Práctica 7 Ambiente de programación y operaciones básicas en LabVIEW

Transcripción

1 Práctica 7 Ambiente de programación y operaciones básicas en LabVIEW Objetivo de la práctica Al terminar esta práctica, el discente será capaz de: Conocer las tres partes de un.vi, conocer las tres paletas de funciones, conocer cómo en LabVIEW la información es transferida dentro del programa, distinguir entre controles e indicadores en el panel frontal y el diagrama de bloques y, crear un subvi de dos maneras distintas. Material: Computadora con LabVIEW Profesional versión 8.0 en adelante (preferentemente 8.6) Introducción En esta sesión se realizarán ejercicios de reconocimiento acerca del ambiente de programación LabVIEW. Además generará un Instrumento Virtual (.VI) sencillo donde incorporará operaciones básicas de dicho programa. En último término, convertirá dicho instrumento virtual en un sub-instrumento virtual (subvi). Marco teórico LabVIEW es un ambiente gráfico de programación que utiliza íconos en lugar de líneas de código tradicional para realizar 1

2 aplicaciones. A diferencia de los lenguajes de programación de texto convencionales donde las instrucciones determinan la ejecución del programa, en LabVIEW se utiliza la programación gráfica, donde el flujo de la información determina la ejecución del programa. Figura 1.- LabVIEW de National Instruments En LabVIEW se genera una interfase gráfica mediante varias herramientas y objetos. A la interfase gráfica se le conoce como panel frontal. El código se agrega utilizando representaciones gráficas de funciones para controlar el los objetos del panel frontal. El diagrama de bloques contiene dicho código. Los programas en LabVIEW se conocen como instrumentos virtuales, o VI s, esto porque asemejan instrumentos reales en operación y funcionamiento. Cada VI utiliza funciones que manipula entradas del usuario ú otra fuente, ya sea para procesar dicha información o, para generar registros de los resultados. Un VI contiene tres componentes: El panel frontal.- Este componente es el principal y opera como la interfase del usuario. El diagrama a bloques.- Contiene la programación gráfica del proceso a realizar en el VI. El plano de íconos y conectores.- Muestra el VI y las posibles entradas y salidas del mismo. Este elemento puede ser utilizado dentro de otro VI, y se le llama subvi. El panel frontal es la interfase del usuario con el VI. El panel frontal se construye con indicadores y controles, los cuales tienen la función de presentar y recibir información. 2

3 Los controles son perillas, botones, interruptores, etcétera. Los indicadores son LEDs, gráficas, es decir, todo lo que presente información. Figura 2.- El panel frontal Después de generar el panel frontal, se agrega el código o funciones que realizará el VI. El diagrama de bloques contiene funciones o estructuras de librerías internas (o subvis) de LabVIEW o propias. Figura 3.- El diagrama a bloques 3

4 LabVIEW proporciona paletas de herramientas necesarias para realizar ediciones propias de algunas funciones. La paleta de herramientas se encuentra en el panel frontal así como en el diagrama a bloques. Una herramienta es un modo especial donde el cursor toma una forma especial. Cuando se selecciona una herramienta, el ícono del cursor cambia al ícono de herramienta. Se utilizan las herramientas para modificar objetos que se encuentren en el panel frontal y el diagrama a bloques. Las paletas son diferentes dependiendo de la ventana donde se encuentren. La paleta de control solo se encuentra en el panel frontal. La paleta de control contiene los controles e indicadores que se utilizan para crear el panel frontal. Para observar la paleta de control, presione el botón derecho del ratón. La paleta de funciones solo se observa en el diagrama a bloques. La paleta de funciones contiene las VIs y las operaciones que se utilizan para crear el diagrama a bloques. Al presionar el botón derecho en el diagrama a bloques se presentará la paleta de funciones. Programación en Flujo de Datos LabVIEW cuenta con un modelo de programación de flujo de datos para crear VIs. Un nodo en el diagrama de bloques se ejecuta cuando todas las entradas están presentes. Cuando un nodo termina de ejecutar una operación, proporciona información a su salida y pasa esa información al siguiente nodo siguiendo el flujo de programación. Creando subvis Después de construir un VI y crear un ícono y su configuración de conexión, es posible utilizar dicho VI en otro. Un VI llamado desde otro VI se le conoce como subvi. Un subvi es equivalente en a una subrutina en los lenguajes de texto. 4

5 Para poder utilizar un subvi, es necesario generar un control de nodos. El control de nodos es un conjunto de terminales que corresponde a los controles e indicadores de ese VI, similar a los parámetros de una función en los lenguajes de textos. El control de nodos define las entradas y salidas que se pueden conectar para poder ser utilizado por la subvi. Las conexiones se definen utilizando controles o indicadores en el panel frontal que serán asignados a cada terminal del control de nodos. Para definir dichas conexiones, se deberá presionar el botón derecho del ratón en la esquina superior derecha de la pantalla del panel frontal y seleccionar Show Connector. Aparecerá un control de nodos como el de la figura 4. El control de nodos reemplazará al ícono anterior. Cada uno de los cuadros en representa una terminal y se utilizan para asignar entradas y salidas. Figura 4.- Posibles terminales del VI El control de nodos cuenta con 28 terminales como máximo, por lo que si su panel frontal contiene más de 28 controles e indicadores, será necesario agrupar algunos y asignar a esa terminar completa. Figura 5.- Patrones de terminales Si se desea una configuración diferente para el VI, presione el botón derecho del ratón y seleccione Patterns. Esto permite adecuar cada VI a las necesidades del usuario. 5

6 Asignando entradas y salidas requeridas, recomendadas y opcionales Es recomendable establecer las terminales que deben estar siempre conectadas para que el usuario no omita alguna. Es posible señalar las terminales que se recomiendan utilizar, además de las necesarias y las opcionales. Para terminales de entrada, requerida significa que la terminal del VI debe estar conectada para que opere. Si dicha terminal no se encuentra conectada, el VI no podrá funcionar. La opción de requerida solamente es válida para entradas, no así para salidas. Para terminales de entrada y salida, la opción de recomendada permite que dicho VI opere, no sin antes señalar mediante un mensaje de precaución que dicha entrada no se encuentra conectada. La opción de opcional permite que se ejecute dicho VI sin mostrar ninguna señal o mensaje de precaución. Cuando se crea un subvi, es posible (recomendable) crear un ícono para dicho subvi. De esta manera se contará con una imagen alusiva a la función del VI. Para crear íconos diferentes a los que nos proporciona de manera predeterminada LabVIEW, es necesario colocarse sobre el símbolo de ícono en la parte superior derecha del panel frontal ó diagrama a bloques, presionar el botón derecho del ratón y seleccionar la opción Edit Icon. Otra manera de realizar dicha operación es colocarse sobre dicho ícono en el panel frontal y presionar dos veces el botón izquierdo del ratón. Figura 6.- Editor de ícono 6

7 Una de las ventajas de crear VIs propios es la de poder colocar imágenes referentes a dicha operación. Es posible tomar una imagen desde los archivos y colocarla en la esquina superior derecha del panel frontal. LabVIEW convertirá dicha imagen (gráfico) en un ícono apropiado para la presentación. Cada VI se representa por un ícono en la parte superior derecha del panel frontal y puede ser mediante gráficos, imágenes, texto, o combinaciones entre ellos. También es posible crear un subvi utilizando solo secciones y no todo el VI. Para realizar esta tarea se selecciona el fragmento de código a convertir y se utiliza en el menú principal la opción de crear un subvi (Edit Create SubVI). Para empezar, se realizarán VIs simples con los cuales se practicará lo antes explicado. Dichos VIs ayudarán a comprender cómo es que LabVIEW opera. Desarrollo El primer VI que se realizará es una conversión entre Fahrenheit a grados centígrados. Dicha conversión señala que los grados centígrados son iguales a: F 32 C 1.8 Ecuación 1.- Grados Fahrenheit a centígrados 1) Como punto inicial se ejecuta LabVIEW. Cuando aparezca la ventana de presentación, se selecciona Blank VI 2) Cuando aparezca el panel frontal, presionar el botón derecho del ratón para tener acceso a la herramienta de control y crear un control numérico. 7

8 a) En la herramienta de control, seleccionar Modern Numeric Numeric control. Colocar el control numérico en el panel frontal. Figura 7.- Selección del control numérico b) Nombrar el control numérico con Grados Fahrenheit. Esto se realiza después de colocar el control ó, presionando dos veces con el botón izquierdo sobe el nombre asignado por LabVIEW. 3) Crear un indicador numérico. a) En la herramienta de control, seleccionar Modern Numeric Numeric Indicator. Colocar el indicador numérico en el panel frontal. b) Nombrar el indicador numérico Grados Centígrados. Figura 8.- Formato de panel frontal para conversión de temperatura 4) Seleccione el diagrama a bloques. Lo puede realizar utilizando la opción Window Show Diagram; lo puede hacer presionando sobre el diagrama sismo con el ratón ó, puede utilizar la combinación Ctrl+E. 8

9 5) Presione el botón derecho del ratón sobre el diagrama a bloques. Seleccione las funciones de dividir y restar que se encuentran en la paleta de funciones Functions Programming Numeric. Coloque las funciones en el diagrama a bloques. Figura 9.- Funciones de división y sustracción 6) El siguiente paso es generar constantes. Una forma es utilizando la paleta de funciones Programming Numeric Numeric Constant. Otra manera es posicionándose sobre uno de los nodos del elemento en cuestión, presionar el botón derecho del ratón y escoger Create constant. Cuando tenga las dos constantes, escriba 1.8 para la división y 32 para la sustracción. 7) Una cada entrada con su correspondiente salida (constantes, operaciones, salidas, entradas). Para unirlas simplemente coloque el cursor sobre un nodo y arrastre hasta realizar una conexión con otro (las conexiones pueden ser dobladas de acuerdo a las necesidades). Figura 10.- Creando una constante y conexiones 9

10 8) Guarde el VI con el nombre de convertidor Fahrenheit a centígrados.vi 9) Colóquese en el panel frontal y escriba en el apartado grados Fahrenheit el número 32 y observe la salida en el indicador de grados centígrados. Para observar el VI trabajar es necesario presionar la flecha RUN. También es posible mediante Operate RUN, ó Ctrl+R. Realice las siguientes conversiones: 78, 90 y ) Presione sobre el ícono en la parte superior derecha del panel frontal y seleccione Edit Icon. Figura 11.- Creando ícono para VI 11) Borre el ícono predeterminado por LabVIEW (Edit Clear) para limpiar el área del ícono. Figura 12.- Borrando el ícono preterminado 10

11 12) Genere el siguiente ícono de la siguiente figura Figura 13.- Nombrando el VI a) Utilice la opción de escritura (la letra A en el menú de la izquierda) para redactar F C. b) Para cambiar el color, formato de letra, tamaño, y demás propiedades, presione dos veces sobre la letra A con el botón izquierdo del ratón. 13) Una vez creado el VI, se asignarán entradas y salidas para dicho elemento. Para esto se coloca el cursor sobre el ícono recién creado y se presiona el botón derecho del ratón y se selecciona Show Connector. Figura 14.- Configuración del VI a) Seleccione la opción Patterns y tome el patrón de una entrada-una salida. El ícono cambiará de F C a un bloque partido a la mitad. 11

12 Figura 15.- Creando patrón de terminales b) Colóquese sobre el ícono, específicamente la del lado izquierdo. Presione sobre esa parte y cambiará a color negro. El cursor cambiará a un carrete, lo cual es la herramienta para conectar. Coloque el cursor sobre el control Grados Fahrenheit y presione el botón izquierdo. Ahora la terminal toma un color naranja (naranja porque el tipo de dato es de doble precisión y es naranja). Repita para la otra terminal con el indicador Grados Centígrados. 14) Parte importante de los VIs es la ayuda que proporciona a los usuarios para determinar como opera. Esto se logra activando la ayuda de LabVIEW. Si se ha creado un VI, solamente el creador sabe para qué sirve y cómo debe conectarse. Es por esta razón que se recomienda generar documentación para la ayuda del VI en cuestión. a) Colóquese sobre el ícono y presione el botón derecho, seleccione VI Properties. La ventana proporciona una serie de opciones. Una de ellas es Category Documentation. Escriba en el espacio VI description lo que se presenta en la figura

13 Figura 16.- Asignando la descripción del VI b) Presione OK después de haber escrito la descripción del VI. 15) Presione el botón de signo de interrogación (a un lado del ícono) y coloque el cursor sobre el ícono. Deberá aparecer la ventana de ayuda para el VI creado. Figura 17.- Ayuda contextual para el VI 16) Guarde el VI (File Save). 17) Cierre el VI (File Close). 13

14 En el siguiente ejercicio se plantea un VI capaz de resolver la pendiente de una recta. Para resolver la pendiente de una recta se recordará la ecuación que rige dicho comportamiento: y y m x x Ecuación 2.- Pendiente de una recta donde (x 1,y 1 ) como (x 2, y 2 ) son coordenadas de dicha recta. 1) Utilizando la información proporcionada durante el primer VI genere el siguiente panel frontal: Figura 18.- Panel Frontal pendiente de una recta 2) Después de crear el panel frontal, genere el siguiente diagrama a bloques (recuerde presionar Crtl+E o seleccionar el diagrama a bloques). Figura 19.- Diagrama a bloques para calcular la pendiente de una recta 14

15 3) Utilizando el botón izquierdo del ratón (y manteniendo presionado), arrastre el cursor desde la etiqueta Y2 hasta la etiqueta Pendiente para seleccionar todo el VI. Figura 20.- Seleccionando el VI para crear un subvi 4) Cree un subvi de el área seleccionada utilizando Edit Create SubVI Figura 21.- SubVI pendiente de una recta 5) Presione dos veces el botón izquierdo del ratón sobre el ícono creado por el subvi (es el ícono que se encuentra en el centro de la figura 21) y observe el nuevo VI. 6) Guarde el subvi como pendiente de una recta (File Save). 15

16 Tarea: Con el conocimiento adquirido en esta práctica, genere dos VIs: el primero tendrá como función convertir millas a kilómetros (utilice Panel frontal Modern Numeric Gauge y Knob). Puede cambiar las escalas del indicador seleccionando los valores máximos y mínimos presionando dos veces el botón izquierdo del ratón sobre ellos. Genere una calculadora que pueda sumar, restar, multiplicar, dividir y realizar un promedio de dos números que serán introducidos por el usuario. Presentar cada resultado en el panel frontal. Preguntas 1) Qué es un VI? 2) Cuáles son los tres componentes principales de un VI? Describa cada uno de ellos. 3) Cuáles son las tres paletas? Describa cada una de ellas. 4) Cómo la información se transfiere en LabVIEW? 5) Cómo puede saber si se trata de un control o indicador en el panel frontal? Y en el diagrama a bloques? 6) Explique los dos métodos de creación de un subvi. 16