CompactRIO (o cRIO ) es un controlador industrial integrado en tiempo real fabricado por National Instruments para sistemas de control industrial . CompactRIO es una combinación de un controlador en tiempo real, módulos de E/S reconfigurables (RIO), un módulo FPGA y un chasis de expansión Ethernet . [2]
El sistema CompactRIO es una combinación de un chasis de controlador en tiempo real, módulos IO reconfigurables (RIO), un módulo FPGA y un chasis de expansión Ethernet . [2] También hay módulos de terceros disponibles y, en general, son compatibles con los controladores de chasis producidos por NI.
Los controladores en tiempo real CompactRIO incluyen un microprocesador para implementar algoritmos de control y admiten una amplia gama de frecuencias de reloj. Los controladores solo son compatibles con los módulos de E/S de la serie C de National Instruments . Los módulos de E/S se pueden intercambiar en caliente (se pueden conectar o desconectar mientras la unidad está encendida).
El módulo FPGA se puede utilizar para implementar un procesamiento de datos de alto rendimiento en una estructura reconfigurable. Dicho procesamiento de datos se puede realizar en la transmisión de datos desde módulos de E/S conectados. El módulo está alimentado por un FPGA de alto rendimiento Xilinx Virtex en los modelos anteriores y por un FPGA Kintex-7, Artix-7 o Zynq Xilinx en los modelos más nuevos. El FPGA se puede programar por separado y se conecta al controlador en tiempo real mediante un bus PCI interno , y se puede acceder a él a través de una interfaz LabVIEW que funciona tanto localmente en el controlador como a través de una LAN desde LabVIEW en una PC.
El chasis Ethernet incluye un puerto Ethernet ( 8P8C ), que puede conectar el controlador CompactRIO a una PC. El chasis está disponible en versiones de 4 y 8 ranuras.
Se fabrican módulos de terceros para funciones adicionales, como pantallas LCD o VGA. Los controladores CompactRIO más nuevos y de alto rendimiento también tienen gráficos VGA integrados que se pueden conectar a un monitor para observar el funcionamiento.
Los controladores CompactRIO se pueden programar con LabVIEW , el lenguaje de programación gráfica de National Instruments ; [2] C; C++; o Java. [3] Se debe utilizar LabVIEW para programar el FPGA integrado, aunque se pueden incluir componentes VHDL y verilog.
Los controladores más nuevos vienen con un RTOS basado en Linux , NI Linux Real-Time, [4] creado como parte del Proyecto Colaborativo Linux en Tiempo Real de la Linux Foundation . [5] Los programas creados en LabVIEW se compilan en código de máquina [6] para NI Linux Real-Time y lenguaje de descripción de hardware (HDL) para la cadena de herramientas FPGA de Xilinx automáticamente durante la implementación del código en el destino.
El sistema operativo Linux en tiempo real que se ejecuta en el controlador en tiempo real admite un sistema de archivos y, por lo tanto, el registro de datos también está disponible en el nivel del controlador. La versión del sistema de desarrollo completo de LabVIEW no incluye los módulos necesarios para programar el cRIO. El módulo en tiempo real y los módulos FPGA deben adquirirse por separado e instalarse con LabVIEW para programar el hardware. La programación se realiza en una PC host que ejecuta el sistema operativo Windows y se implementa en el cRIO a través de Ethernet.
No es necesario ejecutar un VI en tiempo real en el controlador para ejecutar el VI FPGA, ya que la interfaz FPGA de LabVIEW es compatible con redes y admite hasta 7 accesores simultáneos. Esto se hace con una URL de conexión como RIO://ip/RIO0
Tenga en cuenta que el bloque de interfaz de lectura/escritura parece empaquetar varios descriptores de acceso en uno, pero en realidad se repite con un retraso de ida y vuelta por cada acceso adicional agregado, que puede acumularse muy rápidamente. Esto se puede solucionar agrupando todos los controles en un clúster y todas las pantallas en otro, para cada acceso de escritura/lectura y para cada descriptor de acceso. Es posible tener un VI local en tiempo real ejecutándose en el controlador que acceda simultáneamente a un conjunto diferente de clústeres sin interferencias, y la canalización de datos de un clúster a otro puede permitir que los datos fluyan entre este VI en tiempo real y un VI de PC de manera eficiente y con una latencia bastante baja.
Los datos también se pueden canalizar a través de los FIFO DMA "FPGA a HOST" y "HOST a FPGA", que también funcionan a través de la interfaz de red. Cada VI que tenga una interfaz, cada conexión FIFO de host y cada conexión IRQ cuentan como accesores al FPGA alojado por el controlador. Estos FIFO normalmente pueden saturar la conexión Ethernet del controlador, ofreciendo un buen rendimiento tanto en términos de ancho de banda como de latencia, con un uso cuidadoso.
La interfaz LabVIEW FPGA también está disponible para C.
Los sistemas CompactRIO se utilizan a menudo como unidad de control industrial, donde un factor de forma pequeño es importante.
CompactRIO se utiliza habitualmente como sistema sin interfaz de usuario, diseñado para funcionar en espacios reducidos y en condiciones adversas. Los sistemas CompactRIO también se pueden conectar a una PC central que se puede utilizar con fines de supervisión y para visualizar los datos registrados.
Otros ejemplos de áreas de aplicación son: Sistemas Inteligentes para el Internet Industrial de las Cosas (IIoT), Electrónica de Potencia y Control de Inversores, [7] Monitoreo de Condición de Equipos Rotatorios, Monitoreo de Calidad de Energía, Transporte y Equipos Pesados, y Control Láser o Hidráulico.
El CompactRIO se utilizó desde 2009 hasta 2015 como unidad de control principal en la competición de robótica FIRST . Ahora ha sido reemplazado por el roboRIO de National Instruments.