Ćw. 2. Wprowadzenie do graficznego programowania przyrządów pomiarowych Problemy teoretyczne: Prezentacja podstaw budowy komputerowych systemów pomiarowych (dopasowanie wymogów sprzętowych). Prezentacja środowiska programistycznego LabVIEW i jego aplikacji. Budowa prostych aplikacji umożliwiających poznanie możliwości interfejsu programistycznego środowiska. Obsługa interfejsów komunikacyjnych w środowisku LabVIEW. Budowa prostych przyrządów wirtualnych, jako składnika komputerowych systemów pomiarowych. Program ćwiczenia: 1. Uruchomić mikrokomputer PC system operacyjny WINDOWS XP i zalogować się w systemie jako użytkownik student (bez hasła). 2. W folderze C:\SPWF\ założyć unikalny folder dla studenckiej grupy laboratoryjnej (tylko w tym folderze można dokonywać zapisów i modyfikacji własnych plików). 3. Po wysłuchaniu wprowadzenia teoretycznego z godnie z poleceniami prowadzącego wykonać zadane ćwiczenia w środowisku LabVIEW. Napisać przykładowy program wykorzystujący podstawowe struktury do wygenerowania wyników, które zostaną zapisane w tablicach oraz przedstawione na wykresie. Program ten będzie generował dwie tablice danych (x i y), z których jedna będzie wypełniającym się automatycznie ciągiem liczb parzystych zawierających się w przedziale od zera do 30, zaś druga będzie zapełniana wartościami wprowadzanymi ręcznie z klawiatury. Po wypełnieniu obu tablic zawarte w nich wyniki zostaną przedstawione w postaci wykresu y=f(x). 4. Uruchamiamy program LabVIEW i tworzymy nowy, czysty arkusz projektu. 5. W oknie Block Diagram wybieramy w podręcznym oknie Functions zakładkę All Function, rozwijamy ją (klikając prawym klawiszem myszy), a następnie rozwijamy ikonę Structures (pierwsza ikona w lewym górnym rogu) i wybieramy z niej strukturę For Loop, którą umieszczamy w polu Block Diagram, rozciągając ją w miejscu, w którym chcemy ją umieścić. Ćw_2_Wprowadzenie do graficznego programowania przyrządów pomiarowych - 1 -
6. Ustawiamy teraz ilość iteracji, jakie muszą się wykonać, aby zapełnić tablicę x liczbami parzystymi od 0 do 30, liczb tych jest 16 więc taką liczbę iteracji musimy ustawić. Aby to uczynić klikamy prawym na niebieski kwadrat w lewym górnym rogu pętli for (z literą N w środku) i z rozwiniętej zakładki wybieramy Create Constant, pojawia się nam okno z żądaną stałą, wpisujemy w nim wartość 16. Ćw_2_Wprowadzenie do graficznego programowania przyrządów pomiarowych - 2 -
7. Tworzymy teraz funkcję generującą liczby parzyste, w tym celu z okna All function wybieramy ikonę Numeric (druga z kolei), a w niej odnajdujemy blok mnożenia (żółty trójkąt z x w środku), klikamy aby go wybrać, a następnie umieszczamy go wewnątrz naszej pętli for. Potem jedno z jego wejść łączymy przewodem ze znacznikiem iteracji pętli (kwadrat z i), zaś na drugim wejściu klikamy prawym i wybieramy polecenie Create Constant, a w stworzonym okienku wpisujemy wartość 2, bo chcemy generować liczby parzyste. Wyjście bloku mnożenia wyprowadzamy na kraj pętli for. Ćw_2_Wprowadzenie do graficznego programowania przyrządów pomiarowych - 3 -
8. Chcemy teraz wyprowadzić naszą daną x z pętli for do tablicy. W tym celu klikamy prawym klawiszem na kwadracik w miejscu wyprowadzenia wartości x z pętli for i wybieramy z otworzonego menu Create, a następnie Indicator, domyślnie zostaje utworzony wskaźnik w postaci tablicy. 9. Przechodzimy do stworzenia bloku, w którym będziemy wpisywać wartość y z klawiatury i potwierdzać to np. klawiszem Ok., gdyż musimy jakoś poinformować program że chcemy przejść do wpisana kolejnej wartości. Najwygodniej będzie stworzyć taki blok na bazie pętli While. Z menu All Function wybieramy Structures, a następnie While Loop typu stop if true (czerwone koło w rogu). Ćw_2_Wprowadzenie do graficznego programowania przyrządów pomiarowych - 4 -
Przechodzimy do Front Panel i tworzymy przycisk Ok, w tym celu klikamy prawym i z otworzonego okna wybieramy Buttons, a następnie OK Button. Wracamy do Blok Diagram i umieszczamy nasz przycisk wewnątrz pętli While, a potem łączymy go z okienkiem iteracji (czerwone kółko), w ten sposób uzyskujemy blok, w którym przejście do następnego kroku pętli While będzie następowało po wciśnięciu przez nas przycisku OK. 10. Teraz tworzymy okno, w którym będziemy wpisywać naszą wartość y. Przechodzimy do Front Panel, klikamy prawym, wybieramy Num Ctrls, a następnie klikamy na Num Ctrl (pierwsze od lewej). Ćw_2_Wprowadzenie do graficznego programowania przyrządów pomiarowych - 5 -
Przechodzimy do Blok Diagram, pojawiło się tam pomarańczowe okno Numeric, które umieszczamy wewnątrz naszej pętli While i wyprowadzamy z niego przewód na skraj pętli While, a potem dalej na skraj pętli For. 11. Teraz tworzymy tablice wartości y, klikając na wyprowadzeniu wartości y z pętli For prawym klawiszem i wybierając Create, a potem Indicator. Powstaje tablica 2, w której będą umieszczane wpisywane przez nas wartości y. 12. Aby nie pogubić się w stworzonych przez nas blokach, najlepiej jest na bieżąco we Front Panel ustawiać odpowiednio tworzone bloki i opisywać je tak, aby było wiadomo czego dotyczą. Dla naszego przykładu można użyć opisów: Tablica wartości x, dla tablicy pierwszej; Tablica wartości y, dla tablicy drugiej; Zatwierdzenie danej, dla przycisku OK.; Wprowadź wartość y:, dla bloku Numeric wewnątrz pętli While; lub inne opisy o podobnym znaczeniu, dzięki którym unikniemy zagmatwania i chaosu. 13. Mamy tablice wartości x, która uzupełniana jest automatycznie oraz tablice wartości y, której elementy wpisujemy z klawiatury. Jednak póki co występuje przy tym ręcznym wpisywaniu mały problem: nie wiemy którą z kolei daną wpisujemy właśnie do tablicy. Nie wiemy czy jest to np. wartość 7 czy 9, w przy większej liczbie danych łatwo się zgubić. Dlatego teraz dodamy do naszego bloku wskaźnik, który będzie nas informował o Ćw_2_Wprowadzenie do graficznego programowania przyrządów pomiarowych - 6 -
tym, którą z kolei wartość wpisujemy do tablicy. Aby to zrobić przechodzimy do Front Panel, klikamy prawym klawiszem, wybieramy z menu, które się pojawi ikonę Num Inds, a w niej wybieramy Num Ind i umieszczamy wybrany wskaźnik w miejscu w którym chcemy go umieścić na panelu czołowym. Przechodzimy do Blok Diagram i stworzony wskaźnik umieszczamy wewnątrz pętli While i łączymy go przewodem z wskaźnikiem iteracji (kwadrat z i), który jest podłączony do bloku mnożenia. Opisujemy nowy wskaźnik. 14. Teraz spróbujemy stworzyć blok, który narysuje nam wykres naszych wartości x i y. Wchodzimy do Blok Diagram, klikamy prawym klawiszem, wybieramy z menu podręcznego All Function, tam znajdujemy ikonę Custer (ostatnią w drugiej linijce) i wybieramy z niej blok Bundle. Ćw_2_Wprowadzenie do graficznego programowania przyrządów pomiarowych - 7 -
Umieszczamy go w naszym diagramie na zewnątrz pętli i łączymy jego wejścia z przewodami łączącymi wyjścia wartości x oraz y z odpowiadającymi im tablicami. Przechodzimy do Front Panel, klikamy prawym, wybieramy ikonę Graph Inds, a w niej blok XY Graph i umieszczamy go w wybranym przez nas miejscu. Ćw_2_Wprowadzenie do graficznego programowania przyrządów pomiarowych - 8 -
Wracamy do Blok Diagram i łączymy przewodami wyjście bloku Bundle z wejściem bloku XY Graph (trzeba przed tym usunąć blok Build XY Graph). Mamy zatem program który generuje nam dwie tablice wartości, przy czym jedna z nich jest wpisywana ręcznie, po czym rysuje na ich podstawie wykres. Spróbujmy nieco uogólnić ten program, tak aby zarówno liczba danych (wykonywanych iteracji) była określana przez użytkownika oraz krok z jakim uzupełniana jest tablica wartości x też był możliwy do ustawienia. W tym celu wchodzimy do Blok Diagram, klikamy prawym na stałą oznaczającą liczbę iteracji (w naszym przypadku 16) i wybieramy z menu Change to Control. Podobnie robimy ze stałą oznaczającą krok iteracji (u nas 2). Przechodzimy do Front Panelu i podpisujemy utworzone kontrolki, aby było wiadomo do czego służą. Ćw_2_Wprowadzenie do graficznego programowania przyrządów pomiarowych - 9 -
15. Dokonujemy według własnego uznania wszelkich zabiegów mających na celu poprawienie przejrzystości i łatwości obsługi panelu czołowego naszego programu. 16. Zrealizować pełną wersję programu. Skomentować poszczególne etapy tworzenia programu. Pytania kontrolne: 1. Co to jest panel, blok diagram, jakie spełniają funkcję w LabVIEW? 2. Czym różnią się obiekty Controls i Indicators? 3. O czym informuje grubość ramki, kolor w LabVIEW? 4. Wymień struktury występujące w LabVIEW. Literatura: 1. LabVIEW User Manual, Measurement Manual, National Instruments 2003 (pdf). 2. Świsulski D. Komputerowa technika Pomiarowa oprogramowanie wirtualnych przyrządów w LabVIEW. Agenda wyd. PAK, Warszawa 2005. 3. Lesiak P., Świsulski D. Komputerowa technika pomiarowa w przykładach. Agenda wyd. PAK, Warszawa 2002. 4. Tłaczała W. Środowisko LabVIEW w eksperymencie wspomaganym komputerowo. WNT, Warszawa 2002. Ćw_2_Wprowadzenie do graficznego programowania przyrządów pomiarowych - 10 -
5. Winiecki W., Organizacja komputerowych systemów pomiarowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997 6. Marks-Wojciechowska Z., Pacholski K., Kulesza W.: Systemy pomiarowe, Politechnika Łódzka, 1999 7. Świsulski D.: Systemy pomiarowe - laboratorium, Politechnika Gdańska, 2001. 8. Winiecki W., Stanik B., Nowak J.: Graficzne, zintegrowane środowiska programowe do projektowania komputerowych systemów pomiarowo-kontrolnych. Mikom, Warszawa 2001. 9. Lesiak P., Gołąbek P. Laboratorium aparatury pomiarowo-diagnostycznej cz.2- Komputerowe systemy pomiarowo-diagnostyczne. Pol. Radomska, Radom 2005. 10. Świsulski D. Systemy pomiarowe. Wyd. Pol. Gdańskiej, Gdańsk 2004. 11. Winiecki W.: Wirtualne przyrządy pomiarowe. O.W. Pol. Warszawskiej, Warszawa 2003. 12. Winiecki W.: Organizacja komputerowych systemów pomiarowych. O.W. Pol. Warszawskiej, Warszawa 1997. 13. Rak R. Wirtualny przyrząd pomiarowy realne narzędzie współczesnej metrologii. O.W. Pol. Warszawskiej, Warszawa 2003. 14. Tłaczała W. Środowisko LabVIEW w eksperymencie wspomaganym komputerowo. WNT, Warszawa 2002. Ćw_2_Wprowadzenie do graficznego programowania przyrządów pomiarowych - 11 -