Měřicí program LabVIEW Ing. Anna Husáková

Struktura předmětu : Úvod Základní funkce a prvky (1) LabVIEW, Front Panel, Block Diagram, Icon Pane Controls, Functions, Tools Palette, Help Otevření, úprava, spuštění VI Základní funkce a prvky (1) Terminals, nodes Datové typy - Numeric, Boolean, String, Path, Cluster Structures; Global & Local variables Numeric, Boolean; Základní funkce a prvky (2) Array & Cluster String & Path List & Table; Ring & Enum Přednáška č.1

Struktura předmětu: Základní funkce a prvky (3) Graph, Refnum Documentation Základní funkce a prvky (4) File I/O Timing Získávání dat a komunikace s přístroji Tvorba SubVI + doplňky Ikona + SubVIs Containers, Decorations doplňky Přednáška č.1

Úvod do LabVIEW LabVIEW Vývojové prostředí od firmy National Instruments pracující s grafickým programovacím jazykem G Programový kód v podobě blokového schématu Zpracovávání programu na základě toku dat (namísto vykonávání instrukcí) Programy = Virtuální měřicí přístroje (Virtual Instruments, VI´s) Přednáška č.1 www.ni.com/czech

Front Panel Uživatelské rozhraní VI´s Indikátory a ovládací prvky pro vstup a výstup hodnot Ovládací prvky – knoflíky, tlačítka, posuvné stupnice, … Indikátory – grafy, LED diody, tabulky, … Obecně se vytváří jako první Přednáška č.1

Front panel Panel nástrojů Ikona Help Legenda Tabulka Graf Numerický ovládací prvek Numerický indikátor Logický indikátor STOP tlačítko Logický ovládací prvek Přednáška č.1

Block diagram Po vytvoření předního panelu Místo pro sestavování grafického zdrojového kódu programu Propojení terminálů objektů z předního panelu pomocí vodičů Provádění nejrůznějších operací s daty pomocí expresních VI (funkcí) a operátorů Přednáška č.1

Block diagram Panel nástrojů Funkce dělení SubVI Terminál grafu Dráty (tok dat) Numerická konstanta Terminál logického ovladače Funkce časovače While Loop (smyčka) Přednáška č.1

Express VI´s, VI´s and Functions Express VI: interaktivní VI konfigurovatelným dialogovým oknem Standardní VI: podprogramy (SubVI´s) mají block diagram i front panel Funkce Funkce: základní operační prvek v LabVIEW (nemá front panel a block diagram) Expresní VI Standardní VI LabVIEW 7.0 introduced a new type of subVI called Express VIs. These are interactive VIs that have a configuration dialog box that allows the user to customize the functionality of the Express VI. LabVIEW then generates a subVI based on these settings. Standard VIs are VIs (consisting of a front panel and a block diagram) that are used within another VI. Functions are the building blocks of all VIs. Functions do not have a front panel or a block diagram. Přednáška č.1

Icon and Connector pane Aby bylo možné použít VI jako snadno identifikovatelný subVI (podprogram) Grafická reprezentace programu Text, obrázek, kombinace Konektory - počet souhlasí s počtem indikátorů a ovládacích prvků v podprogramu Max 28 terminálů u jednoho podprogramu (více při tvorbě SubVI´s) Přednáška č.1

Automatický výběr nástroje Tools Palette „plovoucí“ paleta nástrojů používá se pro modifikaci objektů předního panelu i blokového schématu a operace s nimi Automatický výběr nástroje Posouvání objektů Operace s objekty Umístění / změna velikosti Vytváření breakpoint Popis / text Vytváří kontrolní body If automatic tool selection is enabled and you move the cursor over objects on the front panel or block diagram, LabVIEW automatically selects the corresponding tool from the Tools palette. Toggle automatic tool selection by clicking the Automatic Tool Selection button in the Tools palette. Use the Operating tool to change the values of a control or select the text within a control. Use the Positioning tool to select, move, or resize objects. The Positioning tool changes shape when it moves over a corner of a resizable object. Use the Labeling tool to edit text and create free labels. The Labeling tool changes to a cursor when you create free labels. Use the Wiring tool to wire objects together on the block diagram. Kapátko (kopie barvy) Spojování dráty Změna barvy objektů Zobrazí menu objektu Přednáška č.1

Controls palette Controls palette pouze u Front panelu obsahuje ovládací prvky a indikátory prvky uspořádány ve skupinách podle typu Přednáška č.1

Function Palette Function palette pouze u Block diagramu obsahuje funkce a operátory pro vytváření programu také uspořádány ve skupinách Přednáška č.1

Help Context Help Online help Uzamknout help Jednoduchý popis programu Ctrl + H Otevře klasické okno help Use the Context Help window and the LabVIEW Help to help you build and edit VIs. Refer to the LabVIEW Help and manuals for more information. Context Help Window To display the Context Help window, select Help»Show Context Help or press the <Ctrl-H> keys. When you move the cursor over front panel and block diagram objects, the Context Help window displays the icon for subVIs, functions, constants, controls, and indicators, with wires attached to each terminal. When you move the cursor over dialog box options, the Context Help window displays descriptions of those options. In the window, required connections are bold, recommended connections are plain text, and optional connections are dimmed or do not appear. Above is an example Context Help window. Click the Simple/Detailed Context Help button located on the lower left corner of the Context Help window to change between simple and detailed context help. The simple mode emphasizes the important connections. Optional terminals are shown by wire stubs, informing you that other connections exist. Click the Lock Context Help button to lock the current contents of the Context Help window. When the contents are locked, moving the cursor over another object does not change the contents of the window. To unlock the window, click the button again. You also can access this option from the Help menu. Přednáška č.1

Error list Error list varování závažné chyby detaily někde je chyba ! Přednáška č.1

Další tlačítka u blokového diagramu Panel nástrojů Spouštěcí tlačítko Tlačítko pro opakované měření Další tlačítka u blokového diagramu Ukončení programu Pause/Pokračování programu Zvýrazněný průběh programu Vlastnosti textu Zahájení krokování Zarovnání objektů Rozložení objektů Další krok Uspořádání Click the Run button to run the VI. While the VI runs, the Run button appears with a black arrow if the VI is a top-level VI, meaning it has no callers and therefore is not a subVI. Click the Continuous Run button to run the VI until you abort or pause it. You also can click the button again to disable continuous running. While the VI runs, the Abort Execution button appears. Click this button to stop the VI immediately. Note: Avoid using the Abort Execution button to stop a VI. Either let the VI complete its data flow or design a method to stop the VI programmatically. By doing so, the VI is at a known state. For example, place a button on the front panel that stops the VI when you click it. Click the Pause button to pause a running VI. When you click the Pause button, LabVIEW highlights on the block diagram the location where you paused execution. Click the Pause button again to continue running the VI. Select the Text Settings pull-down menu to change the font settings for the VI, including size, style, and color. Select The Align Objects pull-down menu to align objects along axes, including vertical, top edge, left, and so on. Select the Distribute Objects pull-down menu to space objects evenly, including gaps, compression, and so on. Select the Resize Objects pull-down menu to change the width and height of front panel objects. Ukončení krokování Změna velikosti objektů Přednáška č.1

Základní úkony (1) Otevření VI Front panel Otevření palet Vkládání ovládacích prvků a indikátorů Změna umístění (zarovnání, uspořádání), velikosti, barvy Úprava vlastností objektů (akce, default value, stupnice…) Popisky (font, barva, velikost,…) Záměna prvků Klávesové zkratky Properties, VI properties Přednáška č.1

Základní úkony (2) Block diagram Otevření palety funkcí Vkládání funkcí a operátorů Změna umístění, zarovnání, uspořádání Úprava vlastností objektů (popisky, default value…) Spojování prvků vodiči, broken wires, … Properties Přednáška č.1

Základní úkony (3) Spuštení a zastavení programu Tvorba ikony po krocích X pomalé s náhledem X běžné X opakované pause, breakpoint, stop Tvorba ikony Vlastnosti ikony Panel nástrojů Návrh ikony Přednáška č.1

Příklady Př. 1 – matematické funkce Př. 2 – logické funkce program pro převod: °C na °F, MPa na Torry, dny na sekundy m/s na km/hod, km na míle Př. 2 – logické funkce program pro přepouštění nádrží Př. 3 – tvorba ikony tvorba ikony u př. 1 a 2 Přednáška č.1

Konec první přednášky

Měřicí program LabVIEW (druhá přednáška)

Terminály Výstupy z block diagramu do předního panelu (a vstupy opačným směrem) Zobrazení jako ikona a nebo pouze jako datový typ Přednáška č.2

Uzlové body (nodes) Zobrazení stejného VI třemi způsoby Rozšířený uzel Ikona Rozšiřitelný uzel Zobrazení stejného VI třemi způsoby Žluté pole = standardní VI Modré pole = expresní VI Just as control or indicator terminals on the block diagram can be viewed as an icon or a simple terminal, subVIs can be viewed as an icon, an expandable node, or an expanded node. The different views merely depend on user preference and do not change the functionality of the subVI. Přednáška č.2

Datové typy Control Indicator Data Type Default Value Single-precision, floating-point numeric 0,0 Double-precision, floating-point numeric Complex single-precision, floating-point numeric 0,0+i0,0 8-bit signed integer numeric 8-bit unsigned integer numeric 16-bit signed integer numeric Boolean FALSE String empty string Cluster ---- Path <Not A Path> Picture SGL – 32bit, 6 desítkových číslic, <-3,4e+38; -1,40e-45>U <1,40e-45; 3,40e+38> DBL – 64bit, 15 desítkových číslic, <-1,79e+308;- 4,94e-324> U <4,94e-324; 1,79e+308> CSG – 64bit, 6 desítkových číslic, jako SGL pro Re i Im část I8 – 8bit, 2 desítkové číslice, <-128; 127> I16 -16bit, 4 desítkové číslice, <-32768; 32767> U8 - 8bit, 2 desítkové číslice, <0; 255> abc – hnědé (=jenom numerická data), růžové (=i jiná data) Přednáška č.2

Structures Stacked sequence structure Flat sequence structure Case structure For loop While loop Formula node Event structure Feedback node Timed loop Variables Sequence structure – sequence local pro propojení dat správným směrem (u flat není potřeba) Case structure, While structure – možnost vytvoření posuvného registru – použití Feedback node (jako zpětná smyčka – viz.příklad z examples) For loop – for n=(0, 500) … n je symbol i (kolikrát už smyčka proběhla) Case structure – nejen logické hodnoty, ale i numerické (ring control) a jiné Přednáška č.2

Příklady použití struktur Global a Local Variable - úprava While loop – kontinuální průběh (stop) Sequence structure – počáteční podmínky Case structure – signalizace (vypnutí/zapnutí) For loop, Feedback node - opakování Přednáška č.2

Front Panel – Numeric Numeric Control & Indicator Vertical / Horizontal Fill Slide Vertical / Horizontal Pointer Slide Knob, Dial Tank Thermometer Time Stamp Control & Indicator Vertical / Horizontal Progress Bar Vertical / Horizontal Graduated Bar Gauge Meter Framed Color Box Caption – titulek, legenda, hlavička Přednáška č.2

Block diagram – Numeric Základní numerické funkce Zaokrouhlování Numerické konstanty (prázdné) Tvorba vzorce (funkce) Změna vlastností signálu Převod signálu do časové roviny Převod datových typů Goniometrické funkce Logaritmické funkce Komplexní čísla Numerické konstanty (nejběžnější) Caption – titulek, legenda, hlavička Přednáška č.2

Front Panel – Boolean Vertical / Horizontal Rocker Vertical / Horizontal Slide Switch Toggle Switch Stop Button Push Button Round / Square LED Cancel Button OK Button Radio Buttons Caption – titulek, legenda, hlavička Přednáška č.2

Block Diagram – Boolean logické operátory log. operátory pro řetězce číslo na boolean boolean na číslo logické konstanty negace implikace boolean na 0;1 Caption – titulek, legenda, hlavička Přednáška č.2

Konec druhé přednášky

Měřicí program LabVIEW (třetí přednáška)

Front Panel – Array & Cluster Error In / Out Variant Přednáška č.3

Front Panel - String & Path String Control / Indicator Combo Box File Path Control / Indicator Přednáška č.3

Block Diagram - Array Array Size Replace Array Subset Index Array Initialize Array Build Array Search 1D Array Split 1D Array Transpose 2D Array Interpolate 1D Array Threshold 1D Array Array Constant Array ↔ Cluster Replace Array Subset Insert to Array Delete from Array Array Subset Rotate 1D Array Reverse 1D Array Sort 1D Array Array Max & Min Interleave 1D Arrays Decimate 1D Array Reshape Array Přednáška č.3

Block Diagram – String To Upper/Lower Case Stg length Additional Stg Functions Match Pattern Format Date/Time Stg Stg/Number conversions Spreadsheet Stg ↔ Array Stg/Array/Path conversions Stg length Concentrate Stgs Stg Subset Replace Substg Search & Replace Stg Scan from Stg Format into Stg konstanty Build text Přednáška č.3

Block Diagram - Cluster Unbundle / Bundle Unbundle / Bundle by Name Build Cluster Array Index & Bundle Cluster Array Cluster Constant Cluster ↔ Array Přednáška č.3

Front Panel - List & Table Listbox Multicolumn listbox Table Tree Express table Přednáška č.3

Front Panel - Ring & Enum Text Ring Menu Ring Enum Pict Ring Pict & Text Ring Přednáška č.3

Konec třetí přednášky

Měřicí program LabVIEW (čtvrtá přednáška)

Graph Waveform Chart / Graph XY Graph Express XY Graph Intensity Chart / Graph Digital Waveform graph 3D Surface Graph 3D Paramtric Graph 3D Curve Graph Controls Přednáška č.4

Graph Label Plot legend Graph palette Y-scale Cursor Grid mark X-scale Cursor legend Scale legend Přednáška č.4

Chart – Overlaid / Stacked Plot Overlaid Plot Stacked Plot Přednáška č.4

XY - Graph Zdrojová data Přednáška č.4

Digital Graph Vstupní data Digitální graf Binární vyjádření Přednáška č.4

Report Generation Easy Text Report Easy Print VI Panel or Documentation New Report Print Report Save Report to File Dispose Report Set Report Font Append Report Text Table to Report List to Report Front Panel to Report Control Image to Report Image to Report Report NI DIAdem Report Wizard Přednáška č.4

Další funkce pro report VI Documentation Append: Front panel Image VI Block diagram VI description VI Hierarchy VI History VI Icon VI List of Controls VI list of SubVIs Advanced Report Generation Append File to Report Clear Report Clear Report Text Get Report Settings Get Report Type Query Available Printers Přednáška č.4

Report Generation Přednáška č.4

Report Generation Přednáška č.4

Konec čtvrté přednášky

Měřicí program LabVIEW (pátá přednáška)

File I/O Write to / Read from Spreadsheet File Write Characters to File Open/Create/Replace File Read / Write File File Constants Configuration File Vis Read / Write Lab VIEW Measurement File Přednáška č.5

File I/O Read characters from File Read lines from File Scan from / Format into File Build / Strip Path Binary File VIs Close File Advanced File Functions Storage VIs Přednáška č.5

Advanced File Functions File Dialog Open File New File EOF Seek Flush File Lock Range Access Rights Path Type Type and Creator File/Directory Info Volume Info Přednáška č.5

Advanced File Functions Move, Copy, Delete List Directory New Directory Path to Array of Strings Array of Strings to Path Path to String String to Path Refnum to Path Přednáška č.5

Time and Dialog Tick Count (ms) Wait (ms) Wait until next ms multiple Format Date/Time String Get Date/Time String Get Date/Time In seconds Date/Time to seconds Seconds to Date/Time One/Two/Three Button Dialog Wait for Front Panel Activity Generate front panel activity Přednáška č.5

Měření doby průběhu programu Přednáška č.5

Časovače Přednáška č.5

Time and Dialog Simple Error Handler General Error Handler Clear errors Find First Error Merge Errors Time Delay Elapsed Time Prompt User for Input Display Message to User Error Cluster From Error Code Přednáška č.5

Konec páté přednášky

Měřicí program LabVIEW (šestá přednáška)

Data Acquisition (získávání dat) Měřicí sestava využívající DAQ kartu DAQ zařízení (karta) kabel počítač senzory konektorový blok Přednáška č.6

Data Acquisition (získávání dat) Měřicí sestava s přístrojem měřicí přístroj počítač rozhraní senzory Přednáška č.6

Univerzální DAQ zařízení Generování nebo získávání dat z více kanálů Měření nejrůznějších typů dat (v závislosti na software a senzorech) Připojení přes PCI (PCMCIA) slot k počítači Ke kartě přísluší konektorový blok a software Ovládání pomocí řadičů a vhodných příkazů aplikačního software NI-DAQ řadiče (drivers) = soubor VIs pro konfiguraci zařízení, získávání dat a ovládání zařízení DAQ zařízení (karta) Přednáška č.6

Získávání dat v LabVIEW Traditional NI-DAQ Specifické VIs pro ovládání: Analogových vstupů Analogových výstupů Digitalních I/O Čítačových operací NI-DAQmx „Řadiče nové generace“: VIs pro vykonávání úkolů Soubor VIs pro všechny typy měření The Data Acquisition palette in LabVIEW contains a palette for traditional NI-DAQ and one for NI-DAQmx. Traditional VIs are divided by the type of measurement; DAQmx VIs are divided by the type of task. You must complete several steps before you can use the Data Acquisition VIs. The devices should be configured for the computers in this class. NI-DAQ software must be installed on the computer You must have installed an E-series DAQ board and configured it using Measurement & Automation Explorer (MAX). For more information on installing and configuring National Instruments hardware, consult the DAQ Quick Start Guide: http://digital.ni.com/manuals.nsf/websearch/E502277FE33ED60686256B3B0056AEDF?OpenDocument&node=132100_US Přednáška č.6

NI-DAQmx vs. Tradiční NI-DAQ Rozhraní pro programování analogových vstupů/výstupů, digitalních I/O, ovládání stovek multifunkčních DAQ zařízení Obsahuje Measurement & Automation Explorer, DAQ Assistant a VI Logger Lite software Tradiční NI-DAQ Používá se v případě, že: zařízení není podporováno NI-DAQmx softwarem (např. AT E série multifunkčních karet) Pokud používáte starší verzi programů National Instruments LabVIEW, LabWindows/CVI nebo Measurement Studio než verze 7.0 Pokud máte starší programy využívající NI-DAQ 6.9x Přednáška č.6

Instalace a konfigurace hardwaru Instalace LabVIEW a řadičů (NI-DAQmx/Trad. NI-DAQ) Instalace hardwaru Konfigurace hardwaru Tradiční NI-DAQ – konfigurace v MAX (Measurement & Automation Explorer) NI-DAQmx – použití DAQ Assistant (LabVIEW  Function Palette  NI Measurements  DAQmx  Data Acquisition) Přednáška č.6

Measurement & Automation Explorer Přednáška č.6

Measurement & Automation Explorer Test panel Přímo z MAX bez nutnosti mít LabVIEW Testování komunikace s přístrojem Provádění jednoduchých měření Přednáška č.6

DAQ Assistant Výběr zařízení, se kterým chceme komunikovat, řídit ho sbírat data … Above is the DAQ Assistant window that can be quickly configured to read temperature from a Data Acquisition (DAQ) board. Přednáška č.6

Vytvoření měřicí aplikace Front panel Paleta I/O – specifikace přístroje, se kterým chceme komunikovat Trad. NI-DAQ Chanell control DAQmx Name Controls Přednáška č.6

Traditional NI-DAQ Analog Input Analog Output Digital I/O Counter Calibration & Configuration Signal Conditioning Channel Constant Přednáška č.6

NI-DAQmx Funkce pro čtení/ zápis dat, provádění úkolů, trigger, časování měření, konfiguraci zařízení, kalibraci, nastavení rozsahu, … . Přednáška č.6

Postup vytváření aplikace Nastavení kanálů + vytvoření úkolů Nastavení časování Nastavení triggeru Čtení / zápis dat Přednáška č.6

Kanály Fyzický kanál Virtuální kanál Terminál, pin na kterém měřím nebo generuji analogový nebo digitální signál Každý má své jedinečné jméno (charakterizaci) Virtuální kanál Soubor vlastností, které zahrnují jméno, fyzický kanál, vstupní terminál, typ měření, informace o měření (rozsah, jednotky, …) Přednáška č.6

Tasks – úkoly meření Task = soubor jednoho nebo více virtuálních kanálů s nastaveným časováním, triggerem a dalšími vlastnostmi. Task reprezentuje měření, které chceme provádět – můžeme jej nastavit a poté automaticky používat v aplikaci. Kroky pro vytvoření: Vytvoření úkolu (task) a kanálu pomocí DAQ Assistantu Konfigurace kanálu, časování, trigger (nepovinné) Zápis / čtení dat Odstranění úkolu (kroky 2 a 3 se opakují, pokud to měření vyžaduje – např. zaznamenám data, překonfiguruji trigger a provedu nové měření) Přednáška č.6

Příklad měření DC signálu DC signál – stejnosměrný signál (napětí, teplota,otáčky, proud,…) Schéma zapojení amenomomeru (měření rychlosti větru) Schéma měřicího řetězce Přednáška č.6

Příklad – Tradiční NI-DAQ Měření s využitím Trad. NI-DAQ Device – číslo přiřazené kartě během konfigurace Channel – analogový vstupní kanál anemometru High / low limit – hodnoty očekávaného rozsahu napětí AI Sample Channel – funkce pro získání hodnot prostřednictvím karty Scaling – přepočet napětí na rychlost větru Přednáška č.6

Příklad – NI-DAQmx Měření s využitím NI-DAQmx Physical channel – určení fyzického kanálu použité karty Min / Max Value – očekávaný rozsah napětí (0 až 10V) DAQmx Create Virtual Channel – používá fyzický kanál pro vytvoření Virtuálního analogového vstupního napěťového kanálu DAQ Read – čte vzorek z kanálu + přepočet napětí na rychlost větru Přednáška č.6

Komunikace s přístroji (VISA) VISA = Virtual Instrument Software Architecture Umožňuje komunikovat s přístroji přes sběrnice GPIB, USB, PXI, VXI, sériový port Přístroj musí mít nainstalovaný ovladač příp. je možné ovladač vytvořit pomocí VISA Driver Development Wizard (zadání názvu přístroje a výrobce a PXI ID čísla) Nastavení komunikace, kroků měření a charakteru výsledných dat – pomocí Instrument I/O Assistant Přednáška č.6

VISA Driver Development Wizard Přednáška č.6

Měření – VISA (DMM – digital multimetr) DMM – Druh přístroje, se kterým komunikujeme MEAS:DC? – instrukce přístroji (zaslání měřeného signálu) VISA Write – zapisuje (posílá) instrukci do přístroje VISA Read – čte odezvu přístroje (měřená data) Read buffer – naměřená data Přednáška č.6

Konec šesté přednášky

Měřicí program LabVIEW (sedmá přednáška)

Icon and Connector pane Aby bylo možné použít VI jako snadno identifikovatelný subVI (podprogram) Grafická reprezentace programu Text, obrázek, kombinace Konektory - počet souhlasí s počtem indikátorů a ovládacích prvků v podprogramu Max 28 terminálů u jednoho podprogramu (více při tvorbě SubVI´s) Přednáška č.1

Ikona / Terminály Přednáška č.7

Terminály ikony Přednáška č.6

Tvorba SubVI´s Označit program / část programu Edit  Create SubVI Pojmenovat a uložit SubVI Vytvořen SubVI Původní program Přednáška č.6

Tvorba ikony Vlastnosti ikony Panel nástrojů Návrh ikony Přednáška č.6

Konec sedmé přednášky