Einführung in LabVIEW

Transkript

1 Einführung in LabVIEW von Wolfgang Georgi, Ergun Metin 3., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage Hanser München 2007 Verlag C.H. Beck im Internet: ISBN Zu Leseprobe schnell und portofrei erhältlich bei beck-shop.de DIE FACHBUCHHANDLUNG

2 Wolfgang Georgi, Ergun Metin Einführung in LabVIEW ISBN-10: ISBN-13: Inhaltsverzeichnis Weitere Informationen oder Bestellungen unter sowie im Buchhandel

3 Inhalt Teil I: Grundlagen des Programmierens in LabVIEW 17 1 Was ist LabVIEW? Entwicklungsstufen Was will dieses Lehrbuch? Installation Einführendes Beispiel Programmierung von c = a + b Speicherung als Programm Add.vi Starten und Stoppen von Add.vi Fehlersuche in Add.vi (Debugging) Beispiel für eine Grafik in LabVIEW Grundlegende Konzepte von LabVIEW Frontpanel Blockdiagramm Rezepte Shortcuts Einstellungen, Sprachenwahl, Paletten Einstellungen 'Neu und geändert in 8.x' Frontpanel Blockdiagramm Ausrichtungsgitter Wiederherstellungen Sprachenwahl Menüpunkte Werkzeuge Optionen Datei VI-Einstellungen Paletten Werkzeugpalette (Tools Palette) Eingabe-/Ausgabe-Elemente Funktionenpalette Benutzerdefinierte Palettenansichten Programmstrukturen Strukturiertes Programmieren Sequenz Alternative, Case-Struktur Schleifen...66

4 10 Inhalt 4 Datentypen Numerische Datentypen Kontextmenü: Darstellung Kontextmenü: Format und Genauigkeit Boolesche Datentypen String und Pfad Arrays Definition und Initialisierung eines 1-dimensionalen Arrays Definition und Initialisierung eines 2-dimensionalen Arrays Rechnen mit Arrays: Addition Rechnen mit Arrays: Multiplikation Steuerung von FOR-Schleifen mit Arrays Behandlung einzelner Arrayelemente Cluster Erzeugung eines Clusters Clusterwerte ändern Aufschlüsseln eines Clusters Umordnen der Elemente eines Clusters Ring & Enum Gestaltung von Panel und Diagramm Unterprogramme Wozu Unterprogramme (SubVIs)? Erstellen von Unterprogrammen Einführendes Beispiel Weitere Hinweise für die Erstellung eines Unterprogramms Einstellungen für Programme und Unterprogramme Erstellen von Unterprogrammen mit internem Zustand Erstellen von polymorphen Unterprogrammen Aufruf von Unterprogrammen Statische Bindung Dynamische Bindung VI-Referenz öffnen und schließen Aufruf eines VI über seine Referenz Beispiel für den SubVI-Austausch während der Laufzeit Rekursiver Aufruf von Unterprogrammen Testen (Debugging) von ablaufinvarianten SubVIs Prozessvisualisierung OOP-Konzepte Eigenschafts- und Methodenknoten Grafische Ausgabe Chart (Signalverlaufs-Diagramm) Darstellung einer Sinuskurve Darstellung von zwei oder mehr Kurven in einem Chart Legende zu einem Chart oder Graphen Skalierung der Ordinate in einem Chart...130

5 Inhalt Graph Darstellung einer Sinuskurve Darstellung von zwei oder mehr Kurven in einem Graphen Skalierung der Abszisse in einem Graphen XY-Graph Darstellung einer Relation im XY-Graphen Darstellung mehrerer Relationen in einem XY-Graphen Signalverlauf Express-VIs Ein Express-VI zur Erzeugung von Kurven Express-VI zur Erstellung von Berichten Referenzen Einführendes Beispiel Vertauschung von zwei Variablenwerten Referenzen auf Bedien- und Anzeigeelemente Lösung des Vertauschungsproblems Vererbung Eigenschaften der Basisklasse Eigenschaften von abgeleiteten Klassen Datentransfer von und zur Festplatte Dateifunktionen Allgemeines zur Speicherung von Dateien Menüs Einführendes Beispiel Modifiziertes Beispiel Beispiel: Anlegen einer Protokolldatei Überschreiben ohne Warnung Dateifunktionen bei LabVIEW 7.0 und Pfade Pfadkonstanten Pfadkonstante 'Standardverzeichnis' 'Standardverzeichnis' ändern 'Standard-Datenverzeichnis' ändern Lesen und Schreiben anderer Datentypen Verketten von Schreib- und Lesefunktionen Tabellenkalkulation Pfade in einer EXE-Datei Fortgeschrittene Dateitypen LVM-, TDMS- und TDM-Dateien ZIP-Dateien Konfigurationsdateien...178

6 12 Inhalt 9 LabVIEW-Kurzüberblick Aufbau des LabVIEW-Systems Interpretieren oder Kompilieren? Datenflussprogrammierung Projektverwaltung Erstellung von EXE-Dateien Warum EXE-Dateien? Erstellung einer EXE-Datei Entwicklungsumgebung von LabVIEW 8.x Deaktivierungsstrukturen Debug-Einstellung in der Projektverwaltung LabVIEW-Bibliotheken Umwandeln von LLB-Bibliotheken Hilfen zu LabVIEW Teil II: Technische Anwendungen Fouriertransformation Zeit- und Frequenzbereich Die reelle Fouriertransformation Darstellung der Fourierkoeffizienten c in LabVIEW k 10.2 Diskrete Fouriertransformation Satz von Shannon Aliasing Frequenzauflösung Filterung Filtertypen Ideale und reale Filter Beispiel eines digitalen Filters LabVIEW-Filterfunktionen Filterung im Frequenzbereich Idee der Filterung im Frequenzbereich Die inverse Fouriertransformation in LabVIEW Beispiel eines Tiefpasses Differenzialgleichungen Lösen mit LabVIEW-ODE-Funktionen Lösen nach dem Analogrechnerprinzip Blockdiagramm-Darstellung Vereinfachungen Globale Variablen Genauigkeit numerischer Verfahren Systeme von Differenzialgleichungen Systeme gewöhnlicher Differenzialgleichungen Gekoppeltes Feder-Masse-System...243

7 Inhalt Lösung mit eingebauter ODE-Funktion Lösung mit Blockdiagramm wie in MATLAB Umwelt und Tourismus Parallelverarbeitung, Ereignis-, Zeitsteuerung Einführendes Beispiel Grundbegriffe der Parallelverarbeitung Multiprocessing, Multitasking, Multithreading Synchronisation von Prozessen Parallelverarbeitung unter LabVIEW Erzeugen von Ressourcen für die Prozesskommunikation Freigabe von Ressourcen der Prozesskommunikation Zeitbegrenzung schont Ressourcen Prozess-Synchronisation ohne Datenaustausch Occurrences Semaphor Rendezvous Prozess-Synchronisation mit Datenaustausch Melder-Operationen Queue-Operationen Ereignisgesteuerte Programmierung Frontpanel-Ereignisse Wertänderungs-Ereignisse Zeitschleifen Teil III: Kommunikation Serielle Eingabe/Ausgabe RS Programmierung in LabVIEW Beispiel für VISA-Programmierung Wo findet man die VISA-Funktionen? Arbeiten mit CLF-Knoten (Code Library Function) Programmieren einer eigenen DLL in C oder C Anschließen einer DLL an einen CLF-Knoten Die USB-Schnittstelle Datenerfassungskarten, MAX Datenerfassungskarten Wann benutzt man Datenerfassungskarten? Beispiel einer Konfiguration Measurement and Automation Explorer (MAX) Behandlung von Ports mit dem MAX Behandlung der Datenerfassungskarte nebst Zubehör mit dem MAX...300

8 14 Inhalt 17 Internet Allgemeine Bemerkungen zum Internet Ethernet Ethernet-Karten, MAC- und IP-Adresse TCP/IP-Protokoll Einfaches LabVIEW-Beispiel: Ping Programmieren mit DataSocket Programmieren mit TCP/IP Server und Client Beispiel für die Übertragung von Sinusdaten über TCP/IP Teil IV: Fortgeschrittene Techniken Objektorientierte Programmierung Warum objektorientiert? Erstes Beispiel zur objektorientierten Programmierung Bildung einer Klasse Private Eigenschaften der Klasse Methoden der Klasse Weitere Beispiele zur OOP Vererbung Polymorphie Modulaustausch Schutz einer Klassenbibliothek LabVIEW und Tabellenkalkulation Schreib-/Lesebefehle zur Tabellenkalkulation Allgemeines über ActiveX ActiveX-Container in LabVIEW ActiveX in LabVIEW zur Steuerung von Anwendungen Beispiele zur Anwendung auf Excel Öffnen und Schließen von Excel Sichtbarmachen einer Excel-Tabelle Eintragen von Daten in eine Excel-Tabelle Verwendung von SubVIs Geschwindigkeit der Datenspeicherung Erstellen von Makros zum Umwandeln einer Tabelle in eine Grafik Aufruf von Makros in LabVIEW mit Hilfe von ActiveX Erhöhung der Geschwindigkeit Schreiben mehrerer Dateien Arbeiten unter Linux OpenOffice.org Calc und LabVIEW Vorbereitungen Öffnen und Schließen von OpenOffice.org Calc Erstellen von Makros zum Umwandeln einer Tabelle in eine Grafik...382

9 Inhalt Zustandsautomaten Definition Notation für Zustandsautomaten Umsetzung Zustandsdiagramm LabVIEW-Programm Strings für die Zustandsauswahl Enum für die Zustandsauswahl Verwendung von Ctl-Elementen bei der Enum-Programmierung Münzautomat Münzautomat mit Queues und Ereignisstrukturen TCP/IP-Server und mehrere Clients Vorüberlegungen TCP/IP-SubVIs Schreiben über TCP/IP Lesen von TCP/IP Anwendungsbezogene Fehlerbehandlung Server und Client als Zustandsautomaten Client/Server-Anwendung Die Client-Anwendung Server mit einem Client Server mit mehreren Clients Compact RIO-System und FPGA Definition Installation Programmierbeispiele Zusammenarbeit crio-9012 mit einem Laptop FPGA-Anwendung auf dem crio-9012 mit Laptopunterstützung FPGA-Anwendung auf dem crio-9012 ohne Laptopunterstützung Eine regelungstechnische Anwendung Literatur 455 Index 457