Introducción a Aplicaciones Industriales con LabVIEW FPGA y CompactRIO. Ing. Javier Olea Ing. De Campo Noreste de México National Instruments

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Adrián Salazar García
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2 Introducción a Aplicaciones Industriales con LabVIEW FPGA y CompactRIO Ing. Javier Olea Ing. De Campo Noreste de México National Instruments

3 Familia de Productos Embebidos de LabVIEW

4 Tecnología FPGA Interconexiones Programables Bloques Lógicos Bloques de E/S

5 Importancia de FPGA en Sistemas Alta Confiabilidad Los diseños se convierten en circuitos personalizados Alto Determinismo Ejecuta algoritmos a velocidades determinísticas de 25 ns (más rápido en varios casos) Verdadero Paralelismo Habilita tareas paralelas y pipelining Reconfigurable Creación y modificación de personalidades

determinísticas de 25 ns (más rápido en varios casos) Verdadero Paralelismo

6 Ejemplo Simplificado de FPGA Implementando Lógica en FPGA: F = {(A+B)CD} E E F Código de LabVIEW FPGA A B C D

7 Ejemplo Simplificado de FPGA E F A B C D Z W X Y

8 Programación Gráfica de FPGA Abstracción de HDL de la Nueva Generación DEMO

9 Abstracción de Código de LabVIEW FPGA Contador E/S Analógicas E/S con DMA LabVIEW FPGA VHDL 66 Pags ~4000 líneas

10 Aplicaciones Comunes con LabVIEW FPGA Control a alta velocidad Adquisición de datos inteligente Protocolos de comunicación digital Simulación de sensores Procesamiento en tarjeta y reducción de datos Procesamiento paralelo

de comunicación digital Simulación de sensores

11 Aplicaciones Comunes Control a alta velocidad Adquisición de datos inteligente Protocolos de comunicación digital Simulación de sensores Procesamiento en tarjeta y reducción de datos Procesamiento paralelo

comunicación digital Simulación de sensores

12 Control a Alta Velocidad Ciclo de 200 Khz aprox

13 Aplicaciones Comunes Control a alta velocidad Adquisición de datos inteligente Protocolos de comunicación digital Simulación de sensores Procesamiento en tarjeta y reducción de datos Procesamiento paralelo

14 Adquisición de Datos Inteligente Clocks Counters Custom Built-in PWM Counters IP Custom timing and synchronization Custom Processing Custom Analog I/O Multiple analog Scan blocks triggering Rates

and synchronization Custom Processing Custom

16 Aplicaciones Comunes Control a alta velocidad Adquisición de datos inteligente Protocolos de comunicación digital Simulación de sensores Procesamiento en tarjeta y reducción de datos Procesamiento paralelo

17 Comunicaciones Digitales Ejemplo SPI

18 Comunicaciones Digitales Ejemplo SPI Máquina de Estado de LabVIEW Diagrama de Estados en LabVIEW

19 Aplicaciones Comunes Control a alta velocidad Adquisición de datos inteligente Protocolos de comunicación digital Simulación de sensores Procesamiento en tarjeta y reducción de datos Procesamiento paralelo

20 Simulación de Sensores y FPGA Varios tipos de sensores Hardware completamente personalizable Paralelismo Varios sensores en un chip sin interferencia Requerimientos de tiempo estrictos Determinísticos Procesamiento en tarjeta Unidades de ingeniería a señales de sensores Señales de los Sensores

interferencia Requerimientos de tiempo estrictos Determinísticos

21 Aplicaciones Comunes Control a alta velocidad Adquisición de datos inteligente Protocolos de comunicación digital Simulación de sensores Procesamiento en tarjeta y reducción de datos Procesamiento paralelo

22 Procesamiento en tarjeta y Reducción de Datos

23 Aplicaciones Comunes Control a alta velocidad Adquisición de datos inteligente Protocolos de comunicación digital Simulación de sensores Procesamiento en tarjeta y reducción de datos Procesamiento paralelo

24 Procesamiento Paralelo FPGA Método para liberar la carga del procesador primario de tareas de procesamiento intensivo. Con FPGA se pueden aprovechar sus capacidades de paralelismo. Host DMA del host Regreso de DMA FPGA Procesamiento Paralelo Pipelined Paralelo Transferencia

25 Objetivos de LabVIEW FPGA CompactRIO Compact Vision System DAQ Inteligente PCI Serie R DAQ Inteligente PXI Serie R Temporización y Sincronización PXI

26 Construya su Sistema CompactRIO Controlador LabVIEW Real-Time Comunicación Ethernet Sistema integrado Backplane LabVIEW FPGA 4 u 8 ranuras Módulos de la Serie C Entradas analógicas, salidas analógicas, E/S digitales, comunicación CAN, movimiento y personalizados

27 Sistema Embebido Reconfigurable NI CompactRIO Circuitería Reconfigurable FPGA Confiabilidad en hardware, optimizado, temporización flexible, disparos, sincronización mm (7.07 in) Durabilidad Extrema Rango de Temp. de -40 a 70 C 50 g impacto Certificaciones Industriales VxWorks Real-Time OS 400 MHz PowerPC Control embebido confiable, análisis 88.1 mm (3.47 in) E/S Industriales Aisladas Acond. de Señal de ±80 mv a ±250 V Conectividad integrada al módulo Tamaño Pequeño, Bajo Consumo de Energía por 88.1 mm (7.07 por 3.47 in) 9 a 35 VCD power 1, 6 W típicamente

28 Controlador de Tiempo Real crio-9012 Procesador 400 MHz PowerPC Desempeño de 4X Consumo de energía 2X menos Doble Entrada de Fuente Fuente de Respaldo, Rango de 9 a35 VDC 1 VxWorks Real-Time OS Miles de Funciones de LabVIEW, sistema de archivos tolerante a fallas Almacenamiento de Datos USB Almacenamiento portátil de bajo costo Ethernet 10/100 Mb/s Servidor de Variable Compartida, Modbus /TCP, FTP, HMI Web Puerto Serial RS232 Código de barras, display 1 6 to 35 VDC power supply range during operation

29 Sistema Embebido Reconfigurable NI CompactRIO Chasis Reconfigurable I/O I/O Controlador de Tiempo Real I/O I/O Real-Time Controller I/O I/O I/O I/O Módulos de E/S Conectividad Acond. de Señal ADC

30 Arquitectura del Sistema CompactRIO Windows PC Sistema de Tiempo Real LabVIEW FPGA Reconfigurable Host User VI Interface Windows Network Communication VI de Prioridad Normal Comunicación entre Hilos VI de Prioridad Crítica FPGA Interface VI LabVIEW FPGA Enterprise Almacenamiento LabVIEW para Windows LabVIEW Real-Time LabVIEW FPGA

31 Tres VIs Típicos para un Sistema RIO VI LabVIEW FPGA VI LabVIEW Real-Time VI Windows (opcional)

32 Administre el CompactRIO con el Proyecto de LabVIEW

33 Demostración Crear una aplicación CompactRIO simple desde cero Abrir y ejecutar programas más complejos (control de motor)

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