Práctica 5 de Informática Industrial

Transcripción

1 ntrada digital con la tarjeta DQ NI-USB l objetivo de la práctica es crear un programa que configure y programe la tarjeta de adquisición de datos NI USB-6008 para que lea el valor de una de sus entradas digitales. R ecordemos que cualquier proceso industrial está formado por: La tarjeta de adquisición de datos (NI USB-6008 en nuestro caso), los diferentes sensores y actuadores (temperatura, presión, relés, etc..) y por último por la aplicación informática que controlará todo el proceso (este será nuestro trabajo). P ara facilitar la realización de las prácticas, los técnicos de laboratorio de la Universidad Politécnica de Valencia han diseñado una placa que conecta directamente las entradas y salidas de la tarjeta NI USB-6008 a los distintos componentes (sensores) que van a utilizarse en las prácticas de la asignatura. n la figura 1 puede verse esta placa, en la parte posterior está soldada la tarjeta de adquisición de datos NI USB-6008 y en la parte frontal hay tres grupos de componentes. n primer lugar hay un conector de tres pines que está preparado para recibir un sensor de temperatura (puede verse montado en la figura). Justo al lado, hay dos pulsadores que se utilizarán para simular las entradas digitales y dos leds que se utilizarán para simular las salidas digitales. n caso de disponer sólo de la tarjeta NI USB-6008 Figura 1. Placa utilizada con los componentes. los alumnos pueden montar los componentes por separado sobre una placa de prototipos. De todos modos esta placa facilita el trabajo ya que hace innecesario el tiempo de montaje de los componentes. n la vida real las señales digitales las generan los sensores, pero en las prácticas utilizamos los pulsadores para simularlas. Cuando se suelta/presiona el pulsador, se está enviando una señal lógica (0/1) a la entrada de la tarjeta. n la vida real un ejemplo podría ser un detector de rebose de un depósito de líquido. P ara realizar la práctica necesitamos un ordenador PC Compatible, el entorno de desarrollo C++ Builder, la tarjeta de adquisición de datos NI USB-6008, un pulsador/interruptor, una resistencia (2K2), una regleta y un destornillador. l objetivo principal del programa es leer el estado de una de las entradas digitales de la tarjeta. Para ello vamos a utilizar un pulsador que va a simular el funcionamiento del sensor digital de rebose del depósito de líquidos. Cuando se presione el pulsador, se aplicará una señal lógica (0) en una de las entradas digitales de la tarjeta NI USB-6008 (entradas compatibles TTL). La configuración del montaje puede verse en la siguiente figura: 0 (0V) = Hay rebose. 1 (5V) = No hay rebose. Figura 2. squema de conexión de los pulsadores. Los profesores de Informática Industrial Universidad Politecnica de Valencia DISC TSID v erratas a: lescolar@disca.upv.es Página 1

2 ntrada digital con la tarjeta DQ NI-USB n el esquema de la figura 2 puedes ver que el sensor está conectado a la tarjeta por el puerto P1.0, que es el pin 0 del puerto 1. l sensor de rebose funciona del siguiente modo: cuando el interruptor está abierto, la alimentación llega directamente al puerto de la tarjeta, es decir le llega un 1 lógico (+5V) y ésto significa que no hay rebose. Cuando el interruptor está cerrado, el circuito se conecta a masa y entrega un 0 (0V) a la tarjeta por el puerto, ésto significa que hay rebose. Cuando leamos desde el programa el valor del puerto de la tarjeta tendremos que mostrar en pantalla un mensaje u otro en función de este valor. n la siguiente figura podemos ver un esquema de como quedaría el montaje de la práctica: Figura 4. Un nuevo proyecto en Builder. U pulsador regleta R 2K2 n proyecto almacena toda la información necesaria para el programa que vamos a crear: código, unidades, formularios, librerías, etc...lo importante es guardar el proyecto antes de seguir. Primero crea una carpeta en tu PC donde guardarás la información del proyecto. Para guardarlo, haz clic en "rchivo/guardar proyecto" o "File/Save project" si trabajas con la versión en inglés (véase figura 5). Figura 3. Conexión de los componentes a la tarjeta. L o siguiente que haremos es usar el entorno de programación Borland C++ Builder. l arrancarlo lo primero que vemos es el interfaz de usuario con las barras de herramientas y un formulario nuevo vacío. Si te fijas en la barra de título de la aplicación, pone "C++ Builder6 Project1", esto significa que se ha creado un proyecto (véase figura 4). Figura 5. Guardando el proyecto. Los profesores de Informática Industrial Universidad Politecnica de Valencia DISC TSID v erratas a: lescolar@disca.upv.es Página 2

3 ntrada digital con la tarjeta DQ NI-USB B orland te preguntará dos cosas, primero el nombre de la unidad (véase figura 6) y después el nombre del proyecto (véase figura 7). Por defecto Borland propone los nombres que puedes ver en la figura, pero vamos a cambiarlos, pondremos los nuevos que puedes ver en las figuras. Recuerda crear un directorio nuevo para almacenar todo el proyecto. P ara poder usar la tarjeta debemos incluir la librería NIDQmx en el proyecto. Veamos como hacerlo. ccede al menú "Vista/Organizador de proyectos" o "View/Project Manager" si trabajas con la versión en inglés (véase figura 8). Cambia el nombre de la unidad UPrincipal Figura 8 bre el organizador de proyectos. Figura 6. Guarda la unidad del proyecto con otro nombre. NOT: Ten en cuenta que el nombre de las unidades y proyectos no admiten acentos. n la siguiente ventana puedes ver todos los componentes del proyecto actual, haz clic con el botón derecho sobre el archivo ejecutable (Practica5.exe) y selecciona "dd" (véase figura 9). Cambia el nombre del proyecto Practica6 Figura 7. Guardando el proyecto con otro nombre. Figura 9. ñadiendo la librería al proyecto. Los profesores de Informática Industrial Universidad Politecnica de Valencia DISC TSID v erratas a: lescolar@disca.upv.es Página 3

4 ntrada digital con la tarjeta DQ NI-USB l siguiente paso es buscar el archivo de librería y seleccionarlo (véase figura 10). Cambia el tipo de archivo a librería (flecha de abajo en la figura 10), de otro modo no podrás ver el archivo. Una vez seleccionado, acepta y Borland lo integrará en tu proyecto. Podrás verlo como un elemento nuevo en la lista que aparece en el organizador de proyectos (véase figura 11). partir de este momento ya podemos utilizar cualquiera de las funciones que pone a nuestra disposición la tarjeta de adquisición NI USB hora vamos a diseñar la parte gráfica de la aplicación, vamos a incluir dos botones y una etiqueta. Veamos como hacerlo paso a paso. P ero antes de nada copia los dos archivos de librería NIDQmx.lib y NIDQmx.h al directorio en el que has guardado el proyecto, no basta con añadirlo desde el gestor de proyectos, tiene que estar físicamente en el mismo lugar que el programa. P ara incluir los dos botones utiliza la herramienta botón de la barra de herramientas del compilador (véase figura 12). Haz clic en la herramienta botón una vez y haz clic en la posición del formulario donde quieras situarlo, no te preocupes por la posición, más tarde podrás moverlo a otro lugar. Ya tenemos un botón. Figura 10. Selecciona el archico de librería NIDQmx.lib Comprueba desde el menú View/Project Manager que la librería se ha añadido correctamente: Figura 12. Herramienta añadir botón al formulario. Figura 11. Librería añadida correctamente. hora vamos a añadir un segundo botón. l procedimiento será el mismo, utilizando la herramienta botón de la barra de herramientas. Sitúa el nuevo botón junto al creado anteriormente (véase figura 13). También necesitaremos un lugar para que el programa nos muestre información, lo haremos con una etiqueta. Los profesores de Informática Industrial Universidad Politecnica de Valencia DISC TSID v erratas a: lescolar@disca.upv.es Página 4

5 ntrada digital con la tarjeta DQ NI-USB L Figura 13. Los dos botones ya insertados en el formulario. hora vamos a añadir una etiqueta utilizando la herramienta etiqueta, es un icono con una "" mayúscula justo al lado del icono del botón. Haz clic en el icono etiqueta y haz clic en la zona del formulario donde quieras situar dicha etiqueta. Cuando lo hayas hecho tu formulario tendrá tres elementos: dos botones y una etiqueta (véase figura 14). a idea de cambiar el nombre es que tengan más que ver con la función que les asignaremos en nuestro programa más adelante y así aprenderemos más sobre las propiedades de los objetos. Veamos con detalle como cambiar el nombre del primer botón y te quedará como ejercicio hacer lo mismo con el segundo botón y la etiqueta. l procedimiento es sencillo, primero haz clic sobre el botón para seleccionarlo (quedará resaltado con pequeños cuadrados en los extremos). ctiva el "Inspector de Propiedades" (View/Object Inspector), para ver las propiedades del objeto. Busca la propiedad: "Name" y escribe: "BIniciar" (véase figura 15). Botón seleccionado Figura 14. Los tres elementos situados en el formulario. C omo puedes ver nuestra aplicación sólo tiene terminada la parte gráfica, no hay nada más detrás, es decir, si ahora compilamos, lo único que veremos será una ventana con dos botones en los que podemos hacer clic pero no sucederá absolutamente nada. No hay definido ningún código que se active cuando alguno es pulsado. Tendremos que escribir el código asociado a cada botón y también definir los mensajes que se mostrarán en la etiqueta, pero nos queda algo más, te habrás dado cuenta que los botones y la etiqueta tienen nombres por defecto y nada significativos (Button1, Button2, Label1, etc..), mejor vamos a rebautizarlos. Propiedades del botón Figura 15. Cambiando el nombre al objeto botón. hora al botón 2 ponle de nombre: "BLeerstadoRebose" y a la etiqueta ponle de nombre: "Lstado". Nota: La propiedad "Name" es el nombre de pila para el objeto que aparecerá en el código. La propiedad "Caption" es tan sólo un alias para mostrar en pantalla y que no será utilizado en el código. Los profesores de Informática Industrial Universidad Politecnica de Valencia DISC TSID v erratas a: lescolar@disca.upv.es Página 5

6 ntrada digital con la tarjeta DQ NI-USB C omo resultado del cambio de nombre, en el formulario podemos ver los tres objetos con los nuevos nombres. n este caso, no hemos cambiado la propiedad "Caption" y por ello en pantalla aparece el texto asignado en "Name", pero si has cambiado la propiedad "Caption", entonces el texto de tus botones no coincidirá con la figura 16. l código copiado, son tres instrucciones, 'BIniciar->nabled = false;' hace que el botón "BIniciar" se desactive (como cuando en Windows una opción del menú está en gris) para que no pueda pulsarse. Para ello se utiliza la propiedad "nabled". Si quisiéramos activar el botón habría que poner "true". La segunda instrucción: 'process_init();' llama a una función externa que se encarga de 'despertar' la tarjeta, inicializándola y comprobando que no haya errores. sta función todavía no la hemos copiado, veremos más adelante como incluirla y donde. La tercera instrucción que se ejecutará es: 'BLeerstadoRebose->nabled = true;' que activa el segundo botón con la misma propiedad. Figura 16. Puede verse los nuevos nombres de los objetos. hora copia el código para el segundo botón. s el mismo procedimiento, haz doble clic en el segundo botón y copia el código que puedes ver detallado en la figura siguiente: s momento de escribir la funcionalidad de cada botón. l primer botón "BIniciar" incluirá una llamada a la función que inicia la tarjeta. Para asociar código al botón, tan sólo hay que hacer doble clic sobre el mismo, Borland abrirá una nueva ventana en la que podrás copiar el código necesario. Puedes verlo en la figura siguiente: Copia este código Figura 18. Código asociado al segundo botón. C Copia este código Figura 17. Código asociado al primer botón "BIniciar". uando haces doble clic en un botón para asociar código, Borland sólo muestra la cabecera de la función (puedes verla subrayada en las figuras 17 y 18) y las llaves que delimitan el lugar donde insertarás el código. Fíjate bien en la cabecera, siempre aparece el nombre que le dimos al objeto (BIniciar, BLeerstadoRebose) junto al evento que activa la función, en este caso 'Clic'. Los profesores de Informática Industrial Universidad Politecnica de Valencia DISC TSID v erratas a: lescolar@disca.upv.es Página 6

7 ntrada digital con la tarjeta DQ NI-USB N ecesitamos añadir una nueva unidad en nuestro programa. Las unidades permiten separar el código, organizando las funciones por categorías. grosso modo es como organizar un armario, las cosas pequeñas en un sitio y las grandes en otro. Por ejemplo en el caso de un proyecto industrial, el programa tendrá un módulo en el que estarán las funciones que utilizan la tarjeta de adquisición, otro módulo para las funciones estadísticas, otro para las funciones del interfaz gráfico, etc. Para crear un módulo nuevo utiliza el menú "File/New/Unit" (véase la figura 19). n esta nueva unidad "process" vamos a copiar la función de inicialización de la tarjeta "process_init()". Una unidad está formada por dos bloques. n nuestro caso, la cabecera es "process.h" y el cuerpo es "process.cpp". n la cabecera se copia la definición de todas las funciones que se va a incluir y en el cuerpo se copia la función completa. l hecho de incluir sólo la definición en la cabecera sirve para dar publicidad a las demás unidades, es como anunciar en voz alta: "tengo estas funciones disponibles...", por eso es importante siempre definirlas en la cabecera. Si la función está escrita en el cuerpo pero se nos olvida 'anunciarla' en la cabecera, es como si no existiera, ningún módulo podrá verla. Suele ser un error habitual. H Figura 19. Creando una nueva unidad. Cuando se crea una unidad, Borland le pone un nombre por defecto: Unit1, Unit2 (véase figura 20). Haz clic en la pestaña de la unidad y desde "File/Save" la puedes guardar y al mismo tiempo le pones el nombre: "process.cpp". az clic en la pestaña correspondiente a la unidad "process" (en la parte superior de la ventana de la figura 21) y haz clic en la cabecera "process.h" (en la parte inferior de la ventana) para incluir la definición de la función. Puedes ver en la figura 21 que se ha incluido la definición de la función 'void process_init(void)' y se ha definido dos variables para utilizar en el programa, una entera y un enumerado. Para que otras unidades puedan acceder a esta función hay que poner una instrucción en el resto de los módulos, de este modo pueden rastrear funciones en otros módulos: #include "process.h" Partes de una unidad: - cabecera (.h) - cuerpo (.cpp) Haz clic en la pestaña de la unidad Guárdala desde "File/Save" Figura 20. Cambia el nombre de las nuevas unidades. Figura 21. Una unidad: Cabecera y cuerpo. Los profesores de Informática Industrial Universidad Politecnica de Valencia DISC TSID v erratas a: lescolar@disca.upv.es Página 7

8 ntrada digital con la tarjeta DQ NI-USB hora que ya está definida la función en el encabezado del módulo: 'process.h' ya sólo queda escribir el código en el cuerpo del módulo: 'process.cpp'. Haz clic en la pestaña del módulo 'process' en la parte superior de la ventana y después haz clic en el cuerpo del módulo 'process.cpp' (parte inferior de la ventana). scribe dentro este código y evita incluir dos veces la instrucción que incluye el módulo (#include "process.h"), ya que puede generar errores durante la compilación. sí debe quedar: l número que aparezca en tu PC Se utiliza el puerto 0 sta función prepara la tarjeta NI USB-6008 para empezar a trabajar. sta función lee el sensor conectado al puerto 0 de la tarjeta. Los profesores de Informática Industrial Universidad Politecnica de Valencia DISC TSID v erratas a: lescolar@disca.upv.es Página 8

9 ntrada digital con la tarjeta DQ NI-USB U na vez que compiles el proyecto, si no hay errores, podrás ver la aplicación funcionando en pantalla (véase figura 22). Si se produce algún error revisa bien la sintaxis del código, los puntos y coma al final de las instrucciones, etc. Lo primero es iniciar la tarjeta, pulsa el botón 'BIniciar' para que la tarjeta se active. Si pulsas el botón 'BLeerstadoRebose' antes de iniciar la tarjeta, el programa dará un error. 1 ste programa funciona comprobando el estado del sensor, pero el modo en el que lo hace es por consulta. Lo que quiere decir es que sólo cuando el usuario hace clic en el botón 'BLeerstadoRebose' el programa leerá el sensor. Si el estado del sensor cambia y el usuario no ha pulsado el botón para leer, no sucederá nada y ese evento no será registrado. hora dejemos pulsado el botón de la tarjeta y hagamos clic en el botón 'BLeerstadoRebose', podrás comprobar que cambia el mensaje en la pantalla. l cambio de color es una opción que se deja planteada como ejercicio (véase figura 24). 2 Figura 22. plicación funcionando. L o ideal es no permitir que se pulse el botón 'BLeerstadoRebose' hasta que se haya pulsado el botón 'BIniciar'. sto puedes hacerlo cambiando la propiedad 'nabled' de este botón. n la figura 23 puedes ver esta propiedad. Se propone como ejercicio escribir el código necesario para que inicialmente sólo aparezca activado el botón 'BIniciar' y cuando se haya hecho clic en este botón, 'BLeerstadoRebose' se active, desactivando 'BIniciar' de nuevo. Figura 24. La aplicación detecta el cambio del sensor. l siguiente paso será añadir un temporizador al programa. Lo que conseguimos con este dispositivo es que el programa compruebe el sensor automáticamente a intervalos regulares. s como una alarma que se dispara continuamente y ejecuta un fragmento de código. l objeto "Timer" puedes encontrarlo en la barra de herramientas "System" (véase figura 25). La propiedad se cambia: Form1->BIniciar->nabled=false; Figura 23. Desactivar un botón con la propiedad 'nabled'. Figura 25. lemento "Timer" en la barra de herramientas. Los profesores de Informática Industrial Universidad Politecnica de Valencia DISC TSID v erratas a: lescolar@disca.upv.es Página 9

10 ntrada digital con la tarjeta DQ NI-USB hora lo que debemos hacer es insertar el objeto temporizador al formulario. Para ello primero activa la barra de herramientas 'System' y haz clic en el icono "Timer" (véase figura 25) y una vez hecho, haz clic de nuevo en cualquier lugar del formulario para insertar el temporizador. Podrás ver que aparece un pequeño relojito (véase figura 26). De momento no hace nada, debemos asociar una función a este temporizador para que sea de utilidad. l siguiente paso será asociar la función que ejecutará el temporizador. s muy sencillo porque Borland lo hace casi todo por nosotros, sólo hay que hacer doble clic en el icono del temporizador y se abrirá una ventana en la que podrás escribir el código (véase figura 28). Figura 28. sociando código al temporizador. Figura 26. Temporizador insertado en el formulario. l temporizador hace que una determinada tarea se repita a intervalos de tiempo. ste tiempo lo decidimos nosotros. Para el caso del sensor, bastaría con que se compruebe cada medio segundo, de modo, que tendrá el valor 500 milisegundos (véase la figura 27). Figura 27. justando el valor del temporizador. n la figura anterior puedes ver que Borland C++ crea la definición de la función y las llaves. Donde aparece la flecha naranja es donde hay que escribir el código, que en este caso hace lo mismo que el botón "BLeerstadoRebose". l programa leerá sensor cuando el usuario haga clic en el botón (modo manual) y también cada medio segundo gracias al temporizador (modo automático). Puedes ver cómo quedaría el código en la figura 29. También he incluido el código para cambiar el color de la etiqueta. Se propone como ejercicio que se pueda elegir entre modo manual y modo automático. Figura 29. Código asociado al temporizador. Los profesores de Informática Industrial Universidad Politecnica de Valencia DISC TSID v erratas a: lescolar@disca.upv.es Página 1