LabVIEW. 1.Einleitung

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1 LabVIEW Visuelle Programmierung vorgestellt am Beispiel der Programmierumgebung LabVIEW Referat: gehalten am Von: Roman Ulm und Günter Helbing 1. Einleitung 2. Sprachelemente von LabVIEW 3. Programmieren mit LabVIEW 4. Erstellung eines Zufallsgenerators (VI s) 5. Beispielanwendung von LabVIEW 6. Vorteile des Einsatzes von LabVIEW 1.Einleitung LabVIEWgehört zu den Programmierumgebungen mit einer visuellen Programmiersprache. Hier ist ein Beispiel für einen solchen Datenflussplan Wie bei solchen Sprachen üblich, enthält der Programmcode kaum Text aber einen hohen Anteil graphischer Symbole. Das Paradigma, dem LabView folgt, ist das sogenannte Datenflussparadigma. Wobei unter Datenflussplänen normierte Methoden zur Darstellung von Datenfluessen in Systemen zu verstehen sind. Funktionspanel Frontpanel Mit der graphischen Programmierung in LabVIEW werden virtuelle Instrumente (VI) generiert, die in Anlehnung an reale Meß- und Stelleinrichtungen der Regelungstechnik Prozess-, Visualisierungs-, Meß-, Überwachungs-, Steuer- und Regelungs- Applikationen mit Front-Panel und Block- Diagramm-Entw ürfen ermöglichen. 1

2 Blockschaltbild LabView wurde ursprünglich für Ingenieure und Wissenschaftler in der Industrie entwickelt. Dies geschah aus dem Wunsch heraus, diesen Anwendern ein Tool zur Verfügung zu stellen, das wesentlich näher an ihrer Arbeitswelt angelehnt war als eine textbasierte Programmiersprache. Bis dahin mußten Messungsaufgaben, die räumlich verteilt stattfinden, zuerst in das sequentielle Paradigma imperativer Programmiersprachen umgewandelt werden, anstatt sie in einer datenflußorientierten visuellen Art anzugehen. 2. Sprachelemente von LabVIEW LabVIEW ist als solches eigentlich mehr als eine Programmier- Sprache, vielmehr benutzt es die Programmiersprache G mit den Folgenden Eigenschaften: einfache und zusammengesetzte Datentypen statische Typisierung mit strenger Typprüfung hierarchische und polymorphe Operationen Verzweigungen, Fallunterscheidungen, Schleifen Sequenzen lokale und globale Variablen G besitzt die hier gezeigten Ablaufstrukturen For-schleife Fallunterscheidung Verzweigung while-schleife Die zuvor gezeigten Elemente werden dann innerhalb eines Blockschaltbildes angewandt. Die Verzweigung und die Fallunterscheidung beruhen auf dem selben Konzept. Die inneren Subdiagramme sind in zwei oder mehreren Zweigen angeordnet, wobei der Programmierer jeweils nur einen Zweig sieht. Das grüne Rechteck mit TF-Kennzeichnung steht für einen booleschen Datentyp, der durch den FragezeichenSteuerungseingang ausgewertet wird. (Verzweigung) Eine Besonderheit stellt das Schieberegister dar. Mit seiner Hilfe werden Zwischenergebnisse eines Schleifendurchlaufes gespeichert um iterative Berechnungen durchführen zu können. Bei einem gewöhnlichen Schleifendurchlauf kann ein Sub-VI nicht auf Daten zugreifen, die in einem vorhergehenden Durchgang erzeugt worden sind. Das blaue Rechteck mit der I32-Bezeichnung entspricht der Fallunterscheidung in mehr als zwei Fällen. 2

3 3.Programmieren mit LabVIEW Man programmiert in G bzw. Labview, indem man 1. Frontpanel (Instrumentenbild) erzeugt. - dies geschieht mit Hilfe von Komponentensymbolen aus einem PopUp-Menues 2. Das Frontpanel erzeugt die Grundstruktur des dazugehörigen Blockschaltbildes. 3. Die vorzusehenden Ablaufstrukturen werden ausgewählt und in das Blockschaltbild eingebracht. 4. Die einzelnen Komponenten werden durch das Verbindungswerkzeug (connect-wire) miteinander verbunden. Die Steuereinheiten auf dem Frontpanel werden innerhalb des Blockschaltbildes als Datenquellen, die Anzeigeeinheiten als Datensenken angesehen. Während der Entwicklung kann der Programmierer Auf andere VI s zugreifen und diese mit dem wire-connect einbinden. Dabei überprüft LabVIEW jederzeit die syntaktische Korrektheit des Programmes und ermöglicht so ständiges Debugging und Laufzeittests. 4. Erstellung eines einfachen Zufallsgenerators (VI s) - Beim starten des Programms erscheint automatisch das Frontpanel, - als auch das Blockschaltbild, beide mit den dazugehörigen Werzeugen. Aus dem Controlpanel wählen wir jetzt die Art des Anzeigeinstruments aus. Nachdem das Anzeigeinstrument auf das Frontpanel aufgebracht worden ist, erscheint Im selben Moment das ihm entprechende Symbol im Blockschaltbild Die Auswahl eines Schalters Aus dem Controlpanel. führt zu seiner Darstellung im Frontpanel als auch im Blockschaltbild. f f 3

4 Ebenso verhält es sich mit der Berschriftung Nun wählen wir mit Hilfe des Funktionspanels eine While-Schleife aus Und die While-Schleife erscheint Auf dem Blockschaltbild Wwwwwwwwww Wwwwwwwwwwww Wwwwwwwwwwwww Wwwwwwwwwwwwwwww waaaaaaaaaaaaaaaaaaa A Ttttttttttttttttttttttt zzzzzzzzzzzzz zzzzzzzzzzzzz Nun haben wir den Zufallsgenerator fertiggestellt! Das Blockschaltbild steht vor seiner Vollendung 4

5 Start des Zufallsgenerators zum Test Testlauf erfolgreich! Beispielanwendungen von LabVIEW 1. Zeitkritische Regelungen unter LabVIEW (entnommen aus Elektronik 18/2000) 5

6 5. Vorteile des Einsatzes von LabVIEW Es ergeben sich folgende Vorteile gegenüber anderen Programmierumgebungen: - Abwicklung eines Projekts in kürzerer Zeit. - Einfache Konstruktion einer Benutzerschnittstelle) -Einfaches Debugging (jedes VI allein testbar, dadurch reduzierter Zeitaufwand) - Aufbau komplexer Systeme, durch das Hierarchiekonzept der VI s. Das visuelle Paradigma erlaubt es Ingenieuren Blackbox-Abstraktionen zu entwickeln die in textbasierten Systemen so nicht möglich sind. - Verständlichere Dokumentation (nahezu implizit) - Experimentelles Programmieren und Rapid Prototyping - Visuelle Modellierung Die Verschmelzung von Entwicklung und Ausführung während der Entwicklung und sogar im Einsatz zeigen sich als Hauptvorteile der visuellen Programmierung. 6

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