NI Academic Days ni.com

(1)

(2)

(3)

Sistemas Embebidos Industriales

para Laboratorios de Ingeniería

Ing. Mónica Guarín

Ingeniera de Campo

Ing. Luis Martínez

Ingeniero de ventas

(4)

Agenda

• Papel de National Instruments en Enseñanza e

Investigación

• Plataforma de Sistemas Embebidos

• Plataforma NI Compact RIO

• Sistema NI PXI

(5)

K-8

Preparatoria Colegios Universidad Investigación

Estudiantes de Ciencia e Ingeniería Aprendiendo

Estudiantes Graduados y Científicos Conduciendo Investigación

Experimental

NI LabVIEW en Educación e Investigación

Lego NXT®

(6)

Necesidades para Sistemas Embebidos

1

2

3

4

Procesador

FPGA

Especialidad E/S

Mayor Desempeño Hardware

Hardware más pequeño y menor costo

Software más productivo

Mayor especialización en E/S

Especialidad E/S Especialidad

E/S

(7)

(8)

Visión Comunicaición Módulos Terceros Movimiento HMIs

RIO Platform

Plataformas

Soportadas

Servicios y Entrenamiento WSN LV Control Design & Sim IP para control,

(9)

CompactRIO & Single-Board RIO

Plataforma de Tecnología NI RIO

PXI/PC RIO

Value

Precio

Ultra Robusto

Desempeño

Alto Desempeño

NI LabVIEW

LabVIEW Real-Time

LabVIEW FPGA

Procesador

FPGA

E/S

E/S Personalizada

APIs Controladores

Controlador

Dispositivos

Controlador E/S

IP Procesamiento

Señales

IP Control

IP Terceros

(10)

Arquitectura Embebida NI CompactRIO

Procesador en Tiempo Real

FPGA Reconfigurable

Módulos de E/S

•FPGA Reconfigurable para entradas salidas de alta velocidad, disparo y control

•Procesador Tiempo Real para determinismo, registro de datos y análisis

•Módulos de E/S con acondicionamiento de señal integrado

Robustez Extrema

• Rango de temperatura -40 a 70

°

C

• 50g impacto, 5g vibración

Bajo Consumo de Energía

(11)

• Monitoreo y control de

máquinas embebido y robusto

• Chasis integrado combinando

controlador RT & FPGA

• Sistemas CompactRIO de bajo

costo

NI cRIO-907x Sistemas Integrados CompactRIO

E/S Personalizadas

E/S

Processor FPGA

(12)

CompactRIO Multinúcleo

Módulo de

Expansión de

CPU

FPGA Spartan-6

LX150

Procesador Doble

Núcleo a 1.33GHz

Conectividad

USB y Serial

Video VGA

MXI-Express for C

Series Expansion

Gigabit

Ethernet

_{módulos de la serie C}

8 ranuras para E/S de

RAM 2GB

DDR3

Almacenamiento

de 32GB

(13)

NI cRIO-9075/6

Modelo

Procesador

Temp.

Operación

Memoria

Almacenaje

FPGA

USB

cRIO-9075

400 MHz

-20 to 55

128M

256M

LX-25

No

cRIO-9076

400 MHz

-20 to 55

256M

512M

LX-45

Hi-Speed

(x1)

•Factor de forma pequeño

•4 ranuras para módulos

•Alimentación de 9-30 VDC

•FPGA Spartan-6

(14)

Tamaño Pequeño,

Bajo Consumo

21 x 9 cm. (8.2 x 3.7 in.) 19-30 VDC (7-10 W typ.)

Procesador Tiempo Real

Procesador de punto flotante 400 MHz control, análisis y registro

FPGA Reconfigurable

Procesamiento de E/S y temporización personalizada

Expansión de E/S

Conecte hasta 3 módulos de la serie C para E/S adicionales (esfuerzo, TC, comunicación, movimiento, etc…)

E/S Digitales Analógicas

110 DIO, hasta 32-ch AI, hasta 4-ch AO, Hasta 32-ch de 24 V DIO

Redes/Periféricos

Puerto Ethernet 10/100 Puerto Serial RS232

LabVIEW

• Software gráfico para

desarrollo rápido

• Programación de

procesador, FPGA y E/S con

una sola herramienta

• Integrar código C/VHDL

(15)

NI Single-Board RIO

Modelo

Procesado

r

Temp.

Operación

Memoria

Almacena

je

FPGA

USB

sbRIO-9605

400 MHz

-40 to 70

128M

256M

Spartan-6

LX25

No

sbRIO-9606

400 MHz

-40 to 70

256M

512M

Spartan-6

LX45

Hi-Speed

(x1)

Mitad Tamaño, Mitad Costo

• Tamaño4.05 x 3.8 in.

2

_{(10.3 x 9.65 cm.}

2

₎

• Acceso directo a procesador y E/S del FPGA

mediante conector RIO Mezzanine Card (RMC)

• Más periféricos internos (RS232, USB y CAN)

(16)

Programación NI LabVIEW y Hardware RIO

FPGA Reconfigurable

NI LabVIEW FPGA

Procesador Tiempo Real

NI LabVIEW Real-Time

Interfaz de Usuario

(17)

Desarrollo en NI LabVIEW con Hardware RIO

Hardware RIO Real-Time, FPGA Target

1. Desarrollo en Host

(18)

Más de 60 Módulos Serie C de NI y Terceros

Entradas Analógicas

―

_{Hasta 250 kS/s, muestreo simultaneo}

―

_{4, 8, 16, y 32 canales}

―

_{Acondicionamiento de señal integrado}

para sensores:

―

_{Galgas extensiométricas, acelerómetros,}

termopares, RTDs

―

_Hasta

±

_{60 V,}

±

_{20 mA}

―

_{12, 16 y 24-bit resolución}

―

_{Aislamiento entre canales}

Salida Analógica

―

_{Hasta 100 kS/s actualización simultanea}

―

_{Hasta 16-ch por módulo}

―

±

_{10 V,}

±

_{20 mA}

―

_Aislamiento

• E/S Digitales

―

_{Hasta 10 MHz temporización}

―

Temporizador/contador, PWM

―

_{8 y 32-canales}

―

5V/TTL, 12/24/48 V niveles

lógicos

• Especialidad

―

Módulos con 2-puertos CAN

―

_{Servomotores y a pasos}

• Módulos de Terceros

―

_{LIN, Profibus, WLAN 802.11,}

(19)

Aplicaciones CompactRIO

Control de Maquinaria

• _{Empaquetado/Procesamiento} • Control movimiento alta

velocidad, control lotes, control discreto

• Control de Maquinaria Pesada

• _{Procesamiento y control de} potencia en RT, sistemas hidráulicos • _{Semiconductores/Biomédica} • Movimiento y visión personalizados, manejo de material

Monitoreo de Máquina

• Monitoreo de Condición de Máquina – Análisis de orden, monitoreo

lubricación, enfriamiento, combustión…

• DSA, NVH Móvil/Portable

– Ruido, vibración, severidad, análisis de señales dinámicas, audio

• Adquisición Distribuida

– Controlador Ethernet/wireless

Adquisición Datos Vehículo

• Adquisición de Datos en Vehículo

– Automóviles, motocicletas, aeronaves, entre otros • Pruebas de ECU y motor

– Pruebas de HIL y simulación con FPGA

• Prototipado de Control Rápido – Prototipado de Control

(20)

PXI Backplane

• Buses PCI y PCI

Express

• Temporización y

sincronización

Módulos de Instrumentación

Osciloscopio, Analizador Espectro, DMM, Generador Funciones,

Fuente Alimentación de Salida Triple, RF, Filtros, etc…

Chasis

Controlador

•PC embebida o

interfaz de PC /

laptop remota

• Corre todo el

software estándar

(21)

¿Por Qué NI PXI para un Laboratorio de

Investigación?

• Empiece con poco, expanda a miles de canales

• Sincronización multi-chasis, configuración multi-instrumentos

Escalabilidad y

Sincronización

• Plataforma Modular con más de 1000 módulos

• Compatibilidad con módulos de terceros (cPCI, PXI)

Flexibilidad

• Compacto, robusto, montado en rack

• Ahorra espacio y fácil mantenimiento

Factor de Forma

• Sistemas y aplicaciones de alta velocidad y conteo de canales • Instrumentos más usados en industria y funciones matemáticas

optimizadas

Desempeño

• La plataforma modular reduce el costo de mantenimiento • Los módulos individuales cuestan menos que instrumentos

tradicionales

Costo

(22)

Matemáticas Aplicadas/

Métodos Numéricos

Visualización

Tecnologías

Aceleración

Hardware

GPU

FPGA N-Core & 64-bit

Mediciones/Adquisición de Datos

Habilitando Computación Científica

Adquirir

Analizar

Presentar

(23)

Juntando Mediciones con Matemáticas

Aplicadas y Visualización

Señales E/S

Teoría

_{Mediciones, Matemáticas Aplicadas y Visualización}

Problema Científico

Hardware

Software

Algoritmos/Matemática

(24)

Módulos para Microprocesadores en NI LabVIEW

•

NI LabVIEW Embedded Module para

Procesadores ARM

•

_{Hasta 260 procesadores ARM7™, ARM9™,}

y Cortex™ M3 soportados

•

Simulación para desarrollo de software

•

_{Toolkit 3Dmicro}

•

Diseño, desarrollo y descarga de

código en MCUs PIC de 32 bits

(25)

LabVIEW Embedded Module para

Microcontroladores ARM

• Más de 260

procesadores ARM7™,

ARM9™, y Cortex™ M3

soportados

• Controladores

integrados para

analógico, digital y

comunicaciones

• Soporte de simulación

para desarrollo de

software

(26)

¿En Dónde se Usan los Procesadores ARM?

• Automotriz

• MCUs de propósito general

• Smart Cards

(27)

Demo:

Compact RIO para monitoreo y

control de variables ambientales

(28)

(29)