LabVIEW Alfred H. Gitter, 2004

Transkript

1 LabVIEW Alfred H. Gitter, 2004 Prof. Dr. Alfred H. Gitter (2004) 1

2 Rechen-Beispiel Ziel ist, ein LabVIEW-Programm zur Berechnung der Formel (a+b/c+d) zu schreiben. Doppelklicken 1 Sie auf das "LabVIEW"- Symbol auf dem Desktop. Klicken Sie nun auf "New VI" und dann auf das leere graue Fenster, das Frontpanel, und dort auf "Window" und "Show Functions Palette". Bewegen Sie den Mauszeiger im "Controls"-Fenster auf das Kästchen mit "1.23", so dass die Überschrift "Numeric" erscheint und klicken Sie einmal. Ein neues Fenster erscheint. Bewegen Sie dort den Mauszeiger auf das Kästchen oben links, so dass die Überschrift "Digital Control" erscheint und klicken Sie einmal. Der Mauszeiger wandelt sich zur Hand mit gestrichelten Kästchen. Schieben Sie den Mauszeiger in das Frontpanel und klicken Sie dort. Wiederholen Sie das Ganze, bis Sie fünf solche Numeric-Indicators im Frontpanel platziert haben. Klicken Sie nun auf das "A" im "Tools"-Fenster und dann auf das Label "Numeric" im Frontpanel. Es wird daraufhin weiß unterlegt. Nun können Sie mit der Tastatur das Label in "1. Datenwert:" umbenennen. Entsprechend nennen Sie die anderen Labels "2. Datenwert:", "3. Datenwert:", "4. Datenwert:" und "Ergebnis:". Klicken Sie nun auf den Pfeil im "Tools"-Fenster und danach auf eine freie Fläche im weiß hinterlegten Blockdiagramm-Fenster. Das Fenster "Functions" öffnet sich automatisch. 1 Wird nicht ausdrücklich die rechte Maustaste angefordert, ist stets die linke Taste gemeint. Prof. Dr. Alfred H. Gitter (2004) 2

3 Bewegen Sie die Maus im "Functions"-Fenster auf das Kästchen mit de Zahlen "1 2 3", so dass die Überschrift "Numeric" erscheint, und klicken Sie einmal. Im neuen Fenster klicken Sie dann auf das Dreieck mit dem Pluszeichen (Additions-Symbol) und bewegen den Mauszeiger, der die Form einer Hand angenommen hat, auf eine freie Fläche im Blockdiagramm. Klicken Sie dort einmal und das Additions- Symbol erscheint im Blockdiagramm. Wiederholen Sie das Ganze für ein zweites Additions-Symbol, und für eine Divisions-Symbol. Ordnen Sie nun die Symbole im Blockdiagramm durch Herunterdrücken der Maustaste, Verschieben und Loslassen der Maustaste, so dass die rechts gezeigte Anordnung entsteht. Klicken Sie im "Tools"-Fenster auf die Verdrahtungsrolle (Connect wire) und schieben Sie den Mauszeiger auf das erste orangefarbene "DBL"-Symbol ("1. Datenwert:") im Blockdiagramm. Drücken Sie die Maustaste und ziehen Sie damit eine Verbindung zur oberen linken Ecke eines Additions-Symbols, wo Sie die Maustaste loslassen. Eine orangefarbene Verbindungslinie zeigt eine Datenverbindung an. Verbinden sie entsprechend das zweite "DBL"-Symbol ("2. Datenwert") mit der unteren linken Ecke des gleichen Additions- Symbols. Drittes ("3. Datenwert") und viertes "DBL"-Symbol ("4. Datenwert") verbinden Sie genauso mit oberer und unterer linker Ecke des zweiten Additionssymbols. Den Ausgang der Additionssymbole (jeweils die rechte Ecke) verbinden Sie mit oberer und unterer linker Ecke des Divisionssymbols. Den Ausgang des Divisionssymbols (rechte Ecke) verbinden Sie nun mit dem fünften "DBL"-Symol ("Ergebnis"). Eine schwarze, gestrichelte Verbindungslinie zeigt, dass hier etwas noch nicht richtig ist. Prof. Dr. Alfred H. Gitter (2004) 3

4 Klicken Sie auf den Pfeil im "Tools"-Fenster und dann mit der rechten Maustaste auf das fünfte "DBL"-Symol ("Ergebnis") und im neuen Fenster dann auf "Change to Indicator". Nun ist diese Verbindungslinie auch orange. Klicken Sie nun auf eine freie Fläche im grauen Frontpanel-Fenster. Klicken Sie dann auf das "A"-Symbol im "Tools"-Fenster und dann in das Zahlenfenster mit dem Label "1. Datenwert". Ändern Sie den Wert in eine beliebige andere Zahl, z.b. "5,30". Klicken Sie nun in das Zahlenfenster mit dem Label "2. Datenwert" und ändern Sie ihn ebenso, z.b. in "6,00". Genauso ändern Sie nun den 3. und den 4. Datenwert, z.b. in "2,85" und "3,30". Klicken Sie nun im Frontpanel-Fenster auf den weißen Pfeil ("Run") oben links unter der Menüleiste. Das Ergebnis der Rechnung ( "1. Datenwert" + "2. Datenwert" ) / ( "3. Datenwert" + "4. Datenwert" ) erscheint im Indicator-Feld mit dem Label "Ergebnis". Im Beispiel: ( 5,30 + 6,00) / (2,85 + 3,30) = 1,84. Speichern Sie das Programm, indem Sie das "File"-Menü des Frontpanels anklicken und im neuen Menü-Fenster "Save" anklicken. Geben Sie unter "Dateiname" "Division.vi" ein und klicken Sie auf "Speichern". Schließen Sie nun LabVIEW durch Klicken auf das Kreuz oben rechts im Frontpanel- Fenster. Prof. Dr. Alfred H. Gitter (2004) 4

5 Glossar Anschlussblock connector, Schnittstelle von SubVI und VI (Symbol und Anschlusspunkte); angezeigt nach Aufruf von "Anschluss anzeigen" im Popup-Menü des Symbols Anschluss(punkt) Anzeigeelement terminal, zeigt Übergabe eines s- oder Ausgangssignals an ein SubVI indicator, Element des Frontpanels zur Datenausgabe, z.b. Kurvendiagramm; Anzeige- und Bedienelemente werden aus der Controls-Palette (siehe Bild) ausgewählt API Bedienelement Application Programming Interface control, Element des Frontpanels zur einfachen Dateneingabe, z.b. ein Drehknopf; Anzeige- und Bedienelemente werden aus der Controls-Palette (siehe "Anzeigeelement", Bild) ausgewählt Blockdiagramm block diagram, grafische Darstellung des ausführbaren Programms in einem Fenster mit weißem Hintergrund (siehe Bild, rechts) (sichtbar nach Auswahl von Fenster Diagramm im Frontpanel-Fenster) DLL Frontpanel Dynamic Link Library interaktive Benutzeroberfläche des VI, ähnelt der Frontplatte eines Messgeräts; wird zuerst in einem Fenster mit grauem Hintergrund dargestellt (siehe Bild) Funktion G GPIB GUI function, gleichbedeutend mit (kleinem) Unterprogramm: SubVI Programmiersprache von LabVIEW, die mit grafischen Elementen arbeitet IEEE 488, General Purpose Interface Bus, Schnittstelle von Hewlett-Packard grafische Benutzeroberfläche Prof. Dr. Alfred H. Gitter (2004) 5

6 Knoten node, Element des Blockdiagramms zum Aufruf eines SubVI; Unterprogrammaufruf; zwischen (beschrifteten) Knoten Verbindung K t des Blockdiagramms bewirken Verbindungen einen Datenfluss (siehe Bild) Label (Beschriftung) LabVIEW System zur graphischen Programmierung von National Instruments (1986) Pinnadel PXI SubVI um eine Palette ständig anzuzeigen, Maustaste über Pinnadel loslassen auf dem PCI-Bus basierende Messgeräteschnittstelle; siehe auch: GPIB, VXI function, Unterprogramm oder Funktion eines VI in der Programmiersprache G; VI in einem anderem VI; SubVIs (Funktionen) werden aus der Functions-Palette (siehe Bild) ausgewählt und in das Blockdiagramm eingesetzt, wo über einen Knoten aufgerufen werden (siehe Bild) Symbol Verbindung icon, Darstellung eines VI (SubVI) im Blockdiagramm eines anderen VI wire, verbindet Knoten im Blockdiagramm (und damit SubVIs); bewirkt die Übergabe von Daten (Parametern) von einem SubVI (Unterprogramm) zum anderen; Linienart und farbe zeigen den Datentyp an, der übertragen wird; eine unterbrochene schwarze Linie (--- ) zeigt eine fehlerhafte Verbindung an (siehe Bild) VI (Virtuelles Instrument) grafisches Programm in LabVIEW, mit Frontpanel (Anzeige- und Bedienelemente) und Blockdiagramm (mit Knoten und Verbindungen) VXI Werkzeug auf VME-Bus (IEEE 1014) basierende Messgeräteschnittstelle; siehe: GPIB tool, Funktion der Maus für Änderungen in Frontpanel oder Block- diagramm; Werkzeuge (z.b. die Verdrahtungsrolle für Verbindun- gen) werden aus der tools-palette ausgewählt (siehe Bild). Prof. Dr. Alfred H. Gitter (2004) 6

7 Hardware Datenerfassungskarte Zur Datenaufnahme dient eine AD-Wandlerkarte (Abb. 1) von National Instruments im Rechner. Sie ist über das Kabel R6868 mit der externen Verdrahtungskarte CB-68LP verbunden (Abb. 2). Abb. 1. Analog-Digital-Wandlerkarte PCI-6023E Abb. 2. CB-68LP und R6868 Information zur Datenerfassungskarte erhalten Sie, wenn Sie das Symbol (Icon) "Measurement & Automation Explorer" (Abb. 3, links) öffnen (Maus-Doppelklick). Durch Doppelklick auf das zugehörige Symbol können Sie nun "Geräte und Schnittstellen" Abb. 3. Desktop-Symbole expandieren, und Klicken auf "PCI-6023E (Gerät 1)" und "Geräteeigenschaften ansehen oder ändern" führt zu dem in Abb. 4 gezeigten Fenster. Abb. 4. Information zur Wandlerkarte PCI-6023E im "Measurement & Automation Explorer" Prof. Dr. Alfred H. Gitter (2004) 7

8 Wie dort beschrieben, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Gerät PCI-6023E und wählen die Menü-Option "Eigenschaften". Es öffnet sich ein neues Fenster mit mehreren Karteikarten, von denen die mit "System" überschriebene geöffnet ist (Abb. 5). Hier notieren Sie sich die eingestellte Gerätenummer, die Sie beim Ansprechen der Wandlerkarte vom Programm aus benötigen werden. Abb. 5. Karteikarte "System" zum Gerät PCI-6023E Dann öffnen Sie die Karteikarte "AI" (Abb. 6) und setzen, sofern nicht schon geschehen, den sbereich auf "-10,0V - +10,0V" und den Modus auf "Differentiell". Abb. 6. Karteikarte "AI" zum Gerät PCI-6023E Wenn Sie anschließend die Karteikarte "Zubehör" öffnen (Abb. 7), finden Sie dort die Verdrahtungskarte CB- 68LP eingetragen. Abb. 7. Karteikarte "Zubehör" zum Gerät PCI-6023E Nun können Sie alle offenen Fenster schließen und eine Datenquelle anschließen. Prof. Dr. Alfred H. Gitter (2004) 8

9 Anschluss von Analogsignalen Die AD-Wandlerkarte PCI-6023E von National Instruments hat 16 massebezogene (engl.: singleended) oder 8 differentielle (engl.: differential) Analogeingänge (per Software einstellbar) mit 12 Bit Auflösung und einer Abtastrate von bis zu 200 khz. Der Messbereich beträgt bis zu ±10 V (dies ist voreingestellt). Außerdem verfügt die Karte über 2 Zähler (en gl.: counters/timers), 8 digitale Ein-Ausgänge (engl.: digital I/O lines) und über eine digitale Triggerfunktion (engl.: digita l triggering). Die Karte hat allerdings keine Analogausgänge (im Gegensatz zu den Kartentypen 6024E und 6025E mit jeweils 2 Analogausgängen). Das Datenblatt ist im Internet verfügbar. Zum Anschluss von Analogsignalen benötigt man folgende Pins auf der Verdrahtungskarte: Pin Nr. Signalpotential (signal name) Bezugspotential (reference) Richtung (direction) Beschreibung (description) 24, 27, 29, 32, 56, 59, 64, 67 Masse für Analogeingänge (Analog Input Ground) 68 ACH0 ACH8, Kanal 0 (single-ended) Kanal 0 (differential + IN) 33 ACH1 ACH9, Kanal 1 (single-ended) Kanal 1 (differential + IN) 65 ACH2 ACH10, Kanal 2 (single-ended) Kanal 2 (differential + IN) 34 ACH8, Kanal 8 (single-ended) Kanal 0 (differential - IN) 66 ACH9, Kanal 9 (single-ended) Kanal 1 (differential - IN) 31 ACH10, Kanal 10 (single-ended) Kanal 2 (differential - IN) Um zum Beispiel ein Analogsignal differentiell auf dem skanal 0 einzulesen, wird es an ACHO (Pluseingang, Pin Nr. 68) und ACH8 (Minuseingang, Pin Nr. 34) angeschlossen. Außerdem wird die externe Masse mit (Masse für Analogeingänge, Pin Nr. 24, 27, 29, 32,56, 59, 64 oder 67) verbunden. Auf der Wandlerkarte sind Pins 24, 27, 29, 32, 56, 59, 64 und 67 verbunden. Prof. Dr. Alfred H. Gitter (2004) 9

10 Links (1) for Dummiees (2) Paton-Skripte 1 (3) Paton-Skripte 2 (1) (2) c/grundlagen der analogen Elektronik.pdf (3) der digitalen Elektronik.PDF Prof. Dr. Alfred H. Gitter (2004) 10