National Instruments LabVIEW

Measurement & Automation Explorer

Einführung in LabVIEW

Measurement & Automation ExplorerZentrales Konfigurationsprogramm bei NIManagement von Software und HardwareHilfeeinstiegZusätzlich können u.a. „Tasks“ (Messen und Steuern) und Skalierungen (Kalibrierkurven) konfiguriert werden

LabVIEW – allgemeine EigenschaftenLabVIEW ist ein graphisches Programmiersystem von National Instruments („Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench“)seit 1986Windows (,Mac , Linux und Solaris)Ähnliche Produkte: Hewlett-Packard/Agilent VEE, Matlab/SimulinkHaupt-Anwendungsgebiete von LabVIEW sind die Mess-, Regel- und AutomatisierungstechnikDie Programmierung erfolgt mit einer graphischen Programmiersprache, genannt „G“, nach dem Datenfluss-Modell (dadurch besonders gut zur Datenerfassung und –Verarbeitung geeignet)LabVIEW-Programme werden als Virtuelle Instrumente oder einfach VIs bezeichnetSie bestehen aus zwei Komponenten: das Frontpanel enthält die Benutzerschnittstelle, das Blockdiagramm den graphischen ProgrammcodeDer Programmcode wird nicht von einem Interpreter abgearbeitet, sondern compiliert. Dadurch sind LabVIEW-Programme ziemlich schnell.

LabVIEW - InstrumenteSoftware zur Erstellung virtueller Instrumente VIs (ähnlich wie Agilent VEE, nur anderes und umfangreicher)Aussehen und Verhalten imitiert reale Instrumente … Funktionalität in Software2 Sichten:

Front Panel (User Interface)Blockdiagramm

Hardware:GPIB, LAN, RS232, RS485PXI, PCI(e), USBPAC (CompactRIO, FieldPoint)μC, PDA, …

Erweiterbar um Toolkits (Vielzahl!)

LabVIEW – Erste SchritteMehrere Möglichkeiten des Einstieges:

Leeres VI (oder Projekt) … für ProfisLernen am Beispiel … für FortgeschritteneVI aus Template (Vorlage) … für Studenten (oder Professoren)

Leeres VI (der Weg für die Profis)Kleine Demo:

Addition (o.ä.)Fortlaufende Programmausführung (while-Schleife)Mit Wartezeit (wegen CPU-Belastung)Signalgenierung

Zufallszahlen

simuliertes Signal (Express-VI)

gerechneter Sinus

ÜbungEntwickeln Sie ein Programm, welches ein Sinussignal errechnet und grafisch darstellt.

Erweitern Sie das Programm, indem die Anzahl der Datenpunkte, die Amplitude und die Frequenz des Signals variabel einstellbar werden.

Überlagern Sie das Sinussignal mit einem Rauschen einstellbarer Amplitude.

Teillösung

ÜbungEntwickeln Sie ein Programm, welches einmalig eine Zeit in Sekunden entgegen nimmt und diese Zeit als Stunden, Minuten und Sekunden ausgibt!

Erweitern Sie das Programm so, dass es mehrere derartige Berechnungen durchführen kann!

Reduzieren Sie den Ressourcenverbrauch durch geeignete Maßnahmen!

Lösung

VI aus VorlageGenerieren und anzeigen

z.B. Virtuelle Signalquelle und Waveform-Graph

Fenster von LabVIEWFront Panel (mit Elementen) und Blockdiagramm (mit Funktionen)

ElementeGruppiert in Kategorien

Drag&Drop ins Blockdiagramm

Wichtige Kategorien (für den Anfang):ExpressModern

FunktionenGruppiert in Kategorien

Drag&Drop ins Blockdiagramm

Wichtige Kategorien (für den Anfang):ExpressProgrammierung

ÜbungErstellen Sie ein VI, das so lange kontinuierlich Zufallszahlen zwischen 0 und 1000 erzeugt, bis eine vorab definierte Zahl erreicht ist. Ermitteln Sie die Zahl der Versuche.

Lösung

Weitere FensterKontexthilfe

Werkzeuge

Projekt-Explorer

Ausführliche HilfeAuch über Kontexthilfe erreichbar

MenüGeschlossene Fenster wieder öffnen

VI vs. Express VIVI

Express VI<Click><Click>Dialogbasierte KonfigurationEinfacher zu handhaben; empfohlener Weg

VerdrahtungBearbeiten/Löschen

Anlegen

Strenge Verbindungsregeln (wie bei Agilent VEE) kennt LabVIEW nicht

So dürfen Eingänge teilweise offen bleiben

WerkzeugpaletteStandard: automatische WerkzeugwahlAlternativ: manuellSchaltflächen:

Automatische WerkzeugwahlWert einstellenPosition/Größe/AuswahlText bearbeitenVerbindenObjekt KontextmenüFenster verschiebenHaltepunkt setzen/löschen (Breakpoint)Sondenwert (Debugging)Farbe ermittelnFarbe setzen

KontextmenüSieht ständig anderes aus … wie man das bei einem Kontextmenü erwarten kann/muss

Eigenschaften

Weitere Eigenschaften

FehlerCompilerfehler

Ausführen/DebuggenSonde

BreakpointRoter RandZur Laufzeit blinkendes Symbol

Datenfluss„Highlight“-Funktion visualisiert Datenfluss

ProjekteProjekt zum Beispiel-VI hinzufügen

Vorteile:ÜbersichtlichkeitModularitätVerteilbarkeit

Runtime-version

Installer

ApplikationRuntime-VersionZu startendes VI muss ausgewählt werden

Anwendung läuft anschließend ohne Entwicklungsumgebung

InstallationsprogrammApplikation auswählen

Auf anderen Systemen installierbar inklusive aller Abhängigkeiten

ProgrammerweiterungZusätzliche Funktionen und Anzeigen

SignalanalyseErgebnisausgabe

Generieren, analysieren, anzeigen