利用CompactRIO平臺(tái)無可比擬的性能和靈活性，優(yōu)化高級(jí)控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和部署方式，滿足工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的需求。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)在不斷進(jìn)步， 你呢？
為工業(yè)機(jī)械和先進(jìn)的設(shè)備設(shè)計(jì)控制和I/O系統(tǒng)并不是一件簡(jiǎn)單的任務(wù)。 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)必須提供能夠盈利且具有差異化的產(chǎn)品，同時(shí)還需滿足嚴(yán)格的技術(shù)要求和緊迫的時(shí)間期限。 進(jìn)行完全自定義的設(shè)計(jì)對(duì)于小型設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來說是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)，無論是在時(shí)間、資源還是專業(yè)知識(shí)方面都會(huì)產(chǎn)生非常高的成本。 這些設(shè)計(jì)的時(shí)間長(zhǎng)度和復(fù)雜性也導(dǎo)致團(tuán)隊(duì)無法利用處理和異構(gòu)計(jì)算元件的最新進(jìn)步，因?yàn)楣?a target="_blank">芯片的發(fā)展步伐遠(yuǎn)比當(dāng)前的設(shè)計(jì)周期要快得多。 如果團(tuán)隊(duì)必須把大量的硬件子系統(tǒng)（通常來自不同的供應(yīng)商）集成起來并使用各種軟件工具來編程這些子系統(tǒng)，這個(gè)過程的復(fù)雜性將進(jìn)一步增大。

幸運(yùn)的是，還有一個(gè)更好的辦法來設(shè)計(jì)先進(jìn)機(jī)器設(shè)備所需的控制和I/O系統(tǒng)。 這種方法簡(jiǎn)化了復(fù)雜性、提高了集成度、降低了風(fēng)險(xiǎn)并縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間。 借助一個(gè)堅(jiān)固、可靠、經(jīng)過業(yè)界驗(yàn)證且可完全通過軟件自定義的平臺(tái)，團(tuán)隊(duì)可以將設(shè)計(jì)的集成度提高一個(gè)層次，減少花在系統(tǒng)集成和板卡級(jí)設(shè)計(jì)的時(shí)間，將更多精力花在可提高附加值的特性和有競(jìng)爭(zhēng)力的差異化功能上。

最強(qiáng)大的功能，無可比擬的性能
CompactRIO平臺(tái)結(jié)合了堅(jiān)固耐用且可自定義的硬件、直觀的軟件和一個(gè)由IP、支持和合作伙伴組成的開放式生態(tài)系統(tǒng)。 您可直接將相機(jī)、電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、顯示器和傳感器連接到CompactRIO上，從而避免在設(shè)計(jì)中使用獨(dú)立的子系統(tǒng)或控制器。 即使沒有掌握VHDL或Verilog等硬件描述語(yǔ)言的知識(shí)，您也可利用一個(gè)完整的集成軟件工具鏈來自定義功能以及利用板載FPGA的功能來實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的處理和復(fù)雜的控制。 查看本白皮書，了解CompactRIO平臺(tái)強(qiáng)大的功能和無與倫比的性能，幫助您簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及快速將創(chuàng)新設(shè)計(jì)推向市場(chǎng)。

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圖1. 借助CompactRIO平臺(tái)強(qiáng)大的功能和無與倫比的性能簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

機(jī)器視覺與圖像處理
機(jī)器視覺和圖像處理任務(wù)可直接集成到CompactRIO控制器。 將CompactRIO作為視覺控制器，即可利用CompactRIO內(nèi)置的IP——視覺助手來開發(fā)高級(jí)圖像處理所需的自定義算法；同時(shí)利用用戶可編程的FPGA來管理計(jì)算密集型圖像處理；以及開源支持所有符合GigE Vision和USB3 Vision標(biāo)準(zhǔn)的第三方相機(jī)。 此外，通過將圖像采集集成到CompactRIO控制器中，這些圖像就可以直接與應(yīng)用中的I/O及運(yùn)動(dòng)控制等其他進(jìn)程進(jìn)行互動(dòng)，從而有效地把圖像處理納入到控制循環(huán)中。

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圖2. 直接將機(jī)器視覺和圖像處理任務(wù)集成到CompactRIO控制器上。

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運(yùn)動(dòng)控制
您還可以將CompactRIO用作為高性能運(yùn)動(dòng)控制器。 通過本地支持NI和第三方電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器，CompactRIO可直接連接到運(yùn)動(dòng)硬件，并使用內(nèi)置的運(yùn)動(dòng)IP來仿真和配置軸設(shè)置、調(diào)節(jié)電機(jī)并實(shí)現(xiàn)自定義控制算法，而不需要使用單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)控制器。 通過CompactRIO控制器內(nèi)置的用戶可編程FPGA，您可以設(shè)計(jì)出高確定性和高度復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制算法，而不需要掌握VHDL或Verilog等傳統(tǒng)FPGA硬件描述語(yǔ)言的知識(shí)。 此外，將CompactRIO作為運(yùn)動(dòng)控制器，您還可以對(duì)運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)行自定義，使其作為最低級(jí)別的控制IP來滿足您的具體應(yīng)用需求，同時(shí)您還可將算法與測(cè)量I/O和視覺采集相集成來實(shí)現(xiàn)力反饋和視覺引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)應(yīng)用。

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圖3. 將NI和第三方電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器直接連接到CompactRIO，并將運(yùn)動(dòng)算法與測(cè)量I/O和視覺采集相集成。

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集成軟件
通過直觀的軟件定義或重新定義CompactRIO系統(tǒng)的功能，并在整個(gè)設(shè)計(jì)周期使用一個(gè)高度優(yōu)化的統(tǒng)一工具鏈來完成從建模和仿真到原型設(shè)計(jì)和驗(yàn)證以及部署等各個(gè)階段的開發(fā)。 NI軟件可通過避免創(chuàng)建和維護(hù)I/O驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)和其他中間件來降低風(fēng)險(xiǎn)以及提高生產(chǎn)力。 CompactRIO控制器采用的是NI Linux Real-Time這個(gè)基于標(biāo)準(zhǔn)Linux技術(shù)的預(yù)驗(yàn)證實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，它兼具了桌面Linux的易用性以及工業(yè)應(yīng)用所需的安全性和實(shí)時(shí)性能。 借助NI Linux Real-Time的開放性以及對(duì)Eclipse編程環(huán)境的原生支持，用戶可以使用LabVIEW或C/++來編程板載處理器。 此外，即使沒有學(xué)習(xí)VHDL或Verilog等硬件描述語(yǔ)言的知識(shí)，您也可使用圖形化LabVIEW環(huán)境編程來編程板載FPGA以及利用FPGA強(qiáng)大的功能。

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圖4. 通過直觀的軟件定義或重新定義CompactRIO系統(tǒng)的功能，并在整個(gè)設(shè)計(jì)周期使用一個(gè)高度優(yōu)化的統(tǒng)一工具鏈來完成各個(gè)階段的開發(fā)。

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記錄和監(jiān)測(cè)
即使在最惡劣的環(huán)境中，CompactRIO也可以執(zhí)行高級(jí)數(shù)據(jù)記錄或在線監(jiān)測(cè)。 該平臺(tái)提供一個(gè)高度可靠且無需人工干預(yù)的重要資產(chǎn)連續(xù)監(jiān)測(cè)解決方案。 過去基于時(shí)間表或路線進(jìn)行監(jiān)測(cè)的日子已經(jīng)一去不復(fù)返——現(xiàn)在工程師將更多的時(shí)間將花在分析數(shù)據(jù)和最大化資產(chǎn)的使用壽命上。 利用CompactRIO，您可以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)計(jì)劃來最大限度提高資產(chǎn)的使用壽命。 而且，CompactRIO平臺(tái)提供本地API來本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或?qū)⑵鋫魉偷狡髽I(yè)系統(tǒng)或云中，以便進(jìn)一步分析和存儲(chǔ)。

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圖5. 即使在最惡劣的環(huán)境中，CompactRIO也可以執(zhí)行高級(jí)數(shù)據(jù)記錄或在線監(jiān)測(cè)。

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處理與分析
CompactRIO平臺(tái)的架構(gòu)可允許您實(shí)時(shí)（且在整個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)）處理和分析所采集的數(shù)據(jù)，幫助您作出明智的決策。 您還可利用數(shù)百個(gè)內(nèi)置信號(hào)處理、分析、控制和數(shù)學(xué)函數(shù)來加快應(yīng)用的開發(fā)。 無論高級(jí)分析、信號(hào)或圖像處理還是復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，CompactRIO均可幫助您直接在邊緣處理這些任務(wù)，這使得CompactRIO成為了IIoT最靈活的智能邊緣設(shè)備。

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圖6. 無論是高級(jí)分析、信號(hào)或圖像處理還是復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，CompactRIO均可幫助您直接在邊緣處理這些任務(wù)，這使得CompactRIO成為了IIoT最靈活的智能邊緣設(shè)備。

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顯示和數(shù)據(jù)可視化
CompactRI可讓您任意選擇本地、遠(yuǎn)程或移動(dòng)顯示器來顯示數(shù)據(jù)。 無論是使用通過RS232控制的簡(jiǎn)單組件顯示器、直接連接到控制器的高分辨率顯示器還是基于遠(yuǎn)程或移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的瘦客戶端，您均可以設(shè)計(jì)功能豐富的交互式圖形用戶界面，并將其直接連接到CompactRIO來實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化的數(shù)據(jù)可視化和操作界面，無需使用額外的HMI控制器。

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圖7. 設(shè)計(jì)功能豐富的交互式圖形用戶界面，并將其直接連接到CompactRIO來實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化的數(shù)據(jù)可視化和操作界面，無需使用額外的HMI控制器。

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工業(yè)通信
通過對(duì)PROFNET、OPC UA、EtherCAT等常見工業(yè)協(xié)議的原生支持，CompactRIO可連接多種儀器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施。 您是否有棕地應(yīng)用需要支持眾多協(xié)議？ CompactRIO是一個(gè)理想的IIoT網(wǎng)關(guān)，可作為所支持的近20種協(xié)議的轉(zhuǎn)換器，甚至可以通過FPGA開發(fā)自定義通信協(xié)議。

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圖8. 通過對(duì)PROFNET、OPC UA、EtherCAT等常見工業(yè)協(xié)議的原生支持，CompactRIO可連接多種儀器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施。

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模擬和數(shù)字I/O
通過CompactRIO平臺(tái)，充分利用NI幾十年的領(lǐng)先技術(shù)，使用針對(duì)特定測(cè)量的信號(hào)調(diào)理、內(nèi)置隔離和工業(yè)I/O連接到各種傳感器和信號(hào)，采集高質(zhì)量信號(hào)。 選擇150多個(gè)來自NI和第三方的I/O模塊進(jìn)行測(cè)量、控制以及通信，通過任意傳感器或總線連接您的應(yīng)用。

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圖9.9. 選擇150多個(gè)來自NI和第三方的I/O模塊進(jìn)行測(cè)量、控制以及通信，通過任意傳感器或總線連接您的應(yīng)用。

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下一步

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