GENNAIO-FEBBRAIO 2014
AUTOMAZIONE OGGI 369
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AO
Tutorial
segnale eseguendo via software l’algoritmo di analisi. Modu-
larizzando anche il software, si possono ad esempio separare
le funzioni di analisi del segnale vere e proprie da quelle di
presentazione dei risultati del collaudo per l’operatore. Se il
prodotto da collaudare cambia, magari perché si passa a uno
standard di ricetrasmissione differente, è possibile sostituire il
‘modulo software’ dell’elaborazione del segnale senza modifi-
care tutto il resto. Di fatto, lo strumento di misura e collaudo è
definito via software, l’hardware rimane il medesimo, così come
la sua interfaccia operatore. A livello commerciale, una delle so-
luzioni di maggior successo per lo sviluppo di sistemi di col-
laudo modulari definiti dal software è senza dubbio LabView,
un linguaggio di programmazione grafico. LabView chiama
specificatamente ‘virtual instrument’ o VI, i suoi sottoblocchi
di elaborazione modulari, proprio a sottolineare come sia un
blocco software a determinare il funzionamento dell’hardware
standard dello strumento reale.
Evoluzione dell’hardware modulare
Negli ultimi anni l’hardware per realizzare sistemi di collaudo
modulare si è evoluto favorendo la diffusione di soluzioni che
sfruttino sempre di più le economie di scala e il conveniente
rapporto prezzo/prestazioni garantito dagli standard sviluppati
per l’informatica generale. Ciò spiega lo sviluppo di numerose
soluzioni adatte all’ambiente industriale basate sull’interfaccia
USB, che permette di collegare istantaneamente qualunque
modulo a un qualunque PC senza alcuna difficoltà. L’ubiquità
e l’economicità delle soluzioni USB ha dato vita a numerose
soluzioni commerciali, soprattutto per l’acquisizione dati, ma
anche adatte al collaudo in tempo reale, che abbinano buone
prestazioni e dimensioni estremamente compatte e grande
robustezza. In alcuni casi, le soluzioni modulari USB possono
essere utilizzate sia in maniera autonoma, collegando diretta-
mente il singolo strumento a una qualunque PC, sia come parte
di un sistema più ampio, sovrapponendo più moduli USB o in-
serendoli all’interno di un cestello adatto al montaggio su rack
o ambienti industriali.
Per sistemi di collaudo più potenti e che necessitano di elabo-
razioni in tempo reale più pesanti, la soluzione architetturale
più diffusa è quella del bus PXI o del suo erede PXIe. All’interno
di un cestello PXI risiede un controllore di sistema, tipicamente
con architettura PC, che comunica ad alta velocità con le varie
schede presenti. In questo campo è di recente stata proposta
da National Instruments un’altra evoluzione innovativa: l’in-
tegrazione di un componente elettronico riprogrammabile
(Fpga) dall’utente che permette di svolgere l’elaborazione dei
segnali secondo algoritmi personalizzati ad altissima velocità.
In sostanza, con l’integrazione della Fpga all’interno di una
scheda modulare, il concetto di modularizzazione si spinge
fino al firmware della singola scheda, che può essere adattata
alle esigenze della singola applicazione, ma poi essere riutiliz-
zata in altri ambiti semplicemente riprogrammando la Fpga
stessa. Così facendo, potenzialmente si può ottenere il meglio
dei due mondi: le massime prestazioni ottenibili con una solu-
zione hardware personalizzate per una specifica applicazione
tipiche delle soluzioni dedicate e la flessibilità di poter riutiliz-
zare lo stesso hardware in più applicazioni tipica delle soluzioni
modulari.
Per affrontare soluzioni ad altissime prestazioni, in particolare
nel settore del collaudo di apparecchiature a radiofrequenza
e microonde utilizzate nel settore aerospaziale e della difesa,
ma anche nel campo della ricerca avanzata, è stato propo-
sto il nuovo bus standard AXIe, in particolare dalla ex Agilent
Technologies, per consentire l’adozione di soluzioni modulari
compatte e potenti superando alcuni dei vincoli prestazionali
presenti nelle classiche soluzioni PXI e PXIe.
Per il futuro ci si aspetta un continuo miglioramento delle pre-
stazioni e un abbattimento dei consumi dei sistemi di controllo
ed elaborazione dei sistemi di collaudo modulari, che possono
ancora a lungo trarre vantaggio del progresso tecnologico della
microelettronica offerto dalla legge di Moore, ma la vera chiave
di volta per gli utilizzatori rimarrà la disponibilità di software e
di un ecosistema di contorno alla piattaforma che si intende
utilizzare. Un sistema di collaudo automatico, infatti, per sua
natura tende a essere un progetto multidisciplinare nel quale
sono importanti le capacità dell’hardware, ma anche la facilità
e la flessibilità di integrazione dei vari ‘pezzi’ che devono com-
porre un sistema completo.
Strumenti modulari in diversi formati proposti da Agilent: moduli per bus PXI, moduli per bus in AXIe e moduli con
interfaccia USB utilizzabili autonomamente o inseriti in un cestello
