行業：軌道交通
應用需求：隨著我國經濟實力的不斷增強，為提高交通運輸能力以適應經濟增速，國家正在大力發展軌道列車技術。當前現代交通中軌道列車的關鍵技術和設備主要被日本、德國等發達國家所壟斷，為提高我國軌道列車的核心競爭力，自主研發列車中的關鍵技術勢在必行。
面臨的挑戰：在統一的平臺上自主開發多種通信協議，實現與現有設備的通信與聯調。
解決方案：CompactRIO -40~70℃的工作溫度范圍，抗50g沖擊，完全能勝任機車工作環境要求，整個系統基于NI LabVIEW圖形化的軟件開發平臺和CompactRIO硬件平臺，統一的開發環境大大提升了開發效率、縮短了開發周期。基于NI提供的CompactRIO自定義模塊，我們很快開發出HDLC協議控制模塊，滿足了通信需求。
監測系統總體架構我們在列車兩端車頭駕駛艙各配置了一個CompactRIO作為主控制器，又給每個車廂配備了一個CompactRIO集成化控制器和若干總線通訊和數據采集模塊。CompactRIO控制器之間同時采用Ethernet LAN和RS485通訊，構成環網以達到冗余。系統支持多個協議接口，可實現車輛控制單元與VVVF（Variable Voltage and Variable Frequency，變頻調速系統）等復雜元器件通信，控制對象包括車門、空調、廣播、多媒體設備、無線設備等。 cRIO-9074是一款集實時操作系統和FPGA于一體的控制器機箱，利用控制器自帶的以太網口可以方便地通過TCP/IP協議與上位機進行交互，NI提供的C系列模塊8槽擴展機箱NI 9144 設有2個以太網端口，可借助菊花鏈 (daisy-chain)方式連接多個EtherCAT從設備。此外，利用NI labVIEW的Modbus I/O Server技術，我們很容易地基于以太網實現了cRIO-9074與列車信息顯示系統Proface觸摸屏的Modbus Ethernet通訊。
豐富的C系列模塊支持多測試對象和多通訊接口
NI C系列模塊家族中包括了多種規格的模擬數字I/O、繼電器模塊、串行接口模塊和CAN通訊模塊等等，這些模塊大大提高了系統的兼容性，使系統的開發更為靈活。在這次列車監控系統的研發中，我們用到了以下模塊：
模擬I/O模塊——NI9201、NI9203、NI9211、NI9263、NI9265；
數字I/O模塊——NI9435、NI9401、NI9522、NI9423；
繼電器模塊——NI 9481、NI 9485；
RS485/422串行接口模塊——NI 9871；
高速CAN通訊模塊——NI 9853；
存儲模塊——NI 9802。
其中，NI9401+FPGA編程完成HDLC通訊協議，實現了cRIO與車廂內設備HDLC通訊協議；NI9853+FPGA編程完成CANopen通訊協議，實現了cRIO與車廂中各CANopen接口設備的通訊。我們又將各車廂設備數據匯總到cRIO 9074，通過NI9871傳輸至整車的RS485通訊總線，完成駕駛艙與各車廂設備的數據交互。此外，NI 9422、NI9423完成了24V邏輯數字控制；NI9481、NI9485完成大電壓、大功率繼電器控制；模擬輸入輸出通道完成了多對象數據采集和控制；NI9802+FPGA編程拓展了在線存儲容量。
現場調試大獲全勝
在成都某地鐵列車編組的車廂內，我們基于CompactRIO高速數字模塊，使用自行開發的HDCL 基本協議和相關時序邏輯的FPGA IP Core，與日本三菱公司的HDLC設備聯調成功。在六編組機車上，我們完成了6臺cRIO-9074的聯機測試，驗證了該監測系統中RS485、CANopen、HDLC等多種通訊協議，測試結果表明，CompactRIO在機車環境中具有優越的工作性能和極強抗干擾性。
目前，該系統的全部功能和技術儲備均已完成，即將應用到城市軌道交通（地鐵）的動態編組機車中。
