PUKP Programowanie urządzeń kontrolno-pomiarowych. ztc.wel.wat.edu.pl

PUKP Programowanie urządzeń kontrolno-pomiarowych Zbigniew Jachna zbigniew.jachna@wat.edu.pl p. 124/45 ztc.wel.wat.edu.pl PUKP, 2016 1

Plan przedmiotu PUKP semestr forma zajęć, liczba godzin/rygor (x egzamin, + zaliczenie, # projekt) punkty ECTS razem wykłady ćwiczenia laboratoria projekt seminarium VII 30/+ 8-12 10-2 razem 30/+ 8-12 10-2 Rozliczenie liczby godzin dodatkowych: Praca własna studentów nad opanowaniem wiedzy z wykładu - 5 godz. przygotowanie do laboratoriów i opracowanie sprawozdań -16 godz. Udział studentów w konsultacjach - 6 godz. Zaliczenie przedmiotu: Przedmiot jest zaliczany na podstawie kolokwium pisemnego, obejmującego całość programu przedmiotu. Warunkiem dopuszczenia do kolokwium jest uzyskanie ocen pozytywnych z projektu i laboratorium (na podstawie kolokwiów wstępnych, pracy bieżącej i sprawozdań). PUKP, 2016 2

Literatura podstawowa: R. B. Angus, Thomas E. Hulbert: VEE Pro: practical graphical programming, Springer, 2005. W. Nawrocki: Komputerowe systemy pomiarowe, Wyd. 2, WKiŁ, 2006. uzupełniająca: D. Świsulski, Komputerowa technika pomiarowa. Oprogramowanie wirtualnych przyrządów pomiarowych w LabVIEW, Agencja wydawnicza PAK-u, 2005. W. Winiecki,: Organizacja komputerowych systemów pomiarowych, OWPW 1997. W. Nawrocki: Rozproszone systemy pomiarowe, WKiŁ, 2006. PUKP, 2016 3

Wykłady Plan PUKP 1. Wirtualne przyrządy kontrolno-pomiarowe pojęcie, klasyfikacja, przykłady 2. Sposoby programowania przyrządów wirtualnych 3. Interfejsy komunikacyjne 4. Język SCPI omówienie standardu, przykład użycia 5. Właściwości środowiska VEE, zasady programowania z użyciem języka G Laboratoria 1. Programowanie automatycznego stanowiska kontrolno-pomiarowego 2. Przetwarzanie danych w środowisku VEE 3. Projektowanie bibliotek dla niestandardowych przyrządów pomiarowych Projekt Projekt systemu kontrolno-pomiarowego (sterowanie rejestrami w układzie FPGA z użyciem płytki prototypowej) PUKP, 2016 4

Definicja wirtualnego przyrządu pomiarowego Przyrząd wirtualny jest rodzajem inteligentnego przyrządu pomiarowego powstałego w wyniku połączenia dedykowanego sprzętu nowej generacji z komputerem osobistym oraz przyjaznym dla użytkownika oprogramowaniem, będącym interfejsem umożliwiającym współpracę z komputerem na zasadach takich jak przy obsłudze tradycyjnego przyrządu pomiarowego generacja wymuszeń obiekt badany Czujniki pomiarowe akwizycja sygnałów przetwarzanie sygnałów KONTROLER Komunikacja z użytkownikiem Schemat funkcjonalny systemu pomiarowego PUKP, 2016 5

Idea wirtualnego przyrządu pomiarowego Trzy kategorie przyrządów: 1. Fizycznie istniejący przyrząd wyposażony w interfejs komunikacyjny, na ekranie monitora panel graficzny symulujący płytę czołową 2. Karta zbierania danych zamiast autonomicznego przyrządu pomiarowego, panel graficzny na ekranie monitora 3. Brak fizycznego przyrządu, dane wejściowe pobierane z plików zapisanych na dysku lub w bazie danych, panel graficzny na ekranie monitora. PUKP, 2016 6

Karta komputerowa jako przyrząd pomiarowy DAQ oznacza proces próbkowania sygnału a następnie przemiany na postać cyfrową. Typowa karta DAQ pełni zazwyczaj rolę interfejsu pomiędzy źródłem sygnału a komputerem osobistym. Podłączana jest za pośrednictwem jednego ze standardowych interfejsów oferowanych przez platformę PC takich jak USB, FireWire, PCI, ISA. Budowa przykładowej karty dołączanej do złącza ISA (firmy Diamond Systems Posejdon [www.dpie.com]. PUKP, 2016 7

Karty DAQ z interfejsem PCI / PCMCIA Przykładowe karty pomiarowe DAQ produkowane przez firmę National Instruments PUKP, 2016 8

Kasetowy system pomiarowy VXI VXI ang. VME Extensions for Instrumentation jest adaptacją amerykańskiego interfejsu WME ang. Virtual Machine Environment. (transmisja danych z szybkością 40MB/s) Podsystem VXI HP-81250 firmy Agilent PUKP, 2016 9

Modułowy system pomiarowy PXI Wykorzystanie magistrali PCI daje możliwość transmisji danych z szybkością do 264 MB/s a) b) c) System pomiarowy PXI: a) chassis PXI-1000B, b) komputer PXI-8170, c) moduł PXI-6508. PUKP, 2016 10

Środowisko pomiarowe LabView Wykorzystuje graficzny język programowania G. Przyrządy pomiarowe tworzy się jak schematy blokowe łącząc komponenty dostępne z menu. Przykładowe elementu dostępne w aplikacji ( pokrętła, suwaki, wskaźniki, przyciski, diody i wykres). Schemat blokowy aplikacji składa się z terminali, funkcji, przewodów i struktur. Terminalem nazywa się wejściowy i wyjściowy port wymiany informacji pomiędzy panelem frontowym a diagramem blokowym. Funkcją jest po prostu program, który w wyniku działania zwraca pewną wartość. Natomiast struktura, to graficzna reprezentacja pętli lub funkcji decyzyjnych. PUKP, 2016 11

Środowisko pomiarowe LabView Dzięki obszernym bibliotekom i dostępnym funkcjom (rys) tworzyć można wszelkiego rodzaju urządzenia. Nie ma żadnych przeszkód aby wykorzystać dowolny dostępny w komputerze interfejs. Kolejno: pętla, przykłady funkcji, przewodów, struktura Event. PUKP, 2016 12

Środowisko pomiarowe LabView Przykładowe wykonanie wirtualnego przyrządu pomiarowego w środowisku LabView PUKP, 2016 13

Aplikacja dedykowana Obiekt sterowany Moduł sterowania zasobem sprzętowym Moduł przetwarzania/analizy sygnałów Interfejs użytkownika Struktura oprogramowania dedykowanego PUKP, 2016 14

Licznik czasu i częstotliwości T3100 Uproszczony schemat blokowy licznika T3100 PUKP, 2016 15

Licznik czasu i częstotliwości T3100 DRV2FDA.DLL biblioteka/sterownik HINSTANCE DriverDLL; DriverDLL = LoadLibrary("DRV2FDA.dll"); typedef DWORD _stdcall (*FUNC_FInitDrvFDA)(); extern "C" DWORD _stdcall _FInitDrvFDA(); PUKP, 2016 16

Licznik czasu i częstotliwości T3100 PUKP, 2016 17