Système reconfigurable et durci pour la surveillance et le contrôle

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1 Système reconfigurable et durci pour la surveillance et le contrôle Sabri JATLAOUI, Ingénieur avant-vente.

2 Des challenges récurrents Le contrôle haute vitesse (numérique/compteur à 1MHz, PID analogique/ commande d axes à 200 KHz) De l acquisition de données intelligente (cadencement personnalisé, déclenchement, synchronisation, compteurs, PWM) Une fiabilité absolue Logique dédiée sur le matériel Du traitement numérique du signal (décoder et traiter des signaux issus de capteurs industriels)

3 Les quatre points importants pour l embarqué 1 Matériel hautes performances Processor FPGA Specialty I/O Specialty I/O Specialty I/O Faible encombrement et basse consommation Logiciel de développement productif Extension et personnalisation des E/S

4 L architecture RIO Processeur FPGA Module d E/S Module d E/S Module d E/S Programmation parallèle tirant parti du multicœur Programmation bas niveau (Verilog et VHDL) Virgule fixe Conception analogique Drivers et interfaces personnalisés IP spécialisées Bus et interfaces spécifiques Synchronisation et cadencement des différentes E/S

5 Le CompactRIO, un PAC basé FPGA Robustesse extrême Gamme de température -40 to 70 C Résistance aux chocs : 50g, vibration : 5g Faible consommation De 9 à 35 VDC, 7-10 W Un FPGA pour le contrôle, la synchronisation et le déclenchement sur les E/S personnalisées Des modules d E/S avec conditionnement du signal intégré pour se connecter aux capteurs/actionneurs Un processeur temps réel pour garantir la fiabilité des mesures, de l analyse et du contrôle

6 Le CompactRIO, un PAC basé FPGA Processeur temps-réel FPGA Un FPGA pour le contrôle, la synchronisation et le déclenchement sur les E/S personnalisées Des modules d E/S avec conditionnement du signal intégré pour se connecter aux capteurs/actionneurs Un processeur temps réel pour garantir la fiabilité des mesures, de l analyse et du contrôle

7 Les partenaires technologiques de NI Processeur Bus FPGA IP E/S Intel, Freescale, Wind River Technologie multicœur et temps réel PCI/PCIe, Enet, USB, sans fil, Enet déterministe Architecture ouverte Xilinx Virtex et Spartan Matériel reconfigurable IP de contrôle et traitement du signal et drivers d E/S Création d IP et intégration d IP existante Analog Devices, Texas Instruments Connexion à n importe quel capteur/actionneur

8 Configurations matérielles possibles Entrée de gamme Entrée de gamme Faible encombrement Adapté aux OEM Déploiements en volume Ultra-durci Robustesse Bonnes performances Performances Capacités de traitement multicœur OS Windows ou RT Excellentes performances Embarqué Déployable Flexibilité Déploiements en volume

9 Plus de 60 modules de la Série C (NI et tiers) Entrée analogique Jusqu à 250 Kéch./s, échantillonnage simultané 4, 8, 16, et 32 voies Conditionnement du signal intégré Jauges de contrainte, accéléromètre, thermocouples Jusqu à 60 V, ±20 ma Résolution de 12, 16 et 24 bits Possibilité d isolation entre les voies Sortie analogique Jusqu à 100 Kéch./s en rafraîchissement simultané Jusqu'à 16 voies par module ±10 V, ±20 ma Isolation E/S numériques Jusqu à 10 MHz Compteur/timer, PWM 8 et 32 voies 5 V/TTL, 12/24/48 V Modules spécialisés Modules CAN (2 ports) Drive de servomoteur à balais DC Modules tiers LIN, Profibus, WLAN , MIL- 1553, ARINC-429, GPS

10 Configurations logicielles possibles NI LabVIEW Module LabVIEW Real-Time Module LabVIEW FPGA Outils intégrés pour acquérir, analyser et présenter les données Réduction du temps de développement Déterminisme Fiabilité Boucles de contrôle ultra rapide Analyse personnalisée Fiabilité matérielle

11 Programmer le CompactRIO le FPGA du CompactRIO en Scan Mode Interface utilisateur Processeur temps réel FPGA reconfigurable Capteur LabVIEW LabVIEW Real-Time LabVIEW FPGA

12 Programmer le CompactRIO en Scan Mode Interface utilisateur Processeur temps réel FPGA reconfigurable Capteur LabVIEW LabVIEW Real-Time LabVIEW FPGA

13 CompactRIO Windows Embedded Interface utilisateur FPGA reconfigurable Capteur LabVIEW LabVIEW FPGA

14 Domaines d utilisation du CompactRIO Contrôle Traitement et conditionnement Commande d axes haute vitesse, contrôle discret et par lots. Contrôle de machines complexes Traitement du signal temps-réel, contrôle de l électronique de puissance et des systèmes hydrauliques Semiconducteurs /Biomédical Commande d axes personnalisée et inspection vidéo, déplacement de matériel Surveillance Surveillance de machines Analyse d ordre de roulements, surveillance de la lubrification, refroidissement, combustion Analyse NVH, DSA portable Bruit, vibration, rudesse, analyse dynamique de signaux, acoustique Acquisition distribuée Contrôleur central avec des nœuds d E/S distribués sur le réseau câblé ou sans fil Acquisition de données embarquée Acquisition de données dans les véhicules Autos, motos, véhicules de loisirs, avions destinés à la recherche, trains Test de moteurs et de calculateurs (ECU) Test HIL des moteurs et contrôleurs, simulation de capteur avec les FPGA Prototypage rapide (RCP) Prototypage du contrôle des véhicules automobiles ou spatiaux

15 SNECMA utilise un système d acquisition et d enregistrement CompactRIO pour essais en vol L objectif : trouver un système robuste et autonome pour le nouveau moteur de l avion de transport militaire européen A400M. La solution : utiliser du matériel CompactRIO et les logiciels LabVIEW et LabVIEW FPGA pour la supervision, les mesures et les enregistrements.

16 Système de contrôle/commande embarqué, destiné à une application de soudage automatique de tubes L objectif : développer un système de soudage de tubes de pipelines,automatique et durci. La solution : utiliser le matériel CompactRIO ainsi que le logiciel NI LabVIEW pour les tâches de commande d axes moteurs, de surveillance d état et de logique.

17 En résumé Le NI CompactRIO apporte aujourd hui: la fiabilité et le déterminisme matériel la flexibilité de la reconfiguration une acquisition embarquée En utilisant LabVIEW Real-Time et FPGA vous bénéficiez des avantages du FPGA et de la simplicité de LabVIEW vous pouvez créer des triggers reconfigurables vous accédez à un monde autrefois réservé aux spécialistes du développement de matériel