PC-basierte Messdatenerfassung mit NI LabVIEW

Workshop PC-basierte Messdatenerfassung mit NI LabVIEW Stefan Egeler Applications Engineer National Instruments Germany GmbH 1

Inhalt Übung 1: Hardwarekonfiguration und Testmessung im MAX... 3 Übung 2: Messen einer Spannung mit dem DAQ-Assistenten... 5 Übung 3: Erstellen und Verwenden eines Tasks... 8 Notizen...14 National Instruments Germany GmbH 2

Übung 1: Hardwarekonfiguration und Testmessung im MAX In dieser Übung lernen Sie den Measurement & Automation Explorer kennen und prüfen damit, ob das NI cdaq-9172 mit seinen Modulen vom PC erkannt wurde. Anschließend führen Sie eine Testmessung mit einem Thermoelement durch. 1. Öffnen Sie den Measurement & Automation Explorer (MAX) durch einen Doppelklick auf das Symbol auf dem Desktop. 2. Klicken Sie auf den Systembaum auf der linken Hälfte im MAX über Mein System» Geräte und Schnittstellen. Es sollte ein Eintrag NI cdaq-9172 cdaqn vorhanden sein. Wenn dies nicht der Fall ist, stellen Sie bitte sicher, dass das CompactDAQ-Gerät per USB an den Rechner angeschlossen, die Stromversorgung eingesteckt und das Gerät eingeschaltet ist. 3. Entfalten Sie den Systembaum weiter durch einen Klick auf den weißen Pfeil neben dem Symbol NI cdaq-9172. Die eingesteckten Module crio-9211 und crio-9472 sollen mit ihren physikalischen Steckplätzen aufgeführt sein. Module können während des Betriebs ausgetauscht werden. Führen Sie mit der Schaltfläche Selbsttest in der rechten Hälfte eine Überprüfung des cdaq-9172 durch. 4. Klicken Sie auf das Modul NI 9211. Klicken Sie in der rechten Hälfte auf die Schaltfläche Testpanels. Ein neues Fenster erscheint. Je nach Funktionsumfang des Moduls gibt es hier mehrere Reiter, auf denen Testmessungen und -ausgaben durchgeführt werden können. Das NI 9211 beherrscht nur die analoge Erfassung. Wählen Sie unter Kanalname den Analogeingang, an dem das Thermoelement angeschlossen ist. Also zum Beispiel cdaqnmodm/ai0 für Kanal 0. ai steht für analog National Instruments Germany GmbH 3

input. Stellen Sie unter Max. Messwert und Min. Messwert 80m und -80m für ±80mV ein. Modus sollte auf On Demand stehen und Eingangskonfiguration auf Differentiell. 5. Klicken Sie auf Start um die Messung zu starten. Mit Stopp halten Sie diese wieder an. 6. Passen Sie den Messbereich an und testen Sie andere Einstellungen unter Modus. Hierbei müssen eine Abtastrate und die blockweise aus dem Speicher zu lesenden Werte eingetragen werden. Wird als Abtastrate zum Beispiel 1 khz und als Zu lesende Samples 500 eingestellt, werden zweimal pro Sekunde 500 neue Werte dargestellt. Ende von Übung 1 National Instruments Germany GmbH 4

Übung 2: Messen einer Spannung mit dem DAQ- Assistenten In dieser Übung nutzen Sie den DAQ-Assistenten in LabVIEW, um konfigurationsbasiert eine Messung zu programmieren. 1. Starten Sie LabVIEW. 2. Öffnen Sie ein neues VI. 3. Wechseln Sie auf das Blockdiagramm und wählen Sie das Express-VI DAQ-Assistent von der Funktionenpalette aus der Unterpalette Mess-I/O» NI-DAQmx. 4. Nach kurzer Zeit öffnet sich ein Dialogfenster, mit dem Sie die Messung konfigurieren. Sie wollen eine analoge Spannung messen. Öffnen Sie den Navigationsbaum auf der rechten Seite entsprechend über Signale erfassen und Analoge Erfassung und klicken Sie auf Spannung. Der nächste Schritt im Konfigurationsdialog sollte nun erscheinen. 5. Nun müssen Sie den physikalischen Kanal angeben, mit dem die Messung durchgeführt werden soll. Abhängig davon, wie die Messkarten in Ihrem Computer konfiguriert sind, wird das NI-9122-Modul bezeichnet. Eine mögliche Bezeichnung ist cdaq1mod1 (NI 9122). Markieren Sie den Kanal, an dem das Thermoelement am NI 9122 angeschlossen ist. Klicken Sie auf Beenden. 6. Nun erscheint der Dialog zum Einstellen der Messparameter. Nehmen Sie im unteren Bereich die Timing-Einstellungen vor. Für einmaliges Messen von 500 Werten stellen Sie als Erfassungsmodus N Samples ein. In das Feld Zu lesende Samples tragen Sie demnach 500 ein. Wählen Sie eine Abtastrate in Hz und füllen Sie das zugehörige Feld entsprechend aus, zum Beispiel mit dem Wert 2000. Die Erfassung der 500 Messwerte dauert dann 250 ms. National Instruments Germany GmbH 5

7. Passen Sie den Messbereich in den Einstellungen für Spannungsmessung an. Wählen Sie zunächst einen Messbereich von -80mV bis +80mV. Die Anschlusskonfiguration ist bei Thermoelementen zwingend Differentiell. 8. Klicken Sie unten links auf OK. 9. LabVIEW verarbeitet nun Ihre Einstellungen. Nach kurzer Zeit können Sie das Blockdiagramm wieder bedienen. 10. Fahren Sie mit der Maus über den Anschluss Daten des Express-VIs DAQ-Assistent, so dass der Mauszeiger die Form einer Drahtspule annimmt. Führen Sie einen Klick mit der rechten Maustaste aus und wählen Sie im angezeigten Kontextmenü Erstellen» Graph- Anzeige. 11. Wechseln Sie zum Frontpanel. 12. Führen Sie das Programm durch einen Klick auf die Schaltfläche Ausführen aus. 13. Nach kurzer Zeit (abhängig von der Erfassungsrate und der zu erfassenden Samples) sollte ein Spannungsverlauf dargestellt werden. Zusatzaufgabe I: 14. Wechseln Sie zurück in das Blockdiagramm und öffnen Sie den Konfigurationsdialog des DAQ-Assistenten erneut. Stellen Sie andere Parameter für Zu lesende Samples und Rate (Hz) ein. 15. Stellen Sie als Erfassungsmodus kontinuierlich ein. Bestätigen Sie nach dem Schließen des DAQ-Assistenten die Frage nach der automatischen Schleifenerzeugung mit Ja. Zusatzaufgabe II: Ausgeben digitaler Daten mit dem DAQ-Assistenten 16. Platzieren Sie ein weiteres Express-VI DAQ-Assistent auf dem Blockdiagramm. 17. Wählen Sie Signale erzeugen» Digitale Ausgabe» Ausgabe über Leitung. 18. Wählen Sie im nächsten Schritt alle Leitungen des NI-9472-Moduls am CompactDAQ-Gerät aus. Wenn Sie die Taste STRG gedrückt halten, können Sie mehrere Leitungen markieren. Klicken Sie auf Beenden. National Instruments Germany GmbH 6

19. Es folgt das Fenster mit den Einstellungen für die digitale Ausgabe. Hier müssen keine besonderen Einstellungen vorgenommen werden. Die Timing-Einstellungen sollten bereits 1 Sample (On Demand) lauten. Klicken Sie auf OK. 20. Erstellen Sie auf dem Frontpanel ein Array mit acht Bedienelementen vom Typ Boolesch. 21. Im Blockdiagramm verbinden Sie das Array mit dem Eingang Daten des neu hinzugefügten Express-VIs. 22. Klicken Sie im Frontpanel auf die ersten acht Bedienelemente des Arrays, so dass diese einen Wert haben und nicht ausgegraut sind. 23. Starten Sie das VI und beachten Sie die LEDs am NI-9472-Modul. Ende von Übung 2 National Instruments Germany GmbH 7

Übung 3: Erstellen und Verwenden eines Tasks In dieser Übung konfigurieren Sie eine Messaufgabe im Measurement & Automation Explorer (MAX), indem Sie einen so genannten Task erstellen. Diesen Task verwenden Sie in LabVIEW in Kombination mit NI-DAQmx-VIs. 1. Öffnen Sie den Measurement & Automation Explorer (MAX) durch einen Doppelklick auf das Symbol auf dem Desktop. 2. Öffnen Sie den Navigationsbaum auf der linken Seite über Mein System» Geräte und Schnittstellen bis zum Modul NI 9211 des cdaq-9172. 3. Führen Sie einen Klick mit der rechten Maustaste auf das Modul NI 9211 aus. Wählen Sie im Kontextmenü Task erstellen. 4. Nun konfigurieren Sie einen NI-DAQmx-Task. Bei einem Task handelt es sich um eine Messaufgabe. Sie möchten eine analoge Spannung messen. Öffnen Sie den Navigationsbaum auf der rechten Seite entsprechend über Signale erfassen, Analoge Erfassung und klicken Sie auf Spannung. National Instruments Germany GmbH 8

5. Jetzt müssen Sie den physikalischen Kanal angeben, mit dem die Messung durchgeführt werden soll. Abhängig davon, wie die Messkarten in Ihrem Computer konfiguriert sind, wird das NI 9122 bezeichnet. Eine mögliche Bezeichnung ist cdaq1mod1 (NI 9122). Markieren Sie den Kanal, an dem das Thermoelement am NI 9122 angeschlossen ist. Klicken Sie auf Weiter. 6. Vergeben Sie einen Namen für den Task. Zum Beispiel ThermospannungIN. Klicken Sie auf Beenden. 7. Beachten Sie, dass im MAX im Navigationsbaum jetzt Mein System» Datenumgebung» NI-DAQmx Tasks» Name Ihres Tasks ausgewählt ist. Im linken Fensterbereich des MAX konfigurieren Sie für den Task die Details der Messung, wie Sie es bereits aus Übung 2 kennen. Wählen Sie als Erfassungsmodus kontinuierlich. National Instruments Germany GmbH 9

8. Klicken Sie im oberen Fensterbereich auf die Schaltfläche Speichern, um die soeben vorgenommenen Einstellungen zu sichern. 9. Starten Sie LabVIEW und erstellen Sie ein neues VI. 10. Wechseln Sie auf das Blockdiagramm. Platzieren Sie aus der Unterpalette DAQmx Datenerfassung die VIs Task starten, Lesen und Task stoppen auf dem Blockdiagramm. Verbinden Sie in dieser Reihenfolge die Task-Referenz-Anschlüsse (oben an den VIs) und die Fehler-Cluster-Anschlüsse (unten an den VIs). 11. Klicken Sie auf dem VI Task starten mit der rechten Maustaste auf den Anschluss Task/Kanäle (Eingang) (der Anschluss oben links). Wählen Sie aus dem Kontextmenü Erstellen» Konstante. 12. Klicken Sie an der erstellten I/O-Konstante auf den Pfeil nach unten und wählen Sie Ihren Task aus. 13. Unter dem VI DAQmx lesen gibt es einen Rahmen, der die Art angibt, wie die erfassten Daten zu lesen sind. Klicken Sie auf den Pfeil nach unten und klicken Sie sich über Analog» Ein Kanal» Mehreree Samples» 1D-DBL durch. So erhalten Sie ein Array der erfassten Werte eines analogen Eingangssignals. National Instruments Germany GmbH 10

14. Ziehen Sie eine While-Schleife um das VI DAQmx lesen. Lassen Sie etwas Platz. 15. Wechseln Sie auf das Frontpanel. Erstellen Sie von der Palette Modern» Graph einen Signalverlaufsgraphenn (nicht Signalverlaufsdiagramm). 16. Erstellen Sie aus der Palette Modern» Boolesch eine Stopp-Schaltfläche. 17. Wechseln Sie in das Blockdiagramm. Schieben Sie die Symbole des Signalverlaufsgraphen und der Stopp-Schaltfläche in die While-Schleife. 18. Verbinden Sie das Symbol der Stopp-Schaltfläche mit dem Bedingungsanschluss der While- des VIs Schleife. 19. Verbinden Sie das Symbol des Signalverlaufsgraphen mit dem Ausgang Daten DAQmx lesen. 20. Erstellen Sie am Anschluss Number of samples per channel des VIs DAQmx lesen eine Konstante mit der Anzahl an Messpunkten, die Sie gleichzeitig anzeigen möchten, zum Beispiel 500. 21. Ihr VI ist jetzt fertig zur Nutzung. Wechseln Sie auf das Frontpanel und führen Sie es aus. Im Signalverlaufsgraphenn sollten regelmäßig neue Messwerte angezeigt werden. 22. Beenden Sie das Programm durch einen Klick auf die Stopp-Schaltfläche. Zusatzaufgabe: 23. Konfigurieren Sie die Messaufgabe komplett in LabVIEW. Entfernen Sie die Konstante DAQmx-Task-Name und fügen Sie die VIs DAQmx Create Virtual Channel und DAQmx Timing dem Blockdiagramm hinzu. Belegen Sie die Anschlüsse so, wie auf dem National Instruments Germany GmbH 11

Bildschirmfoto zu sehen. 24. 25. Es folgt das Fenster mit den Einstellungen für die digitale Ausgabe. Hier müssen keine besonderen Einstellungen vorgenommen werden. Die Timing-Einstellungen sollten bereits 1 Sample (On Demand) lauten. Klicken Sie auf OK. 26. Erstellen Sie auf dem Frontpanel ein Array mit acht Bedienelementen vom Typ Boolesch. National Instruments Germany GmbH 12

27. Im Blockdiagramm verbinden Sie das Array mit dem Eingang Daten des neu hinzugefügten Express-VIs. 28. Klicken Sie im Frontpanel auf die ersten acht Bedienelemente des Arrays, so dass diese einen Wert haben und nicht ausgegraut sind. 29. Starten Sie das VI und beachten Sie die LEDs am NI-9472-Modul. Ende der Übung 3 National Instruments Germany GmbH 13

Notizen National Instruments Germany GmbH 14