LabVIEW - EAH Jena

LabVIEW
Alfred H. Gitter, 2004
© Prof. Dr. Alfred H. Gitter
(2004)
1
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.
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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 AdditionsSymbol 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 AdditionsSymbols. 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.
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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 FrontpanelFenster.
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Glossar
Anschlussblock
connector, Schnittstelle von SubVI und VI (Symbol und Anschlusspunkte);
angezeigt nach Aufruf von "Anschluss anzeigen" im Popup-Menü des Symbols
Anschluss(punkt)
terminal, zeigt Übergabe eines Eingangs- oder Ausgangssignals an ein SubVI
Anzeigeelement
indicator, Element des Frontpanels zur Datenausgabe,
z.B. Kurvendiagramm; Anzeige- und Bedienelemente
werden aus der Controls-Palette (siehe Bild) ausgewählt
API
Application Programming Interface
Bedienelement
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
Dynamic Link Library
Frontpanel
interaktive Benutzeroberfläche des VI, ähnelt
der Frontplatte eines Messgeräts; wird zuerst
in einem Fenster mit grauem Hintergrund
dargestellt (siehe Bild)
Funktion
function, gleichbedeutend mit (kleinem) Unterprogramm: SubVI
G
Programmiersprache von LabVIEW, die mit grafischen Elementen arbeitet
GPIB
IEEE 488, General Purpose Interface Bus, Schnittstelle von Hewlett-Packard
GUI
grafische Benutzeroberfläche
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Knoten
node, Element des Blockdiagramms zum
Aufruf eines SubVI; Unterprogramm-
Verbindung
K
t
aufruf; zwischen (beschrifteten) Knoten
des Blockdiagramms bewirken Verbindungen einen Datenfluss (siehe Bild)
Label
(Beschriftung)
LabVIEW
System zur graphischen Programmierung von National Instruments (1986)
Pinnadel
um eine Palette ständig anzuzeigen, Maustaste über Pinnadel loslassen
PXI
auf dem PCI-Bus basierende Messgeräteschnittstelle; siehe auch: GPIB, VXI
SubVI
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
icon, Darstellung eines VI (SubVI) im Blockdiagramm eines anderen VI
Verbindung
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
auf VME-Bus (IEEE 1014) basierende Messgeräteschnittstelle; siehe: GPIB
Werkzeug
tool, Funktion der Maus für Änderungen in Frontpanel oder Blockdiagramm; Werkzeuge (z.B. die Verdrahtungsrolle für Verbindungen) werden aus der tools-Palette ausgewählt (siehe Bild).
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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"
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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 Eingangsbereich 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 CB68LP eingetragen.
Abb. 7. Karteikarte "Zubehör" zum Gerät PCI-6023E
Nun können Sie alle offenen Fenster schließen und eine Datenquelle anschließen.
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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 (engl.: counters/timers), 8
digitale Ein-Ausgänge (engl.: digital I/O lines) und über eine digitale Triggerfunktion (engl.: digital
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 Bezugspotential
Richtung
Beschreibung
(description)
(signal name)
(reference)
(direction)
AIGND
−
−
24, 27, 29, 32,
56, 59, 64, 67
68
ACH0
33
ACH1
65
ACH2
34
ACH8
66
ACH9
31
ACH10
AIGND
ACH8, AIGND
AIGND
ACH9, AIGND
AIGND
ACH10, AIGND
AIGND
− , AIGND
AIGND
− , AIGND
AIGND
− , AIGND
Eingang
Eingang
Eingang
Eingang
Eingang
Eingang
Masse für Analogeingänge
(Analog Input Ground)
Kanal 0 (single-ended)
Kanal 0 (differential + IN)
Kanal 1 (single-ended)
Kanal 1 (differential + IN)
Kanal 2 (single-ended)
Kanal 2 (differential + IN)
Kanal 8 (single-ended)
Kanal 0 (differential - IN)
Kanal 9 (single-ended)
Kanal 1 (differential - IN)
Kanal 10 (single-ended)
Kanal 2 (differential - IN)
Um zum Beispiel ein Analogsignal differentiell auf dem Eingangskanal 0 einzulesen, wird es an
ACHO (Pluseingang, Pin Nr. 68) und ACH8 (Minuseingang, Pin Nr. 34) angeschlossen. Außerdem
wird die externe Masse mit AIGND (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.
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Links
(1) for Dummiees
(2) Paton-Skripte 1
(3) Paton-Skripte 2
(1)
http://www.iit.edu/~labview/Dummies.html
(2)
http://www.natinst.de/pdf/academic/Grundlagen der analogen Elektronik.pdf
(3)
http://www.natinst.de/pdf/academic/Grundlagen der digitalen Elektronik.PDF
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