智能型PXI Switch Module在自動(dòng)化測控系統(tǒng)中的應(yīng)用

PXI測控平臺的優(yōu)勢

PXI全名為PCI eXtensions for Instrumentation，結(jié)合了開放而高效能的PCI總線、CompactPCI堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)性能，及VXI系統(tǒng)專為量測所設(shè)計(jì)的同步、觸發(fā)信號群。圖 5所示為PXI系統(tǒng)架構(gòu)。

PXI規(guī)格于1997年提出并已被廣泛接受為通用的PC-Based測試平臺，其優(yōu)點(diǎn)具有：

1)模塊化、前插拔設(shè)計(jì)，利于維修、配線及安裝新的量測模塊。
2)8位寬度觸發(fā)總線(Trigger Bus)連接，提供高品質(zhì)的跨儀器通訊(Cross-instrument Communication)能力，省去外部配線大幅提高系統(tǒng)可靠度。
3)1-to-13星狀連接的低歪曲(Low-skew)觸發(fā)信號，提供精準(zhǔn)的跨模塊同步觸發(fā)。
4) 提供低時(shí)鐘歪曲的10MHz參考時(shí)脈。
5) 基于開放架構(gòu)，PXI聯(lián)盟成員提供數(shù)百種各式量測模塊與CPU控制器供選用，且軟件環(huán)境與PC完全兼容。

基于PXI架構(gòu)的智能型Switch Module

以凌華所研發(fā)的PXI Switch Module系列板卡為例，涵蓋信號切換用General Purpose、Multiplexer/Scanner、Matrix Switch Module，到高電壓大電流的Power Relay Switch

Module其特點(diǎn)有：

支持PXI及IVI-Switch API標(biāo)準(zhǔn)
硬件上可發(fā)揮PXI系統(tǒng)的高度效能；應(yīng)用軟件易于移植，且可搭配LabVIEW虛擬儀控軟件使用。

硬件輔助過程控制

在繼電器完成切換并達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)后，自動(dòng)發(fā)出觸發(fā)信號。使用者也可自設(shè)穩(wěn)定延遲時(shí)間(settling time)，且等待過程中無須CPU介入。

可儲(chǔ)存1024路繼電器狀態(tài)(scan-list)并自動(dòng)切換(auto-scan)自動(dòng)切換過程中不但能與外部觸發(fā)信號(Trigger Input)連動(dòng)，也能在穩(wěn)定延遲時(shí)間結(jié)束時(shí)送出觸發(fā)信號(Scanner-advanced Output)。

支持TTL觸發(fā)以連接外部儀器可以將Trigger Input 及Scanner-advanced Output連接到諸多外部設(shè)備，如數(shù)字電表、頻譜分析儀、功率計(jì)等，充分利用原有硬件投資。當(dāng)然，使用者也可通過PXI GPIB Module實(shí)現(xiàn)對外部儀器的完全控制。

支持觸發(fā)總線(Trigger Bus)與星狀觸發(fā)(Star Trigger)使用者也能將外部觸發(fā)信號通過觸發(fā)總線或星狀觸發(fā)信號送至PXI系統(tǒng)中的其它量測模塊，或反向操作。

緊急停機(jī)(Emergency Shutdown)及看門狗定時(shí)器(Watchdog Timer)緊急停機(jī)功能可以人為方式立刻將繼電器開關(guān)狀態(tài)復(fù)歸(Reset)至使用者默認(rèn)值。若是無人監(jiān)控的自動(dòng)控制系統(tǒng)，看門狗定時(shí)器也可于主系統(tǒng)當(dāng)機(jī)時(shí)，自動(dòng)將繼電器切換至安全狀態(tài)。

支持熱插拔(Hot Swap)對于不宜中斷的安全監(jiān)控系統(tǒng)或電力系統(tǒng)，PXI Switch Module可以備援方式接駁；一旦硬件故障即以軟件移轉(zhuǎn)控制權(quán)，使用者可在不停機(jī)狀態(tài)下抽換故障模塊。

堆棧式可擴(kuò)充設(shè)計(jì)(Stackable Design)子母板架構(gòu)最高可以將通道數(shù)擴(kuò)增為4倍。除了重新設(shè)定繼電器開關(guān)狀態(tài)表(scan-list)外，使用者不需要修改軟件原始碼。

PXI Switch Module如何增進(jìn)量測效能

以凌華PXI系統(tǒng)為例來說明搭配了PXI Switch Module的自動(dòng)測試解決方案。該自動(dòng)測試系統(tǒng)架構(gòu)于PXIS-2700 PXI平臺，最多可安裝17具PXI量測模塊。功能強(qiáng)大的PXI-3710 PXI控制器搭載了Pentium III處理器，使用者可以從眾多PXI信號產(chǎn)生模塊選擇所需要的，或搭配外接式儀器通過PXI-GPIB控制卡聯(lián)機(jī)。被測物(DUT)產(chǎn)生的特性參數(shù)、傳遞函數(shù)或時(shí)域信號，可采用PXI-2000、TE-6100等高性能數(shù)據(jù)擷取卡進(jìn)行采樣。而后由ADLINK DAQBench OCX進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、產(chǎn)生視覺反饋或制作Excel報(bào)表；當(dāng)然，基于PXI的開放特性，也可使用LabVIEW, Mathlab, Dasylab等Third-party工具執(zhí)行相關(guān)工作，充分利用原來的軟件投資。

PXI Switch Module在此自動(dòng)測試系統(tǒng)中，扮演了信號開關(guān)與交換功能，使多種輸入信號可以同時(shí)輸入不同的DUT。使用者可以對DUT#1輸入A信號，同時(shí)對DUT#2輸入B信號；而不需等到DUT#1先接收A信號，再依序輸入B、C、D等信號，而造成信號產(chǎn)生設(shè)備閑置的問題。搭配PXI多信道、同步取樣的AD模塊，將可使測試設(shè)備的產(chǎn)出效能得以最佳化。

PXI Switch Module的自動(dòng)時(shí)序控制及觸發(fā)功能，能大幅簡化程序與外部配線，使用者可以更專注數(shù)據(jù)分析與系統(tǒng)整合。

總結(jié)

智能型PXI Switch Module可以降低測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，增加量測效能，并充分利用原有的軟硬件投資。對自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用，PXI Switch Module提供的多項(xiàng)安全性設(shè)計(jì)，能提升系統(tǒng)妥善率且更易于在線維修。