MODULO I. Ambiente de Programación de LabVIEW TEMARIO

Transcripción

1 MODULO I Ambiente de Programación de LabVIEW TEMARIO 1) Definición y características de LabVIEW 2) Herramientas para la administración de archivos y proyectos 3) Barras de herramientas 4) Paletas de Controles 5) Paletas de Funciones y subrutinas 6) Programación, construcción y ejecución de un VI simple.

2 Tema No. 1 Definición y características de LabVIEW

3 Que es LabVIEW LabVIEW: Acrónimo de Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench LabVIEW fue creado por National Instruments y salió al mercado en 1986 para Macintosh y en 1992 para Windows. Básicamente se trata de una herramienta de programación gráfica, altamente productiva, para la construcción de sistemas de adquisición de datos, instrumentación y control. LabVIEW nos da la capacidad de crear rápidamente una interfaz de usuario que nos proporciona la interactividad con otros sistemas. Millones de ingenieros y científicos usan LabVIEW para desarrollar sofisticadas aplicaciones de pruebas y control usando iconos y cables intuitivos. Ya que LabVIEW imita la apariencia y operación de instrumentos físicos, como osciloscopios y multímetros. Los programas de LabVIEW son llamados instrumentos virtuales.

4 Características de LabVIEW Es una plataforma y entorno de desarrollo para diseñar sistemas mediante un lenguaje de programación visual gráfico Lenguaje G. Se ha convertido en un estándar para el desarrollo de aplicaciones de prueba, medición, control y adquisición de datos. LabVIEW utiliza el flujo de datos gráfico, a diferencia de la programación tradicional basada en texto. Su uso se ha expandido a áreas tales como: Visión artificial. PACs (Programmable Automation Controller) Controles de movimiento (Robótica) HMI (Human Machine Interface) SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) Sistemas embebidos (FPGAs, DSP, microprocesadores, etc.)

5 Características de LabVIEW Facilidad de uso mediante interfaces graficas amigables. Rapidez en la programación, aun en niveles principiantes. Capacidad para crear miles de VIs para aplicaciones complejas, Alta capacidad para desarrollar programas de automatización con miles de puntos de entradas/salidas. Facilidad de crear nuevos proyectos a partir de VIs ya creados. Creación de VIs modulares y personalizables.

6 Características de LabVIEW Presenta facilidades para el manejo de interfaces de comunicaciones: - Puerto serie RS232 (DB9) - Puerto paralelo IEEE-1284 (DB25) - GPIB (General-Purpose Instrumentation Bus ) - PXI (PCI extensions for Instrumentation) de NI PCI =Peripheral Component Interconnect, - TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) - Bluetooth (en lace RF banda 2.4GHz) - USB (Universal Serial Bus) - OPC (OLE for Process Control) de Microsoft OLE = Object Linking and Embedding

7 Características de LabVIEW Capacidad de interactuar con otros lenguajes y aplicaciones: - DLL: librerías de funciones -.NET - ActiveX - Multisim - Matlab/ Simulink - AutoCAD, SolidWorks, etc. Herramientas gráficas y textuales para el procesado digital de señales. Visualización y manejo de gráficas con datos dinámicos. Adquisición y tratamiento de imágenes. Control de movimiento Programación de FPGAs para control o validación.

8 Tema No. 2 Herramientas para la administración de archivos y proyectos

9 Administración de archivos Crear un VI nuevo Abrir un VI existente

10 Guardar un VI Guardar un VI Abrir archivos recientes

11 Tema No. 3 Barras de herramientas

12 Ambiente de programación de LabVIEW Que es un VI? Los programas desarrollados con LabVIEW se llaman Instrumentos Virtuales, o VIs. Esto es porque su origen provenía del control de instrumentos, aunque hoy en día se ha expandido al control de una amplia gama de dispositivos. Partes de un VI Cada VI consta de tres partes principaless: 1) Ventana del panel frontal 2) Ventana del diagrama de bloques 3) Panel de iconos o conectores

13 Ambiente de programación de LabVIEW Panel Frontal: El Panel Frontal es la interfaz con el usuario y la utilizamos para que este pueda interactuar cuando el programa se esté ejecutando. En esta interfaz se definen los controles e indicadores, los cuales son las terminales interactivas de entrada y salida del VI. Controles Indicadores Panel frontal (Front Panel)

14 Ambiente de programación de LabVIEW Diagrama de Bloques: Es el código o programa propiamente dicho, aquí se interconectan iconos, los cuales realizan funciones especificas. Los objetos del panel frontal aparecen como terminales en el diagrama de bloques. Diagrama de bloques (Block Diagram)

15 Ambiente de programación de LabVIEW El panel frontal y el diagrama de bloques pueden mostrarse juntos mediante el atajo CTRL + T el cual permite visualizar los dos paneles Para poder intercambiar el uso de los paneles se utiliza el atajo CTRL + E

16 Ambiente de programación de LabVIEW Panel de iconos: Se localiza en la esquina superior derecha del panel frontal y se utiliza para mostrar un ícono representativo del VI,así como la configuración de terminales de entrada y salida del VI en su conjunto

17 Barras de herramientas en el Panel Frontal Barra de ejecución de un programa. Pausar la ejecución (Pause) Ejecución simple (Run) Ejecutar el programa de manera continua (Run continuously) Abortar la ejecución (Abort execution)

18 Barras de herramientas en el Panel Frontal Barra de formato de texto (Text Setting)

19 Barras de herramientas en el Panel Frontal Barra de organización (sub-menús desplegables) Alinear objetos (Align Objects) Distribuir objetos (Distribute Objects) Controlar el tamaño de objetos (Resize Objects) Agrupar y mover objetos (Reorder)

20 Barras de herramientas en el Panel Frontal Barras de control Barra de Ayuda y Editor de Icono Información de soporte (Show Context Help Window) Editor de ícono Ventana de ayuda de contexto (Context Help) Al seleccionar el icono de ayuda se activa una ventana de ayuda contextual, la cual muestra información de un objeto al posicionar el cursor sobre dicho objeto

21 Barras de herramientas en el diagrama de bloques Barra de depuración del programa. Ejecución paso a paso (Start Single Stepping) Ver el camino que siguen los datos (Highlight execution) Al colocar un probe en un cable se obtiene el valor de la señal (Retain Wire Values)

22 Barras de herramientas en el diagrama de bloques Barra de depuración del programa. Reacomoda el cableado (Clean up) Busqueda de funciones o Vis en el diagrama de bloques (Search) NOTA: Existe una función alternativa para la búsqueda, la cual se llama Quick Drop. Esta se selecciona mediante el atajo CTRL + SPACE (barra espaciadora), o mediante la ruta VIEW>>Quick Drop

23 Barras de herramientas en el diagrama de bloques Barra de depuración del programa. Ejecución paso a paso (Start Single Stepping) Ver el camino que siguen los datos (Highlight execution) Al colocar un probe en un cable se obtiene el valor de la señal (Retain Wire Values)

24 Tema No. 4 Paletas de Controles e indicadores

25 Ambiente de programación de LabVIEW Paletas o Menús flotantes Paleta de Funciones: Se abre dando click con el cursor derecho sobre una sección no activa del diagrama de bloques. Paleta de Controles: Se abre dando click con el cursor derecho sobre una sección no activa del panel frontal. Las paletas se pueden fijar a las ventanas presionando el símbolo del clip en la esquina superior izquierda Paleta de Funciones Paleta de Controles

26 Ambiente de programación de LabVIEW Controles Permite seleccionar los terminales que servirán para interactuar con el usuario. En realidad incluye Controles (Entradas) e Indicadores (Salidas). Por default aparece un bloque Express donde se muestran los controles mas utilizados Para usar los controles hay que seleccionar el terminal deseado y llevarlo al lugar deseado del Panel Frontal

27 Tipos de controles Existen diferentes controles e indicadores dependiendo del tipo de datos que manejan. El tipo de control se puede identificar por la etiqueta que muestra el icono cuando es llamado, o por su color. Etiqueta 1) Numéricos: Controles: Entradas de números (enteros, flotantes, etc.) Indicadores: Salidas numéricas (gráficas, medidores, displays) 2) Booleanos Controles: Entradas de estados (falso/verdadero, encendido/apagado) Indicadores: Salidas de estados (LEDs, lámparas indicadoras) 3) Cadena de caracteres (string) Controles: Entradas de datos alfanumericos (caracteres, textos, ASCII) Indicadores: Salidas de cadenas de caracteres (Displays, archivo de texto)

28 Tipos de controles Además de la etiqueta del tipo de dato, el color de un elemento y el color del cableado indican el tipo de control e indicador, así como el tipo de datos que manejan. Naranja: Numérico con punto flotante Azul: Numérico entero Verde: Booleano Rosa: String - Control: Las flechas que salen del elemento indican que este es un control (salida de datos) - Indicador: Las flechas que entran al elemento muestran que este es un indicador (entrada de datos)

29 Terminales Las terminales son puertos de entrada y de salida que intercambian información entre el panel frontal y el diagrama de bloques. Los objetos del panel de control aparecen como terminales en el diagrama de bloques. Las terminales son análogos a los parámetros y constantes de lenguajes de programación basados en texto. Existen terminales de control o de indicador y terminales de nodo. Los nodos pueden ser funciones, subvis o estructuras. Los valores de datos fluyen a las terminales a través de cables. Cada cable tiene un solo origen de datos pero se puede bifurcar.

30 Terminales Identifique las terminales de indicadores, controles y nodos

31 Ambiente de programación de LabVIEW Paletas o Menús flotantes MENU Contextual Son MENUs asociados a un elemento con alternativas de edición aplicables a ese elemento en particular.

32 Ambiente de programación de LabVIEW Menú de herramientas Se visualiza seleccionando VIEW > Tools Palette. Este MENU permite seleccionar el instrumento que se desea utilizar, lo cual hace cambiar la forma del cursor del mause.

33 Ambiente de programación de LabVIEW Menú de herramientas Se visualiza seleccionando: VIEW > Tools Palette. Automatic Tool selection Selección automática dependiendo del objeto bajo el cursor Operate value Cursor disponible cuando el VI se está ejecutando (cambiar valores) Connect wire Sirve para cablear. Object Shortcut Menu Despliega MENU contextual asociado a un elemento (equivale a cursor derecho) Set/Clear Breakpoint Crea o borra un punto de ruptura en un determinado elemento, deteniendo la ejecucion en ese punto Position/Size/Select Posicionar objetos. Funciona en ambas ventanas principales. Edit Text Habilita escritura de texto. Scroll window Mover hoja de trabajo de las ventanas Get Color Obtiene el valor del color de un elemento Set Color Colorea un elemento (interior/exterior) Probe data Crea una punta de prueba en un cable

34 Ambiente de programación de LabVIEW Tips de ayuda Una práctica recomendable es ligar un texto a los controles e indicadores donde se describa información importante asociada al elemento y poder visualizarlo en el Contexto de Ayuda. Editar ayuda: Menu contextual >Cursor derecho > Description and Tip > Editar Ver la información de ayuda

35 Ambiente de programación de LabVIEW Textos Label o Etiqueta: Es un texto que aparece sobre los indicadores o controles del Panel Frontal (p.ej. Numeric, Boolean, Meter, Waveform Chart, etc.), el cual se usa para identificar al elemento tanto en el Panel Frontal, como en el Diagrama de Bloques. Labels

36 Ambiente de programación de LabVIEW Textos Caption: Es un texto que solo es visible en el Panel Frontal, el cual se utiliza para describir de manera breve la función del control o indicador, de modo que controles iguales puedan ser diferenciados. El Caption y el Label también se pueden editar en la ventana contextual, seleccionando la ventana de propiedades (properties) Label

37 Ambiente de programación de LabVIEW Visualización de todos los Textos En el contexto de ayuda podemos visualizar todos los textos (Label, Caption y Tips), aún cuando estos no sean visibles en la pantalla principal. Para ello se selecciona el contexto de ayuda y se posiciona el cursor sobre el control en cuestión. Contexto de ayuda con textos visibles en pantalla Contexto de ayuda con textos invisibles en pantalla

38 Ambiente de programación de LabVIEW Creación de nuevos controles Se pueden crear nuevos controles a partir de la modificación de uno existente. 1) Colocar un control del tipo de dato deseado. 2) Seleccionar EDIT> Customize Control. 3) En la parte de arriba aparece el icono de Edit Mode / Customize Mode Edit Mode Customize Mode Edit Mode: Hace que el control se comporte como si estuviera en el panel frontal. Customize Mode: Separa los distintos elementos que componen el control o indicador, de modo que se puedan modificar de manera independiente. Estos elementos también se pueden ver y modificar en Windows>Show Parts Window. El control resultante se guarda con la extensión.ctl y es llamado en la ventana de controles seleccionando la opción Select a Control.

39 Ambiente de programación de LabVIEW Atajos de teclado TECLAS FUNCION CRT + R CTR +. CTR + E CTR + B CTR + H CTR +? CTR + C CTR + X CTR + V CTR + Z CTR + SHIFT + Z CTR + S TAB CTR + SPACEBAR Ejecuta el Programa Aborta la ejecución Conmuta entre las dos ventanas principales Elimina los hilos rotos Muestra u oculta la ayuda contextual Muestra la ayuda Copia los objetos seleccionados al portapapeles Corta los objetos seleccionados al portapapeles Pega los objetos desde el cortapapeles Deshace la última acción Rehacer Guarda el VI Cambia entre paletas de la barra de herramientas Busqueda de funciones

40 Tema No. 5 Funciones

41 Funciones y sub-rutinas Funciones Esta es la paleta que se muestra al trabajar sobre el Diagrama de Bloques. En ella se puede acceder a las diferentes funciones, sub VIs y estructuras disponibles. Esta integrada por varios sub-menús donde el mas utilizado es el de Programming. Structures: Submenu de programming compuesto por elementos equivalentes a las instrucciones de lenguajes convencionales (WHILE, FOR, CASE, etc.)

42 Funciones Numeric : Submenu de programming compuesto por elementos que realizan operaciones con datos numéricos (enteros o de punto flotante). Boolean : Submenu de programming compuesto por elementos que realizan operaciones con datos booleanos (Falso o Verdadero).

43 Funciones String : Submenu de programming compuesto por elementos que realizan operaciones con datos tipo string (texto). Array : Submenu de programming compuesto por elementos formados por listas ordenadas de valores llamados Arreglos, los cuales están formados por datos compuestos (numéricos, booleanos, etc.)

44 Funciones Clusters : Submenu de programming compuesto por un conjunto desordenado de datos, equivalente a los STRUCT del lenguaje C (datos mixtos).

45 Estructura de un Programa en LabVIEW Controles: Funciones, VIs, estructuras: Indicadores: Cables: Entrada de datos Realizan una o varias operaciones Sirven de salida para los datos. Medio de transportación de los datos dentro de un VI. Debe tener una única fuente y uno o varios destinos. Se hace lo mas corto posible. Controles Funciones Indicadores Cables VI de un programa que compara dos valores numéricos y determina cual de ellos es el mayor.

46 Ejemplo de uso de Funciones Ejercicio No. 1. Desarrolle un programa en LabVIEW en el que realice operaciones entre los diferentes tipos de datos (numéricos, booleanos y string) y donde utilice elementos de control e indicadores que también manejen los tres diferentes tipos de datos. Ejemplo:

47 Flujo de datos Visual Basic, C++, JAVA y la mayoría del resto de lenguajes de programación basados en texto siguen un modelo de flujo de control de la ejecución del programa. En el flujo de control, el orden secuencial de los elementos del programa determina el orden de ejecución del programa. Por su parte, LabVIEW sigue un modelo de flujo de datos para ejecutar VISs. Lo cual implica que: Se ejecuta un nodo del diagrama de bloques solo hasta que recibe todas las entradas necesarias. Cuando se ejecuta un nodo, produce datos de salida y pasa los datos al siguiente nodo de la ruta del flujo de datos. El movimiento de los datos a través de los nodos determina el orden de ejecución de los VI y las funciones del diagrama de bloques.

48 Flujo de datos Ejemplo: En este caso se ejecutará primeramente la función SUMA debido a que tiene todas las entradas disponibles, mientras que la RESTA se ejecutará una vez que se haya obtenido el resultado de la SUMA. NOTA: Existen casos en los que no es posible determinar a simple vista el orden de ejecución, por ejemplo cuando tenemos procesos paralelos.

49 Tema No. 6 Sub-rutinas o Sub-VIs

50 Sub-rutinas Que es una sub-rutina? Son subprogramas que se pueden crear de manera independiente e incorporarse a un nuevo programa.también se les conoce como subvi. Cuando se utiliza? Cuando un programa alcanza un tamaño tal que requiere separarlo en varios archivos. Cuando una sección de código se repita varias veces dentro del mismo programa. Cuando no existe una función en las librería de LabVIEW que cumpla con las características requeridas por el programador.

51 Sub-rutinas Como se crea una sub-rutina? - Se selecciona el código que se desea convertir en sub-rutina. - Se selecciona: Edit> Create subvi. - El código será sustituido por el icono de unvi. - El subvi debe ser salvado, para lo cual se recomienda utilizar un nombre asociado con la función que va a realizar dentro del programa. - El subvi queda asociado a un icono generado por default. - El código original se puede ver haciendo un doble click sobre el icono del subvi. Programa principal SubVI o subrutina

52 Sub-rutinas Como se accesa a un subvi desde un programa nuevo? - Un subvi se puede utilizar tantas veces sea necesario en un programa. Inclusive puede utilizarse en otros programas nuevos, para ello se selecciona el subvi mediante la pantalla de funciones en la opción de Select VI. - De esta manera se da acceso a un Browse donde se busca la ruta donde está guardado el subvi y este es seleccionado.

53 Sub-rutinas Edición del icono del subvi Existen programas que, debido a su complejidad, requieren el uso de varios SubVI. Para estos casos se recomienda utilizar iconos personalizados para cada uno de los diferentes subvi, de modo que se puedan diferenciar entre ellos y sea mas fácil de interpretar la programación de todo el sistema. - Para crear un icono personalizado se coloca el cursor sobre el icono del Panel Frontal y se presiona el cursor derecho del mouse. - Se selecciona Edit Icon NOTA: Solo se puede acceder a esta opción desde el diagrama de bloques Icono por default

54 Sub-rutinas - Se ingresa a la pantalla de edición

55 Sub-rutinas Herramientas de edición del icono Templates Estilo del marco Icon Text Texto asociado al icono Layers Despliegue de capas o niveles y herramientas para su acomodo Glyphs Librería de diseños gráficos prefabricados

56 Sub-rutinas Documentacion del SubVI Ediciones de texto del Sub-VI para ayuda contextual

57 Sub-rutinas Documentacion del SubVI Descripción del VI Identificador Ruta de ayuda

58 Sub-rutinas Ejercicio No. 2 Desarrollar un programa en LabVIEW que entregue números aleatorios enteros entre 0 y 100. Convertir el programa a un SubVI, asignándole un nombre y guardándolo. Diseñe un Icono asociado a su SubVI. Asigne a su VI los textos de ayuda. Crear un nuevo VI que haga uso del SubVI. Por ejemplo, Un VI que genere tres números aleatorios y que muestre mediante LEDs cual de ellos es el mayor.

59 PRACTICA No. 1 Práctica No. 1 Desarrolle un programa en LabVIEW que realice la conversión de coordenadas polares a rectangulares. Requisitos: - El ángulo deberá ingresarse como un dato aleatorio. - La magnitud se ingresará como un dato fijo. - Agregar controles para ajustar un límite superior del ángulo hasta 360 grados - Agregar controles para ajustar un límite inferir del ángulo hasta 0 grados - Agregar Indicadores para ver los valores del ángulo de entrada y las salidas X y Y. - Validar para que el programa ignore valores mayores a 360 grados y menores a 0 grados. - Cree un subvi para la parte del programa que genere números aleatorios entre el rango máximo y mínimo. También muestre los valores numéricos de los tres datos.

60 PRACTICA No. 1 Solución a la Práctica No. 1

61 PRACTICA No. 1 Sub-VI del ejercicio No. 2 Actividad complementaria - Agregue los textos de ayuda del subvi que creó (Label, Caption y Tips). - Edite un nuevo icono para el subvi. - Desarrolle un nuevo programa donde utilice el subvi.