Генерирование детерминированных процессов в среде LabVIEW (стр. 1 из 2)

Содержание

Введение

1. Программный комплекс LabVIEW

2. Программирование, основанное на потоках данных

3. Генерирование детерминированных процессов в среде LabVIEW

4. Генерация детерминированных процессов

Заключение

Список литературы

Введение

LabVIEW (LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench) позволяет разрабатывать прикладное программное обеспечение для организации взаимодействия с измерительной и управляющей аппаратурой, сбора, обработки и отображения информации и результатов расчетов, а также моделирования как отдельных объектов, так и автоматизированных систем в целом. Разработчиком LabVIEW является американская компания National Instruments.

В отличие от текстовых языков, таких как C, Pascal и др., где программы составляются в виде строк текста, в LabVIEW программы создаются в виде графических диаграмм, подобных обычным блок-схемам. Иногда можно создать приложение, вообще не прикасаясь к клавиатуре компьютера.

LabVIEW является открытой системой программирования и имеет встроенную поддержку всех применяемых в настоящее время программных интерфейсов, таких как Win32 DLL, COM.NET, DDE, сетевых протоколов на базе IP, DataSocket и др. В состав LabVIEW входят библиотеки управления различными аппаратными средствами и интерфейсами, такими как PCI, CompactPCI/PXI, VME, VXI, GPIB (КОП), PLC, VISA, системами технического зрения и др. Программные продукты, созданные с использованием LabVIEW, могут быть дополнены фрагментами, азработанными на традиционных языках программирования, например C/С++, Pascal, Basic, FORTRAN. И наоборот можно использовать модули, разработанные в LabVIEW в проектах, создаваемых в других системах программирования. Таким образом, LabVIEW позволяет разрабатывать практически любые приложения, взаимодействующие с любыми видами аппаратных средств, поддерживаемых операционной системой компьютера.

1. Программный комплекс LabVIEW

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) – это среда разработки и платформа для выполнения программ, созданных на графическом языке программирования «G» фирмы National Instruments (США). Первая версия LabVIEW была выпущена в 1986 году для Apple Macintosh, в настоящее существуют версии для UNIX, GNU/Linux, Mac OS и пр., а наиболее развитыми и популярными являются версии для Microsoft Windows.

LabVIEW используется в системах сбора и обработки данных, а также для управления техническими объектами и технологическими процессами. Идеологически LabVIEW очень близка к SCADA-системам, но в отличие от них в большей степени ориентирована на решение задач не столько в области АСУ ТП, сколько в области АСНИ.

2. Программирование, основанное на потоках данных

Графический язык программирования «G», используемый в LabVIEW, основан на архитектуре потоков данных. Последовательность выполнения операторов в таких языках определяется не порядком их следования (как в императивных языках программирования), а наличием данных на входах этих операторов. Операторы, не связанные по данным, выполняются параллельно в произвольном порядке.

В основе программирования в LabVIEW лежит понятие Виртуальных приборов (Virtual Instruments, VI). На лицевой панели, как и положено, располагаются элементы управления программой – кнопки, графики, выключатели и тому подобное. Блок-схема – это, по сути, и есть сама программа. При написании (а вернее создании, потому что писать приходится не так уж и много) программы используется такое понятие, как «поток данных» (Data Flow). Суть его в том, что все элементы программы (которые представлены графически) связываются между собой связями (проводами, нитками) по которым и происходит передача данных. В общем, описать это довольно сложно, лучше посмотреть на картинку, рис. 1.

Рис. 1. Простейший прибор.

Цифрами обозначены:

· Точки, элементы программы (Nodes)

· Терминалы индикаторов (Indicator Terminals)

· Связи (Wires)

· Терминалы управляющих элементов (Control Terminals)

Итак, в LabVIEW вы создаете пользовательский интерфейс (лицевую панель), с управляющими элементами и индикаторами. Управляющие элементы – это тумблеры, кнопки, поля ввода и прочие устройства ввода. Индикаторы – это графики, шкалы, лампочки, текстовые поля и тому подобное. После создания пользовательского интерфейса, вы добавляете программный код, который управляет объектами на лицевой панели. Этот код содержится в схеме (block diagram). Этот код чем-то напоминает собой блок-схему, хотя отличий много.

LabVIEW можно использовать для того, чтобы управлять различным оборудованием, таким, как, устройства сбора данных, различные датчики, устройства наблюдения, двигательные устройства (например, шаговые моторы) и тому подобное, а так же GPIB, PXI, VXI, RS-232 b RS-484 устройства. Также в LabVIEW имеются встроенные средства для подключения созданных программ к сети, используя LabVIEW Web Server и различные стандартные протоколы и средства, такие как TCP/IP и ActiveX.

Используя LabVIEW, можно создавать приложения для тестирования и измерений, сбора данных, управления различными внешними устройствами, генерации отчетов. Так же можно создать независимые исполняемые файлы и библиотеки функций, такие как DLL, так как LabVIEW – это полноценный 32-битный компилятор.

3. Генерирование детерминированных процессов в среде LabVIEW

Среда разработки виртуальных измерительных приборов LabVIEW (LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench) разработана фирмой NationalInstruments, лидером по производству контрольно-измерительной аппаратуры. Первая версия появилась в 1986 г. как результат поисков путей сокращения времени программирования измерительных приборов. Пакет быстро приобрел популярность и постоянно совершенствовался. В 2006 г. вышла его восьмая версия LabVIEW 8.2 и в 2007 г. – LabVIEW 8.5. Пакет LabVIEW содержит полный набор приборов для сбора, обработки (анализа), представления и хранения данных.

В среде LabVIEW создается так называемый виртуальный прибор (ВП) (VirtualInstrument – VI) – программный аналог реального физического прибора. Как и реальный прибор, ВП имеет лицевую панель, на которую выведены все органы управления и индикации. Проектирование ВП сводится к разработке лицевой панели и блок-схемы программы. Для этого используются два окна: окно FrontPanel (FP) для размещения лицевой панели и окно BlockDiagram(BD) для размещения блок-схемы программы (рис. 2).

Рис. 2

Оба окна имеют стандартную форму Windows. В верхней части каждого окна располагается полоса главного меню с названиями меню, как стандартными для Windows: File, Edit и Help, так и специфическими для LabVIEW: Operate, Tools, Browse, Window, содержание которых будет раскрываться по мере выполнения лабораторных работ. Ниже полосы главного меню размещена полоса инструментальной панели, служащая для запуска, отладки и редактирования ВП.

Вывод на лицевую панель всех элементов управления и индикации производится в активном окне FP с помощью палитры Controls (Управление) (рис. 3).

Палитра Controls вызывается щелчком правой кнопки мыши (ПКМ) в любом месте окна. Ее можно открыть также, выбрав ShowControlsPalette в меню Window. Поиск нужного элемента осуществляется переходом в палитре на нижние уровни. Найденный элемент (точнее, его иконка) выделяется щелчком левой кнопки мыши (ЛКМ), переносится на FP и помещается на ней еще одним щелчком ЛКМ (можно и по другому: нажать ЛКМ – перенести – отпустить ЛКМ). После выбора элемента палитра исчезает, если ее не прикрепить, щелкнув ЛКМ по значку кнопки в левом верхнем углу палитры. Одновременно с выводом на лицевую панель элемента управления или индикации появляется соответствующий ему функциональный элемент в окне BD.

Рис. 3

Блок-схема программы ВП размещается в окне BD. Она составляется из функциональных элементов (узлов) с помощью палитры Functions (Функции). Палитра Functions вызывается в активном окне BD щелчком ПКМ. Поиск нужных узлов и размещение их в окне BD производится так же, как и для палитры Controls. Соединение узлов между собой осуществляется с помощью инструмента

- “катушка”.

Инструменты в LabVIEW обладают очень удобным свойством – изменяться в зависимости от того, к чему они подводятся. Достаточно подвести указатель мыши, каким бы он ни был, к терминалу узла, как он превращается в “катушку”, а терминал начинает мерцать. Нажатием ЛКМ осуществляется подсоединение к этому выводу. Далее при нажатой кнопке проводится линия до той точки, с которой нужно соединить (она тоже должна мерцать при приближении “катушки”). Если линию нужно где-то зафиксировать, чтобы схема читалась лучше, то следует отпустить кнопку, снова нажать и продолжить соединение. Пока соединение не произведено, линия будет пунктирной. Если соединение произведено правильно, то линия после отпускания ЛКМ примет вид и цвет, соответствующий типу передаваемых данных. Для удаления линии связи нужно выделить ее инструментом

– “стрелка” (щелчок ЛКМ для выделения прямолинейного участка, двойной щелчок ЛКМ для выделения всей линии) и нажать клавишу Delete.

При разработке ВП требуется многократно переходить от одного окна к другому. Это можно сделать разными способами. 1) Через пункт Window главного меню. Например, при активном окне FP в ниспадающем меню Window нужно выбрать ShowBlockDiagram. 2) Через нижнюю строку, если до этого окно было свернуто. 3) Двойным щелчком ЛКМ на элементе управления или индикации в любом окне. Такой способ удобен, особенно, если нужно определить расположение элемента управления или индикации в другом окне, – элемент, по которому щелкнули, будет выделен. Границы выделенного элемента мерцают. Выделение можно снять, щелкнув ЛКМ в любом свободном месте окна.

4. Генерация детерминированных процессов

В пакете LabVIEW возможны три способа генерирования детерминированных процессов: