Initiation aux systèmes d'E/S distribuées déterministes

Ce tutorial contient des instructions détaillées pour vous aider à configurer votre système d'E/S distribuées déterministes en utilisant le châssis d'extension à huit emplacements NI 9144 pour les modules National Instruments de la série C. Suivez ces étapes ; elles vous guideront du déballage de votre matériel jusqu'à l'accès aux E/S dans le logiciel LabVIEW.

Pour obtenir des détails supplémentaires spécifiques à l'installation, à la configuration et à l'utilisation du NI 9144, reportez-vous au manuel NI 9144 Getting Started Guide.

Spécifications

Matériel

• Contrôleur LabVIEW Real-Time à deux ports Ethernet comme le CompactRIO, par exemple
• Châssis d'extension NI 9144
• Modules d'E/S de la série C
• Câble Ethernet

Logiciels

Logiciels	Pour programmer exclusivement dans LabVIEW Real-Time	Pour programmer dans LabVIEW Real-Time et LabVIEW FPGA
LabVIEW	8.6 ou ultérieur	2009 ou ultérieur
Module LabVIEW Real-Time	8.6 ou ultérieur	2009 ou ultérieur
Module LabVIEW FPGA	–	2009 ou ultérieur
Driver NI-RIO	3.0.1 ou ultérieur	3.2 ou ultérieur
Driver NI-Industrial Communications for EtherCAT	1.0 ou ultérieur	1.1 ou ultérieur

Installation du matériel

Ce tutorial utilise un contrôleur NI cRIO-9074 comme contrôleur LabVIEW Real-Time. Pour installer ce système matériel, suivez ces étapes :

1. Insérez les modules d'E/S de la série C dans le châssis approprié (châssis CompactRIO local ou châssis NI 9144).
2. Raccordez un câble Ethernet CAT 5 standard ou supérieur entre le port Ethernet 2 du cRIO-9074 et le port Ethernet 1 du NI 9144. Vous pouvez enchaîner en série plusieurs châssis NI 9144 au contrôleur de cette façon.

Remarque : Sur le cRIO-9074, le port 1 se trouve en dessous. Sur le NI 9144, le port 1 est au dessus.

Figure n°1. Connexion des ports Ethernet sur le contrôleur maître et le NI 9144

3. Câblez une alimentation externe à chaque châssis ; ceci mettra le matériel sous tension.

Liens associés
Getting Started with CompactRIO and LabVIEW

Configuration du contrôleur maître

1. Une fois le matériel connecté, installez le logiciel nécessaire sur l'ordinateur hôte.
2. Utilisez un câble Ethernet pour raccorder le port Ethernet 1 du cRIO-9074 au réseau sur lequel se trouve le PC hôte.
3. Lancez l'utilitaire de configuration NI Measurement & Automation Explorer (MAX) en cliquant sur Démarrer»Tous les programmes»National Instruments»Measurement & Automation. Double-cliquez sur Systèmes déportés dans l'arborescence du panneau de configuration, à gauche, pour découvrir automatiquement le cRIO-9074 sur le réseau puis cliquez sur le contrôleur CompactRIO.
4. Changez le nom du contrôleur et sélectionnez Obtenir l'adresse IP du serveur DHCP sous Paramètres IP. Cliquez sur Redémarrer lorsque vous avez terminé. Pour utiliser une adresse IP statique, reportez-vous aux liens associés ci-dessous.

Figure n°2. Configuration de l'adresse IP du contrôleur temps réel

5. Pour installer le logiciel sur le contrôleur temps réel, développez l'élément cRIO-9074 qui se trouve sous Systèmes déportés. Cliquez avec le bouton droit sur Logiciels et sélectionnez Ajouter/Supprimer des logiciels.

Figure 3. Installation de logiciel sur le contrôleur temps réel

6. Installez l'ensemble logiciel recommandé (le driver NI-RIO avec NI Scan Engine et le driver NI-Industrial Communications for EtherCAT) sur le contrôleur CompactRIO.
7. Lorsque le contrôleur a redémarré, recherchez de nouveau le contrôleur CompactRIO sous Systèmes déportés. Cliquez sur Paramètres Ethernet avancés dans le coin inférieur droit.
8. Sélectionnez le port Ethernet 2 du cRIO-9074 (l'adresse MAC n'est pas l'adresse principale). Puis sélectionnez EtherCAT dans le menu déroulant qui se trouve sous Mode et cliquez sur OK.

Figure 4. Sélection du mode EtherCAT pour le port Ethernet du contrôleur temps réel

Remarque : Si le port Ethernet 2 du contrôleur est en mode EtherCAT, vous ne pouvez pas utiliser ce port dans un réseau Ethernet.

Liens associés
Troubleshooting CompactRIO Controllers in Measurement & Automation Explorer

Configuration du réseau dans LabVIEW

1. Lancez LabVIEW à partir de Démarrer»Tous les programmes»National Instruments»LabVIEW X.X»LabVIEW. Cliquez sur Projet vide.
2. Cliquez avec le bouton droit sur l'élément Projet et sélectionnez Nouveau»Cibles et périphériques.
3. Dans la boîte de dialogue Ajouter des cibles et des périphériques, sélectionnez Cible ou périphérique existant et développez la catégorie Real-Time CompactRIO pour découvrir automatiquement le contrôleur sur le sous-réseau du PC hôte. Sélectionnez le cRIO-9074 et cliquez sur OK.
4. Dans la fenêtre de l'Explorateur de projet LabVIEW, cliquez avec le bouton droit sur le cRIO-9074 et sélectionnez Nouveau»Targets and Devices.

Figure 5. Utilisation de LabVIEW pour découvrir les contrôleurs connectés au réseau

5. Dans la boîte de dialogue Ajouter des cibles et des périphériques, sélectionnez Cible ou périphérique existant et développez la catégorie EtherCAT Master Device pour découvrir automatiquement le port EtherCAT du contrôleur.

Figure 6. Sélection du port EtherCAT maître sur le contrôleur temps réel

6. Sélectionnez le port EtherCAT maître et cliquez sur OK. La boîte de dialogue Scan Slaves apparaît. La première option Scan Interface découvre automatiquement les esclaves connectés au contrôleur. Cliquez sur OK. Le projet LabVIEW répertorie maintenant tous les périphériques esclaves, leurs modules d'E/S et les E/S physiques de chaque module (appelées variables d'E/S).
7. Lorsque tous les esclaves ont été découverts automatiquement, vous pouvez créer un VI sur le contrôleur CompactRIO. Pour programmer le NI 9144 dans LabVIEW Real-Time, cliquez sur les variables d'E/S dans la fenêtre de l'Explorateur de projet LabVIEW et faites-les glisser jusqu'au diagramme. Avec ces variables d'E/S, vous pouvez lire et écrire les données des voies physiques du châssis NI 9144.

Figure 7. Variables d'E/S glissées du projet LabVIEW au diagramme

Si vous utilisez les variables d'E/S dans une boucle cadencée, vous pouvez synchroniser la source de cadencement de la boucle sur le moteur de balayage NI. Lorsque vous exécutez le VI, le programme est déployé automatiquement sur la cible CompactRIO. Pour obtenir des informations complémentaires sur les variables d'E/S LabVIEW et le mode "Scan Mode" de CompactRIO, cliquez sur les liens associés ci-dessous.

Liens associés
Comment utiliser le Scan Mode de NI CompactRIO avec le logiciel NI LabVIEW
Ajout d'esclaves EtherCAT tiers dans LabVIEW

Programmation du NI 9144 FPGA dans LabVIEW FPGA

Le programme écrit dans LabVIEW Real-Time est déployé sur le contrôleur maître, qui est responsable de la collecte, du traitement et du contrôle des E/S sur le réseau EtherCAT. En outre, chaque châssis NI 9144 contient un FPGA (Field-Programmable Gate Array) embarqué capable d'exécuter un cadencement et un traitement du signal personnalisés pour vous permettre de créer plus facilement des périphériques distribués intelligents synchronisés les uns aux autres à 100 ns près. Pour tirer parti des capacités du FPGA programmable, vous devez utiliser LabVIEW, LabVIEW Real-Time et LabVIEW FPGA 2009 ou versions ultérieures.

1. Lorsque vous ajoutez le périphérique EtherCAT maître au projet LabVIEW (voir l'étape 5 de la section précédente), vous pouvez configurer le NI 9144 à programmer dans l'interface NI Scan ou dans l'interface LabVIEW FPGA. Dans le premier cas, vous pouvez continuer à programmer dans LabVIEW FPGA en cliquant avec le bouton droit sur Device (Address 0, NI 9144) dans la fenêtre de l'Explorateur de projet et en sélectionnant Nouveau»FPGA Target.

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Figure 8. Découverte de la cible FPGA sur le NI 9144

2. Dans le projet LabVIEW, le châssis NI 9144 dispose de plusieurs signaux FPGA. Par exemple, Input Virtual Point et Output Virtual Point sont des signaux de cadencement numériques qui permettent de synchroniser du code FPGA entre différents châssis NI 9144. Pour programmer un module dans LabVIEW FPGA, faites glisser le module de Device (Address 0, NI 9144) pour le déposer sur FPGA Target (NI 9144).

Figure 9. E/S de châssis et E/S de module répertoriées sous la cible FPGA

3. Pour créer un VI FPGA, cliquez avec le bouton droit sur FPGA Target dans le projet LabVIEW et sélectionnez Nouveau»VI.
4. Programmez le VI FPGA en sélectionnant les nœuds d'E/S FPGA dans le projet LabVIEW et en les faisant glisser jusqu'au diagramme FPGA. Dans cet exemple, une fonction PID a été utilisée pour contrôler les E/S analogiques dans le NI 9144.

Figure 10. Exemple de code FPGA sur le NI 9144

5. Remarquez la variable booléenne Reset FPGA PID. C'est une variable d'E/S définie par l'utilisateur qui permet au VI temps réel sur le contrôleur maître de communiquer avec le VI FPGA sur le NI 9144. Pour créer cette variable, cliquez avec le bouton droit sur Device (Address 0, NI 9144) dans le projet LabVIEW et sélectionnez Nouveau»User-Defined Variable. Définissez le nom, le type de données et la direction de la variable. Dans ce cas, le contrôleur envoie des informations au NI 9144 ; la direction est donc De l'hôte au FPGA.

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Figure 11. Boîte de dialogue de création de variable d'E/S définie par l'utilisateur

Maintenant, vous pouvez programmer la variable d'E/S définie par l'utilisateur dans le VI temps réel, utilisé dans cet exemple pour réinitialiser la fonction PID qui s'exécute dans le VI FPGA.

Remarque : Les variables d'E/S définies par l'utilisateur servent à communiquer entre le VI FPGA et le VI temps réel parce que la cible FPGA sur le NI 9144 ne supporte ni l'exécution interactive, ni les communications FPGA par programmation. Par défaut, le nombre de variables d'E/S définies par l'utilisateur est limité à un maximum de 64 variables d'entrée et 64 variables de sortie, avec un maximum de 64 bits de données par variable. Pour obtenir des informations complémentaires sur les variables d'E/S définies par l'utilisateur, affichez le fichier d'aide du driver NI-Industrial Communications for EtherCAT.

6. Pour exécuter le VI FPGA, cliquez avec le bouton droit sur l'élément cRIO-9074 du projet LabVIEW et sélectionnez Tout déployer pour déployer le châssis NI 9144. Si le réseau EtherCAT n'est pas en mode Configuration, cliquez avec le bouton droit sur l'élément cRIO-9074 et sélectionnez Utilities»Scan Engine Mode»Switch to Configuration. Pour terminer, cliquez sur le bouton Exécuter du VI FPGA ; LabVIEW compile le code et télécharge automatiquement le fichier bitfile créé sur la cible FPGA une fois la compilation terminée. Dès que le fichier bitfile a été téléchargé sur le NI 9144, le VI FPGA commence à s'exécuter.

Vous trouverez des instructions détaillées sur comment configurer et programmer le NI 9144 dans le manuel NI 9144 Getting Started Guide.

Liens associés :
CompactRIO Advisor
NI 9144 Getting Started Guide