Auswahl eines geeigneten Zielsystems für LabVIEW Real-Time

Echtzeitprodukte von National Instruments kombinieren die grafische Entwicklungsumgebung NI LabVIEW mit der deterministischen Leistung dedizierter Hardware und ermöglichen Anwendungen mit präzisem Timing, hoher Zuverlässigkeit und Stand-alone-Betrieb. Dieses Dokument soll Sie bei der Auswahl des passenden Zielsystems für Ihre Anwendung unterstützen.

 

Grundlagen von Real-Time

Echtzeitbetriebssysteme wurden v. a. für zwei Anwendungsbereiche entwickelt: Programme zur Reaktion auf Ereignisse und für Echtzeitregelsysteme. Bei Anwendungen, die auf Ereignisse reagieren, muss die Reaktion auf einen Stimulus innerhalb eines festgelegten Zeitrahmens erfolgen. Ein Beispiel dafür ist der Airbag in einem PKW. Echtzeitregelsysteme verarbeiten fortlaufend Rückmeldungen, um eine Ausgangsgröße anzupassen. Ein Abstandsregeltempomat in Kraftfahrzeugen beispielsweise ist ein Echtzeitregelsystem. Beide Systeme erfordern die Ausführung eines Vorgangs innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls. Diese Art der Durchführung wird als Determinismus bezeichnet.

Betriebssysteme wie Microsoft Windows und Mac OS bieten eine ausgezeichnete Plattform für die Entwicklung und Ausführung nicht kritischer Mess-, Steuer- und Regelanwendungen. Da diese Betriebssysteme jedoch für den universellen Einsatz bestimmt sind, bilden sie keine ideale Plattform zur Ausführung von Anwendungen, die eine deterministische Leistungsfähigkeit oder eine erweiterte Ausfallsicherheit erfordern.

Standardbetriebssysteme sind für die parallele Ausführung einer Vielzahl von Anwendungen optimiert und stellen sicher, dass alle Anwendungen einen Teil der Rechenzeit zugewiesen bekommen. Diese Systeme müssen zudem auf Interrupts von Peripheriegeräten wie Maus oder Tastatur reagieren. Der Anwender hat nur eingeschränkt Einfluss darauf, wie diese Aufgaben vom Prozessor abgearbeitet werden sollen. Dies führt dazu, dass hoch priorisierte Aufgaben von niedriger priorisierten Aufgaben verdrängt werden, so dass eine Antwortzeit für kritische Applikationen nicht garantiert werden kann.

Im Gegensatz dazu hat der Anwender bei Echtzeitbetriebssystemen die Möglichkeit zur Priorisierung von Aufgaben, so dass die kritischste Aufgabe im Bedarfsfall immer zuerst bearbeitet wird. Diese Eigenschaft ermöglicht die Programmierung einer Anwendung mit vorhersagbaren Timing-Eigenschaften.

Weitere Informationen bietet das Tutorium „Echtzeitsysteme“

Anwendungsentwicklung mit LabVIEW Real-Time

NI LabVIEW ist eine grafische Entwicklungsumgebung, konzipiert für Anwender, die flexible und skalierbare Mess-, Steuer- und Regelsysteme erstellen wollen. LabVIEW ist eine vollwertige, Compiler-basierte Programmiersprache, welche die Benutzerfreundlichkeit einer grafischen mit der Flexibilität einer herkömmlichen, textbasierten Programmiersprache verbindet. Die intuitive grafische Entwicklungsumgebung kombiniert die Bedienfreundlichkeit konfigurationsbasierter Werkzeuge mit der Flexibilität einer leistungsstarken Programmiersprache. Der in NI LabVIEW integrierte Compiler erstellt optimierten Programmcode, der in seiner Ausführungsgeschwindigkeit mit kompilierten C-Programmen vergleichbar ist.

Die LabVIEW-Plattform ermöglicht enge Integration von Hard- und Software, so dass keine unterschiedlichen Programmiersprachen nötig sind, um mit verschiedenen Hardwarekomponenten zu kommunizieren. Das LabVIEW-Projekt optimiert die Entwicklung komplexer Anwendungen, denn es erleichtert die Erstellung neuer VIs, das Hinzufügen bestehender VIs und Dateien zu einem Projekt, die Übersicht über Abhängigkeiten und die Erstellung von Build-Spezifikationen für eine Applikation. Der Projekt-Explorer in LabVIEW stellt das gesamte System visuell dar, einschließlich Quellcode und Ausführungshardware wie Echtzeitcontroller, FPGAs und PDAs.

Abbildung 1: LabVIEW-Projekt-Explorer

Das LabVIEW Real-Time Module erweitert die grafische Programmierung in LabVIEW, so dass zuverlässige deterministische Anwendungen erstellt werden können. Mit NI LabVIEW Real-Time steht zum Festlegen der Funktionalität einer Echtzeit-Applikation ein einheitliches, für sämtliche Phasen der Entwicklung geeignetes Werkzeug zur Verfügung. In diesem Zusammenhang können Systemkonfiguration, Prototypisierung von Algorithmen und der Systembetrieb genannt werden. Die Entwicklung unter LabVIEW Real-Time kann auf einem Windows-System erfolgen. Von diesem wird die Anwendung dann auf ein dediziertes Echtzeitzielsystem geladen, das auf Standard-PC-Komponenten und einem Echtzeitbetriebssystem basiert. Die Anwendungsentwicklung ist somit an das gewohnte Prozedere bei Desktop-gestützten Systemen angelehnt. Allerdings erweitert das LabVIEW Real-Time Module die Entwicklungsumgebung um zusätzliche Werkzeuge, mit deren Hilfe sich das ganze Potenzial der Echtzeit-Zielplattform ausschöpfen lässt.

Abbildung 2: Zügige Entwicklung durch Echtzeit-Codeerzeugung

Das LabVIEW Real-Time Module umfasst den Real-Time Project Wizard, einen Assistenten, mit dessen Hilfe sich einfache Echtzeitprojekte schnell erstellen lassen. Dabei kann man unter mehreren gängigen Echtzeitarchitekturen wählen, Optionen für Kommunikation und Datenprotokollierung festlegen und ein Echtzeitzielsystem definieren, auf welches die Anwendung geladen werden soll. Innerhalb weniger Minuten stehen eine Host-Anwendung und eine Zielanwendung sowie Umgebungsvariablen zur Kommunikation zwischen beiden zur Verfügung. Der Real-Time Project Wizard unterstützt unerfahrene Anwender bei der schnellen Inbetriebnahme. Darüber hinaus bildet er eine nützliche Grundlage für komplexe Projekte, sofern sie auf empfohlenen Echtzeit-Programmiertechniken basieren.

Abbildung 3: LabVIEW Real-Time Project Wizard-Time Project Wizard

Demonstration des Real-Time Project Wizard

Zuweisung von Thread-Prioritäten an LabVIEW-Code

Das auf Datenfluss basierende Programmiermodell von LabVIEW befreit den Anwender von der sequenziellen Architektur textbasierter Programmiersprachen. Da die Ausführungsreihenfolge durch den Datenfluss zwischen den einzelnen Knoten und nicht durch eine Abfolge von Textzeilen bestimmt wird, können Anwendungen erstellt werden, die mehrere Operationen gleichzeitig ausführen. Darüber hinaus vereinfacht LabVIEW die Zuweisung von Thread-Prioritäten mit dem Dialogfeld Zeitgesteuerte Schleife konfigurieren.

Prioritäten können in LabVIEW entweder einzelnen VIs oder einzelnen zeitgesteuerten Schleifen zugewiesen werden. Allerdings sollte nach Möglichkeit jeweils nur eine der beiden Methoden genutzt werden. Die VI-Einstellungen werden folgendermaßen verwendet:Im Dialogfeld Ausführung werden VI-Prioritäten konfiguriert. Wie unten dargestellt, werden im Dialogfeld Zeitgesteuerte Schleife konfigurieren deren Prioritäten konfiguriert.

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Abbildung 4: Konfiguration der zeitgesteuerten Schleife in LabVIEW

Debugging und Verifizierung des Timings von Applikationen in LabVIEW-Real-Time

LabVIEW Real-Time enthält integrierte Werkzeuge für die Fehlersuche und die Optimierung von Echtzeitanwendungen. Mithilfe von grafischen Standardwerkzeugen zur Fehlerbeseitigung wie z. B. Highlight-Funktionen, Sonden und Haltepunkten können variable Werte eingesehen und die Ausführung der Anwendung im Einzelschrittmodus verfolgt werden.

Für das anspruchsvolle Debugging ist das LabVIEW Execution Trace Toolkit das Richtige. Es verifiziert die Leistung der Echtzeitanwendung, ohne die Ausführung des Programmcodes zu verzögern oder zu unterbrechen. Mit minimalen Änderungen am Real-Time-Code kann die Anwendungsleistung in einer Datei gespeichert und zur Ansicht und Analyse an den Host-Computer geschickt werden. Das Werkzeug zur Ablaufverfolgung stellt die Ausführung von Multithreading-Code grafisch dar und hebt Thread-Wechsel, Mutexes (Mutual Exclusions) und Speicherzuweisungen hervor. Das Trace Toolkit optimiert Anwendungen, indem es unerwünschte Ausführungscharakteristika und schwer auffindbare Laufzeitprobleme identifiziert.

Abbildung 5: Anspruchsvolles Debugging mit dem LabVIEW Execution Trace Toolkit

Zusätzlich können mithilfe des LabVIEW VI Analyzer Toolkit Probleme mit der Formatierung, Leistung und Dokumentation von LabVIEW-Real-Time-Applikationen schnell identifiziert werden. Das Toolkit verweist interaktiv direkt auf die identifizierten Abschnitte des Programmcodes und erstellt einen Bericht zur automatischen Dokumentation von empfohlenen Änderungen. Bei Einhaltung der vom VI Analyzer Toolkit vorgegebenen Anhaltspunkte erhält der Anwender flexible, robuste und leistungsoptimierte Softwareapplikationen.

Überblick über die LabVIEW Real-Time Plattform

Alle Zielplattformen für LabVIEW-Real-Time-Applikationen basieren auf einer gemeinsamen Hard‑ und Softwarearchitektur. Dabei werden in jedem Gerät handelsübliche Computerbauteile wie etwa Mikroprozessoren, RAM- bzw. permanente Speicher sowie I/O-Schnittstellen verbaut. Die Embedded-Software, die auf dem echtzeitfähigen Zielsystem enthalten ist, umfasst ein Real-Time-Betriebssystem, Treibersoftware sowie eine spezielle Version der LabVIEW-Runtime-Engine.

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Abbildung 6: Architektur von echtzeitfähiger Hardware

Während alle LabVIEW-Real-Time-Zielgeräte grundsätzlich eine ähnliche Architektur aufweisen, besitzt jede Echtzeitplattform andere Eigenschaften, die jeweils auf bestimmte Anwendungsbereiche ausgerichtet sind. PXI- und PCI-gestützte Systeme sind leistungsfähiger, während sich Compact-FieldPoint-Systeme und das Compact Vision System durch überragende Robustheit und Zuverlässigkeit auszeichnen. CompactRIO liefert eine Kombination aus hoher Leistung und Zuverlässigkeit. Alle Plattformen können auch als autonome Systeme eingesetzt werden.

PXI-basierte Echtzeitsysteme

PXI-basierte Echtzeitsysteme bestehen aus einem robusten Gehäuse, einem Embedded-Controller und I/O-Steckkarten. Die Echtzeit-PXI-Plattform wird oft für leistungsstarke Systeme verwendet, so wie z. B. für Hardware-in-the-Loop-Tests bei elektronischen Steuerungen und für die Vibrationsanalyse bei Anwendungen zur Maschinenzustandsüberwachung.

Abbildung 7: Beispiel eines PXI-basierten Echtzeitsystems

NI-PXI-Controller der Real-Time-Serie führen das Echtzeitbetriebssystem ETS und die Anwendungssoftware auf einem dedizierten Hochleistungs-Mikroprozessor aus. Die Embedded-Software hat Zugriff auf alle I/O-Kanäle des PXI-Systems und nutzt so die Vorteile der anspruchsvollen Timing- und Synchronisationsfunktionen von PXI, um präzise I/O-Triggerung und die Synchronisierung mehrerer Module zu erreichen.

PXI-Anwendungsbeispiel

Lockheed Martin und G Systems haben mithilfe von LabVIEW Real-Time und PXI einen Windkanal für den Test des Kampfflugzeugs F-35 Joint Strike Fighter entwickelt. Das neue Prüfsystem, das in weniger als vier Monaten entwickelt wurde, ersetzt die VME-basierte Anlage bei der Erfassung, Analyse und Speicherung von dynamischen Luftdruckdaten eines Kampfflugzeugtriebwerks der nächsten Generation. Das fertige System arbeitet mit Modulen des Typs NI PXI-4472 zur Erfassung dynamischer Signale und kann so 128 Kanäle simultan abgetasteter Luftdruckmessungen erfassen. Dabei fiel die Wahl auf LabVIEW Real-Time, weil damit die größtmögliche Zuverlässigkeit des Prüfsystems gewährleistet ist und unnötige Testdurchläufe von vornherein ausgeschlossen werden können.

Dank LabVIEW Real-Time und PXI können Ingenieure bei Lockheed Martin ihr Prüfsystem im Vergleich mit der vorigen, VME-basierten Anlage nun zehnmal so schnell konfigurieren und dabei gleichzeitig die Kanalanzahl verdoppeln. Darüber hinaus wurde die Testzykluszeit von 2 s auf 50 ms reduziert.

Weitere Informationen zu dieser Anwendung erhalten Sie in der NI-Kundenlösung "Lockheed Martin reduziert mit LabVIEW Real-Time Prüfzeit und -kosten für den F-35 Joint Strike Fighter".

CompactRIO-Echtzeitsysteme

CompactRIO-Systeme bestehen aus einem kompakten, robusten und rekonfigurierbaren Chassis, einem Real-Time-Controller mit dem VxWorks-Echtzeitbetriebssystem, einem FPGA-Chip sowie industriellen I/O-Modulen, die während des laufenden Betriebs austauschbar sind. Die I/O-Module beinhalten konfigurierbare Signalkonditionierung, Isolierung und einen I/O-Anschlussblock für direkte Verbindungen zu Sensoren und Aktoren. Die Daten werden über einen internen PCI-Bus vom rekonfigurierbaren FPGA-Chip in der Backplane des Embedded-Chassis an den Echtzeitcontroller übertragen. Der NI-CompactRIO-Echtzeitcontroller besitzt einen leistungsstarken Fließkommaprozessor und führt LabVIEW-Real-Time-Anwendungen für Regelung, Datenerfassung, Signalverarbeitung, Datenprotokollierung und Kommunikation aus.

Abbildung 8: Beispiel eines CompactRIO-Echtzeitsystems

Anwendungsbeispiel für CompactRIO

Drivven, Inc. verwendete LabVIEW Real-Time und CompactRIO für den Bau eines voll funktionsfähigen FPGA-basierten Reglersystems für einen hochperformanten Motorradmotor. Für die Regelung von Motoren sind deterministische Schleifenzeiten auf Millisekundenebene sowie präzises Timing für Kraftstoffzufuhr und Zündung im Mikrosekundenbereich nötig. Mit den selbst erstellten I/O-Modulen und der CompactRIO-Plattform konnte Drivven kritische Sensoren und Aktoren an Motorrädern abtasten. Diese liefern Signale und Ereignisse wie etwa Einlassluftdruck und -temperatur, Temperatur der Kühlflüssigkeit und Position des Gaspedals.

Während das Motorrad mit verschiedenen Kombinationen von Gasposition und Motorgeschwindigkeit gefahren wurde, wurden 1 Mb große Dateien aufgezeichnet. Zwischendurch konnte ein Ingenieur in einem Begleitfahrzeug die Daten drahtlos von CompactRIO auf einen Laptop übertragen und sofort analysieren. Eine Laptop-basierte LabVIEW-Anwendung sortierte die Daten schnell in Tabellen mit Geschwindigkeit und Last ein, während transiente Daten gefiltert wurden. Anschließend verwendeten die Experten bei Drivven CompactRIO für die Erstellung des Prototypen einer elektronischen Steuereinheit für die Forschung. Damit wurde eine Leistung vergleichbar mit einer industriellen elektronischen Steuereinheit erzielt. Die hohe Flexibilität bei der Durchführung künftiger Forschung und Entwicklung im Bereich Regelalgorithmen wäre mit produktionsorientierter Elektronik allerdings nicht gewährleistet gewesen.

Mit LabVIEW Real-Time und CompactRIO konnte Drivven ca. 12 % Zeit und 3 % der Kosten sparen, die typischerweise für die Prototypisierung einer elektronischen Steuereinheit mit anwenderseitig entwickelter Hardware entstanden wären. CompactRIO und LabVIEW Real-Time boten die erforderliche Zuverlässigkeit und genauen Timing-Ressourcen. Außerdem war das System robust genug, um die hohen Temperaturen und extremen Erschütterungen in der Betriebsumgebung auszuhalten.

Weitere Informationen über diese Anwendung finden Sie in der NI-Kundenlösung „Drivven entwickelt mit NI CompactRIO den Prototyp eines FPGA-basierten Motorsteuerungssystems“.

Compact-FieldPoint-basierte Echtzeitsysteme

Compact-FieldPoint-Systeme umfassen einen Controller mit einem Embedded-Prozessor, der ein Echtzeit-Betriebssystem ausführt, und eine Reihe von I/O-Modulen. Die Plattform besteht aus robuster Hardware, die für den Einsatz in industriellen Umgebungen konzipiert ist. Zusätzlich unterstützt die Softwarestruktur von CompactFieldPoint-Systemen ein integriertes Publish&Subscribe-Protokoll, das die Systeme damit zur idealen Option für verteilte Anwendungen macht.

Abbildung 9: Beispiel eines Compact-FieldPoint-Echtzeitsystems

Anwendungsbeispiel für Compact FieldPoint

Shell Global Solutions verwendete LabVIEW Real-Time und das verteilte I/O-System FieldPoint für die Entwicklung eines „Slug Suppression System“ gegen Stauungen in Ölpipelines. Das Echtzeit-Steuersystem reduziert Produktionsabfälle, indem es nicht nur starke Stauungen unterdrückt, sondern auch kurzzeitige Stauungen ohne darauf folgenden Gasschwall in Schach hält. Das System besteht aus einem Miniaturabscheider, der sich zwischen dem oberen Ende der Steigleitung und dem ersten Abscheider befindet. LabVIEW Real-Time und Compact FieldPoint regeln die Gasströmung durch den Miniaturabscheider und die Flüssigkeitsventile.

Alle Steuer- und Regelalgorithmen wurden mithilfe des PID Control Toolkit in LabVIEW implementiert. Im Gegensatz zu SPS- und DCS-Werkzeugen lieferte LabVIEW genau die richtigen Werkzeuge und Abstraktionen für die schnelle Implementierung der für dieses System erforderlichen Steueralgorithmen. Des Weiteren verfügt das FieldPoint-System über eine serielle Schnittstelle, die sich auch für die Kommunikation mit bestehenden Systemen und die Fernüberwachung von Grenzwerten und Betriebsmodi nutzen lässt. Durch das Vorhandensein mehrerer FieldPoint-Module liegt die Einsatzbereitschaft des Systems bei 99,95 Prozent, selbst wenn man bei einem Ausfall eines der Module mit einer Reparaturzeit von vier Stunden rechnet.

Weitere Informationen zu dieser Anwendung erhalten Sie in der NI-Kundenlösung „Shell stabilisiert Fluss von Gas und Flüssigkeiten in langen Steigrohrsträngen“.

Compact Vision System

Das Compact Vision System ist kompakt, robust und optimal für industrielle Bildverarbeitungsanwendungen wie beispielsweise automatische Prüfungen geeignet. Ein einziges Compact Vision System enthält einen Embedded-Prozessor mit Echtzeit-Betriebssystem, Anbindung an drei IEEE-1394-Kameras nach DCAM-Standard, eine lokale Bildschirmanzeige, einen Ethernet-Anschluss, 15 Digitaleingangs- und 14 Digitalausgangskanäle.

Abbildung 10: Beispiel für ein Compact Vision System

 

Other Real-Time Systems

Viele moderne Prüf- und Messanwendungen basieren auf PCI-Systemen, welche den Einsatz von PCI-basierter NI-Hardware zusammen mit LabVIEW Real-Time erlauben. So kann ein industrieller PC, ein Single-Board-Rechner, eine PC/104-Prozessorkarte oder sogar ein Standard-Desktop-PC in ein Echtzeitzielsystem umgewandelt werden, vorausgesetzt die Hardware erfüllt die Systemanforderungen des ETS-Echtzeitbetriebssystems.

Handbuch "Einsatz von Desktop-PCs als Echtzeitzielsystem mit dem LabVIEW Real-Time Module"

 

Abbildung 11: Beispiele für andere Echtzeitzielgeräte: Industrie-PC, Desktop-PC, Single-Board-Rechner und PC/104-Prozessorkarte

Überblick über LabVIEW-Real-Time-Plattformen

Die verschiedenen LabVIEW-Real-Time-Plattformen sind jeweils für unterschiedliche Anwendungsvarianten konzipiert. PCI und PXI bieten die höchste Leistungsfähigkeit, während Compact FieldPoint und das Compact Vision System über die robusteste Hardware verfügen. Die CompactRIO-Plattform kombiniert hohe Leistung und robuste Hardware. In diesem Abschnitt werden die Hardwareplattformen für LabVIEW Real-Time in den Bereichen I/O-Kanalanzahl, Leistungsfähigkeit und physische Eigenschaften verglichen.

Verfügbarkeit von I/O-Kanälen

Die Verfügbarkeit von I/O-Kanälen auf einer Plattform gibt an, welche I/O-Optionen für die Plattform in Frage kommen. Dabei werden die Verfügbarkeit von Standard-Treiber-APIs sowie die I/O-Anpassbarkeit und -Erweiterbarkeit der Plattform in Betracht gezogen. Die NI-Plattformen umfassen eine Vielzahl von I/O-Modulen, einschließlich standardmäßige, benutzerdefinierte und Drittherstellermodule. Die Standardmodule verwenden Standard-Treiber-APIs. Einige NI-Plattformen können über Schnittstellen zu benutzerdefinierten Modulen individuell angepasst werden, während wieder andere anpassbare I/O-Module von Drittherstellern unterstützen. Außerdem sind NI-Plattformen erweiterbar, so dass sie mehrere Chassis, Computer oder Backplanes aufnehmen können.

Verfügbarkeit von I/O-Kanälen	PXI	Compact RIO	Compact FieldPoint	Compact Vision System	Standard- oder Industrie-PC
Gut Besser Optimal
Vielfalt
Standard-Treiber-APIs
Anpassungs- möglichkeit
Erweiterbarkeit

Abbildung 12: I/O-Vergleich bei verschiedenen LabVIEW-Real-Time-ZielsystemenFigure 12 - Input/Output Device Comparison for LabVIEW Real-Time Systems

PXI- und PCI-I/O für Echtzeitsysteme umfassen u. a.:

• Datenerfassung (analog und digital)
• Erfassung dynamischer Signale
• Bilddatenerfassung
• Motorsteuerung
• FPGA-basierte rekonfigurierbare I/Os (RIO)
• CAN
• Serielle Module
• GPIB
• Ethernet
• Chassiserweiterung über MXI
• IEEE-1394-Festplatten und -Kameras
• Externe USB-Festplatten
• Hardware von Drittanbietern

 

Abbildung 13: PXI- und PCI-I/O-Module

PXI- und PCI-Module von NI besitzen Standard-Treiber-APIs, während Drittanbietermodule anpassbare I/O bieten. Darüber hinaus können I/O mit NI MXI softwaretransparent erweitert werden. Mit MXI lassen sich zwei oder mehr Systeme hintereinander verketten, so dass alle I/O-Kanäle von einem einzigen PXI- oder Desktop-PC-Controller gesteuert werden können.

CompactRIO-Echtzeitsysteme können folgende I/O-Module nutzen:

• Analogeingang
• Analogausgang (Spannung und Strom)
• CAN
• Motorsteuerung
• Digitaleingang und -ausgang
• Relaisausgang
• Counter, Pulsgenerierung
• Anwenderdefinierte Module

Abbildung 14: CompactRIO-I/O-Module

Weitere I/O für CompactRIO werden im CompactRIO Product Selection Guide aufgeführt.

Compact-FieldPoint-Echtzeitsysteme können folgende I/O-Module nutzen:

• Analogeingang
• Analogausgang
• Digitaleingang und -ausgang
• Relaisausgang
• Counter, Pulsgenerierung
• Anwenderdefinierte Module

Abbildung 15: Compact-FieldPoint-I/O-Module

Bei Compact FieldPoint wird das I/O-Timing durch die I/O-Hardware definiert. Deshalb ist die API im Vergleich mit anderen Plattformen weniger involviert. Mit MXI lassen sich zwei oder mehr Systeme hintereinander verketten, so dass alle I/O-Kanäle von einem einzigen Compact-FieldPoint-Controller gesteuert werden können. Weitere Informationen über I/O für Compact FieldPoint bietet der Compact FieldPoint Advisor.

Das Compact Vision System besitzt integrierte Digital-I/O-Funktionen und unterstützt bis zu drei IEEE-1394-Kameras.

Weitere Informationen über Compact Vision Systems

Leistungsfähigkeit

Die Leistungsfähigkeit von LabVIEW-Real-Time-Systemen kann im Hinblick auf deterministische Ausführung, I/O-Timing, Triggerung, Synchronisation und Prozessorgeschwindigkeit gemessen werden. Determinismus ist die bedeutendste Komponente aller Echtzeitsysteme. Ein System wird als deterministisch bezeichnet, wenn es in der Lage ist, eine vorgegebene Operation innerhalb eines festgelegten Zeitraums auszuführen. Determinismus unterliegt dem Einfluss des Betriebssystems, der Softwarearchitektur und der Integration der Anwendungssoftware mit I/O-Timing- und Synchronisationsfunktionen. Die Geschwindigkeit des Prozessors bestimmt die minimale Zykluszeit.

Leistungs- fähigkeit	PXI	CompactRIO	Compact FieldPoint	Compact Vision System	Standard- oder Industrie-PC
Gut Besser Optimal
Deterministische Ausführung
Timing, Triggerung und Synchronisation
Prozessor- geschwindigkeit

Abbildung 16: Leistungsvergleich von verschiedenen LabVIEW-Real-Time-Systemen

Folgende Dokumente enthalten detaillierte Leistungsvergleiche:

• Leistungsvergleich für Einzelwertleistung auf Echtzeithardware von National Instruments
• Leistungsvergleich einer gängigen Steuer- und Regelanwendung mit LabVIEW Real-Time and NI-DAQmx

Physikalische Eigenschaften

Neben der Leistung einer deterministischen Ausführung bieten Echtzeit-Betriebssysteme höhere Zuverlässigkeit, denn es handelt sich hierbei um spezielle, schlanke Betriebssysteme mit geringeren Ressourcenanforderungen und erheblich reduzierter Störanfälligkeit. Doch nicht nur diese Softwarearchitektur trägt zur hohen Zuverlässigkeit der Zielplattformen für LabVIEW Real-Time bei. Auch die Hardware wurde durch geeignete Maßnahmen den für industrielle Umgebungen typischen hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit angepasst.

Physikalische Eigenschaften	PXI	CompactRIO	Compact FieldPoint	Compact Vision System	Standard- oder Industrie-PC
Gut Besser Optimal
Robustheit
Tragbarkeit

Abbildung 17: Vergleich der physikalischen Eigenschaften verschiedener LabVIEW-Real-Time-Systeme

So bietet National Instruments unterschiedliche Echtzeitplattformen, die aufgrund der besonders robusten Ausführung der Hardware den Einsatz von LabVIEW-Real-Time-Applikationen auch in rauen Umgebungen gestatten, wo die Geräte bei extremen Temperaturen, Erschütterungen, Vibrationen und gelegentlichen Stromausfällen arbeiten müssen. Die Plattformen CompactRIO, Compact FieldPoint und Compact Vision System enthalten keine beweglichen Teile, so dass die gängigsten Defekte aufgrund von Erschütterungen oder Vibrationen ausbleiben.

LabVIEW Real-Time testen

LabVIEW Real-Time kann für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, darunter Prüfsysteme mit hoher Zuverlässigkeit, deterministische Regelungsanwendungen und Systeme im Stand-alone-Betrieb. Dabei stehen eine Reihe verschiedener Hardwareplattformen zur Auswahl. So kann die Hardware genutzt werden, die den Anforderungen der jeweiligen Anwendung an I/O-Kanäle, Leistung und Kompaktheit am besten gerecht wird.

Sie wünschen eine Demonstration von LabVIEW Real-Time, eine Vor-Ort-Beratung oder möchten ein kostenloses Seminar zum Thema besuchen? Rufen Sie uns an unter 089 7413130 oder besuchen Sie uns auf ni.com/realtime/d.

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