智能型PXI Switch Module在自動化測控系統中的應用

PXI測控平臺的優勢

PXI全名為PCI eXtensions for Instrumentation，結合了開放而高效能的PCI總線、CompactPCI堅固的結構性能，及VXI系統專為量測所設計的同步、觸發信號群。圖 5所示為PXI系統架構。

PXI規格于1997年提出并已被廣泛接受為通用的PC-Based測試平臺，其優點具有：

1)模塊化、前插拔設計，利于維修、配線及安裝新的量測模塊。
2)8位寬度觸發總線(Trigger Bus)連接，提供高品質的跨儀器通訊(Cross-instrument Communication)能力，省去外部配線大幅提高系統可靠度。
3)1-to-13星狀連接的低歪曲(Low-skew)觸發信號，提供精準的跨模塊同步觸發。
4) 提供低時鐘歪曲的10MHz參考時脈。
5) 基于開放架構，PXI聯盟成員提供數百種各式量測模塊與CPU控制器供選用，且軟件環境與PC完全兼容。

基于PXI架構的智能型Switch Module

以凌華所研發的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其特點有：

支持PXI及IVI-Switch API標準
硬件上可發揮PXI系統的高度效能；應用軟件易于移植，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穩定狀態后，自動發出觸發信號。使用者也可自設穩定延遲時間(settling time)，且等待過程中無須CPU介入。

可儲存1024路繼電器狀態(scan-list)并自動切換(auto-scan)自動切換過程中不但能與外部觸發信號(Trigger Input)連動，也能在穩定延遲時間結束時送出觸發信號(Scanner-advanced Output)。

支持TTL觸發以連接外部儀器可以將Trigger Input 及Scanner-advanced Output連接到諸多外部設備，如數字電表、頻譜分析儀、功率計等，充分利用原有硬件投資。當然，使用者也可通過PXI GPIB Module實現對外部儀器的完全控制。

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

緊急停機(Emergency Shutdown)及看門狗定時器(Watchdog Timer)緊急停機功能可以人為方式立刻將繼電器開關狀態復歸(Reset)至使用者默認值。若是無人監控的自動控制系統，看門狗定時器也可于主系統當機時，自動將繼電器切換至安全狀態。

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

堆棧式可擴充設計(Stackable Design)子母板架構最高可以將通道數擴增為4倍。除了重新設定繼電器開關狀態表(scan-list)外，使用者不需要修改軟件原始碼。

PXI Switch Module如何增進量測效能

以凌華PXI系統為例來說明搭配了PXI Switch Module的自動測試解決方案。該自動測試系統架構于PXIS-2700 PXI平臺，最多可安裝17具PXI量測模塊。功能強大的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控制卡聯機。被測物(DUT)產生的特性參數、傳遞函數或時域信號，可采用PXI-2000、TE-6100等高性能數據擷取卡進行采樣。而后由ADLINK DAQBench OCX進行數據分析、產生視覺反饋或制作Excel報表；當然，基于PXI的開放特性，也可使用LabVIEW, Mathlab, Dasylab等Third-party工具執行相關工作，充分利用原來的軟件投資。

PXI Switch Module在此自動測試系統中，扮演了信號開關與交換功能，使多種輸入信號可以同時輸入不同的DUT。使用者可以對DUT#1輸入A信號，同時對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，而造成信號產生設備閑置的問題。搭配PXI多信道、同步取樣的AD模塊，將可使測試設備的產出效能得以最佳化。

PXI Switch Module的自動時序控制及觸發功能，能大幅簡化程序與外部配線，使用者可以更專注數據分析與系統整合。

總結

智能型PXI Switch Module可以降低測試系統設計的復雜度，增加量測效能，并充分利用原有的軟硬件投資。對自動控制系統應用，PXI Switch Module提供的多項安全性設計，能提升系統妥善率且更易于在線維修。