIO-Controllern, sondern auch auf topaktuelle Technologien, sodass maximale Leistung und Flexibilität erzielt werden.

 

Leichteres Wiederverwenden von bestehendem Programmcode

Da CompactRIO einen plattformbasierten Ansatz verfolgt, können die meisten bestehenden Anwendungen einfach geöffnet, ohne Änderungen kompiliert und auf dem leistungsstärkeren NI cRIO-9068 ausgeführt werden. Der neuartige CompactRIO-Controller, der nun zusätzlich das Entwicklungswerkzeug Eclipse unterstützt, ermöglicht Anwendern zudem das Wiederverwenden von bereits bestehendem C/C++-Code und Know-how. Codebibliotheken können nun in LabVIEW-Real-Time-Anwendungen integriert werden. Doch auch das Erstellen eigenständiger Anwendungen ist möglich, die über eine Schnittstelle direkt mit der LabVIEW-FPGA-Anwendung kommunizieren. Anwender können beim Entwickeln flexibel die Werkzeuge auswählen, die am besten ihrer Aufgabe und den Anforderungen entsprechen.

Mehr über die C/C++-Optionen für den Controller cRIO-9068

 

Äußerst robustes CompactRIO

Abmessungen, Gewicht und I/O-Kanaldichte sind wichtige Faktoren für viele Embedded-Anwendungen. Die kostenoptimierten CompactRIO-Controller verfügen über die starke Leistung von FPGA-Geräten und bieten bisher unerreichte Erfassungs-, Steuerungs- und Regelungsfunktionen in einem kompakten, robusten Formfaktor. Zudem besitzen sie einen Temperaturbereich von bis zu -40 bis 70 °C, eine Stoßfestigkeit bis 50 g sowie redundante Netzteile und erfüllt verschiedene internationale Sicherheits-, Gefahrenbereichs- und Umweltstandards für den Betrieb in rauen industriellen Umgebungen.

 

Zahlreiche Anschlussmöglichkeiten

Die kostenoptimierten CompactRIO-Controller können aufgrund zahlreicher Anschlussmöglichkeiten an eine Vielzahl zusätzlicher Hardware angebunden werden. Das CompactRIO-Chassis kann mit bis zu acht im laufenden Betrieb austauschbaren I/O-Modulen der C-Serie von NI verbunden werden, sodass eine Vielzahl von Mess-, Steuer- und Regelsignalen erfasst werden kann. Dank des Angebots von bis zu zwei Gigabit-Ethernet-Anschlüssen können multiple Netzwerkverbindungen eingerichtet werden. Über den Hi-Speed-USB-Anschluss können periphere Geräte wie USB-3-basierte ace-Kameras von Basler angebunden oder Daten auf ein externes Speichermedium geloggt werden. Die seriellen RS232-Anschlüsse bzw. der serielle RS485-Anschluss des cRIO-9068 können zur Anbindung an eine Vielzahl von Geräten wie Motorantriebe, Spezialmessgeräte oder Zeichenbildschirme genutzt werden.


Überblick über alle I/O-Module der C-Serie

 

Was spricht für ein Upgrade auf den Controller cRIO-9068?

Die kostenoptimierten CompactRIO-Controller ergänzen die CompactRIO-Plattform um viele neue Technologien, die Anwender beim Embedded-Design unterstützen. Diese Controller ermöglichen aufgrund einer vierfach gesteigerten Prozessorleistung und eines größeren FPGAs als auf dem cRIO-9074 herausragende Performance bei einem optimalen Preis-Leistungs-Verhältnis. Der robuste Formfaktor des CompactRIO-Controllers und sein weiter Temperaturbereich prädestinieren ihn für Anwendungen in rauen Umgebungen. Das Linux-basierte Betriebssystem verleiht CompactRIO mit seinem weitreichenden Ökosystem ein höheres Maß an Flexibilität. Da alle CompactRIO-Controller zudem auf der vertrauten LabVIEW RIO Architecture beruhen, können Anwender eine bestehende Anwendung umgehend auf den neuesten Controller aufrüsten und von einer höheren Leistung, Flexibilität und Robustheit profitieren.

 

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Der kostenoptimierte CompactRIO-Controller ist ab sofort erhältlich. Mit ihm können Sie eine bestehende Anwendung auf den neuesten technologischen Stand bringen und die Leistung erhöhen. Alternativ können Sie mit dem CompactRIO Advisor auf unserer Website ein komplett neues System erstellen.

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