S minario Hans-On
Introducción a LabVIEW 20 9 y las mediciones computariza as.
Edición Septiembre 2009
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Contenido Slides con notas del presentador. Descripción general de Nation l Instruments.............................................................................................................. 1 Ejemplo #1: Abrir y ejecut r una aplicación ........................................................................................................5 Ejemplo #2: Graficar una señal simulada. ........................................................................................................... 11 Ejemplo #3: Tomar una m dición básica ............................................................................................................ 23 Ejemplo #4: Adición de an lisis y salidas digitales ......................................................................................... 34 Ejemplo #5: Escribir datos a un archivo con LabVIEW ................................................................................. 43 Próximos pasos............................................................................................................................. .......................................... 46 Programación Multinúcleo ...................................................................................................... .......................................... 51 Toolkits y módulos de LabVIE ........................................................................................... .......................................... 54
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Ejercicio 1. Abrir y ejecutar una ap icación Los ejercicios de hoy combin n la creación de una aplicación de monitor o de temperatura que escribirá los datos adquiridos en un archivo y la salida de una señal digital que indica alarma si la temperatura sobrepasa un niv l de umbral ajustable. Este ejercicio le da la oportu idad de observar lo que completará en la plicación final de hoy. También explorará elementos importantes del ambiente de LabVIEW. 1. Abra LabVIEW si a ún no lo ha hecho, haciendo clic des de Inicio»Todos los Programa»National I struments»LabVIEW 2009 .
Figura 1.1- Íconos de La VIEW desde el Menu Inicio y la barra de herramientas e rápido acceso.
Una vez que se cargó LabVIE , la ventana Getting Started window aparece:
Figura 1.2. Getting Started
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La ventana Getting Started w ndow de LabVIEW aparece cada vez que ab re LabVIEW como un asistente que le ayuda a abrir o crear nuevas aplicaciones. Adicionalmente uede usar los vínculos en la ventana Getting Started window para encontrar recursos de ayuda e línea y locales o abrir ejemplos de programas que le sirvan de referencia para un diseño de aplicac ión. 2. Abra el proyecto Intr to LabVIEW-DAQ Hands-on.lvproj desde la sección Open en la ventana Getting Starte Window o navegue presionando el link Bro se…. Una vez abierto, la ventana Intro to La VIEW-DAQ Hands-on Project Explorer luc como se muestra en la
Figura 1.3.
Figura 1.3- Proyect Explorer
La ventana Proyect Explorer provee una locación central para agregar dife rentes elementos a una aplicación que incluye código e LabVIEW y otros archivos como document os de Microsoft Word y Excel. Puede incluir cualquie archivo a una aplicación de LabVIEW así como crear carpetas y subcarpetas. En la Figura 1.3, se muestra que ya han sido creadas unas c rpetas como parte del ejemplo. 3. Expanda la carpeta Solutions en la ventana Proyect Explorer y abra el archivo 5-Write to File (Solution).vi ha iendo doble clic sobre el nombre de este archivo o clic derecho y seleccionando Open. Cada aplicación de LabVIEW está constituida d dos ventanas: • •
Panel frontal Front panel). Diagrama de loques (Block diagram).
La ventana de panel frontal e la interfaz con el usuario, mientras que la v entana de diagrama de bloques contiene el código qu controlará el funcionamiento de su aplicació . Puede cambiar entre ambas ventanas seleccionand Window»Show Block Diagram o Window»Show Front Panel. También puede hacerlo presi nando < Ctrl- E> desde el teclado o haciend clic en las ventanas si ambas son visibles en la panta la. 6 ©National Instruments Corpo ation
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Figura 1. . Panel frontal del archivo 5-Write to File (Solution).vi
Mueva el cursor sobre los dife entes objetos del panel frontal. Note que el c rsor cambia su forma a dedo índice cuando se sitúa so bre el botón de Stop y el editor de texto cuan o pasa sobre un campo de texto. De manera predeterminada, la selección automática de herramie tas o Automatic Tool Selection de LabVIEW cambi rá el cursor dependiendo de la operación a r alizar. También puede cambiar el tamaño de los obje tos. Cuando se posiciona sobre un objeto, a arecerán unos cuadros en el borde los cuales le ayudarán a expandir o contraer su tamaño. Trate de cambiar el tamaño de un par de objetos.
Figura 1.5. Botón de ST P en el panel frontal que muestra los cuadros que perm ten cambiar las
dimensiones de este objeto
4. Note la barra de men en la parte superior de la ventana. Discutir mos la mayoría de sus
elementos básicos en páginas posteriores y en ejercicios. Por aho a el más importante a revisar es el botón Run, que se encuentra en la esquina superior i quierda en la barra de menú. 7 ©National Instruments Corpo ation
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Figura 1.6. Botón Ru que muestra errores en el código (izquierda) o un códi o sin errores
Debe presionar el botón Run para arrancar cualquier aplicación de LabVI W. En la Figura 1.6 se muestra este botón en dos va iantes. La primera, el botón aparece con la fo rma de una flecha rota, esto indica que existen errores no resueltos en el código. La segunda, el botón con forma de una flecha uniforme, indica un cód go sin errores. Debido a que LabVIEW compila el código continuamente puede presionar ste botón en cualquier momento y si existen errores una lista le indicará cuáles son, así como rec mendaciones de cómo resolverlos 5.
Asegúrese de contar co n lo siguiente: Chasis de Com actDAQ encendido. Que esté conec ado a su computadora con un cable USB. Que los cuatro ódulos estén conectados correctamente en e l chasis. • • •
Ahora presione el botón R n en la aplicación de LabVIEW y observe qu la aplicación comienza a registrar datos de temp ratura provenientes del módulo conectado e la primera ranura del chasis de su CompactDAQ. Llame a su instructor si su aplicación no se está ejecutando como se ha descrito. Toque la terminal del termop r y observe que los valores en la gráfica ca biarán de acuerdo a la temperatura de su mano. Cambie el valor del control Alarm Level a difere tes valores y toque de nuevo la terminal del termopa r, tal que ésta temperatura se encuentre sobr y por debajo del valor que introdujiste en el panel fro ntal. Conforme la temperatura ca Level, observe el módulo NI modulo ha sido programada mayor que el nivel puesto en digital. Estas líneas podrían s dispositivo de 5V.
bia sobre y por debajo del nivel configura o en el control Alarm 472 en el chasis de CompactDAQ. Una línea e salida digital en este ara conducir una señal de 5V siempre y cua do la temperatura sea larm Level. Los LEDs de este modulo indican el estado de cada línea r conectadas a otro hardware, por ejemplo, n buzzer o algún otro
6. Presione el botón Stop en el panel frontal, una vez que haya termina o.
Cámbiase al diagrama de bloq es. 8 ©National Instruments Corpo ation
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Figura 1.7- Di grama de bloques del programa 5-Write to File (Solution).vi
La programación gráfica de abVIEW hace la ejecución de la aplicación intuitiva. En este caso, nuestra aplicación hace lo sigu iente: 1. Adquiere dato de temperatura utilizando el DAQ Assistant y los muestra en una
gráfica. 2. Compara los d tos adquiridos con un nivel de alarma. 3. Manda salidas e 0 o 5V al modulo de salida digital basado e la comparación hecha en 2. 4. Escriba los dat s adquiridos en un archivo. 7. Distribuya las ventana de panel frontal y diagrama de bloques tal q e ambas estén visibles en su monitor. Despu s navegue a Window»Tile Left and Right para ordenar el panel
frontal y el diagrama e bloques de una manera distribuida en su p ntalla. También puede hacer esto presionand la combinación de teclas desde su t clado. Observe que para cada objeto en el panel frontal, existe una terminal con diagrama de bloques. Las f nciones y cables en el diagrama de bloq (controles) y salidas (indica ores) en el panel frontal. En ejercicios f agregando objetos en el pan l frontal, se dará cuenta que las terminale creadas en el diagrama de blo ues.
l mismo nombre en el es conectan entradas turos, conforme vaya son automáticamente
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Pasos adicionales. 8. El sistema de ayuda
e LabVIEW es una magnífica manera par aprender LabVIEW y responder a pregunta de programación. Presione la tecla en el teclado para abrir el sistema de ayuda. Más asistencia puede ser encontrada desde el men LabVIEW » Help.
9. Dentro del menú Cont ents dentro de LabVIEW Help, expande Fu damentals» LabVIEW Environment y explore la información disponible, de clic en algún s bmenú para que se de
una idea de cómo está rganizado.
Figura 1.8- Ventana LabVIEW Help.
10. Tómase unos minutos ara explorar otros temas en el sistema de ay da. 11. De clic en la pestaña Search y trate de encontrar el análisis de funciones que podría
necesitar en sus aplica iones de trabajo.
Fin del Ejercicio 1
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Ejercicio : Graficar una señal si ulada. En este ejercicio repasará las bases del ambiente LabVIEW que ha aprend do hasta ahora. Creará una aplicación que simule una señal en LabVIEW y la muestre en una gráfica. 1. Abra un Blank VI (un rchivo VI Nuevo) desde la ventana Intro to abVIEW-DAQ Handson Project Explorer haciendo clic derecho sobre la carpeta Exercis s y seleccionando New »VI.
Figura 2.1- Abriendo un nuevo VI desde Proyect Explorer.
Figura 2.2- ista del panel frontal y el diagrama de bloques del nuev VI.
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2. Agregue un ciclo Whi e al diagrama de bloques. De clic derecho
n cualquier área libre dentro del diagrama d bloques para acceder a la paleta de funcion s ( Functions Palette) , y navegue hacia Prog amming» Structures» While Loop . De clic obre While Loop y se colocará automáticam nte en su cursor.
Figura 2.3- Colocando un ciclo While desde la paleta de funcione .
De clic y arrastre el puntero d iagonalmente hasta formar una estructura W ile del área que desee. Puede cambiar el tamaño de la estructura arrastrando cualquiera de las ca as para redimensionar que aparecen cada vez que ha es clic sobre los bordes de la estructura. 3. Otra manera en la q e puedes crear una estructura While presi onando desde el teclado y se abrirá una caja de diálogo llam da Quick Drop similar
a la que se muestra en la figura 2.4. Comience tecleando While loop y aparecerá un lista de los posibles objetos con esa descripción. De doble clic sobre este nombre y la estructura aparecerá en su cursor para usarlo en el diagrama de bloques.
Figu a 2.4- Colocando un ciclo While desde Quick Drop.
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4. La estructura While tie ne dos terminales en las esquinas inferiores izquierda y derecha.
Figura 2.5- Terminales de la estructura While.
La terminal más importante e esta estructura es la condición . Esta t erminal condicional se encuentra en la esquina inferi r derecha. Debido a que la estructura While se ejecutará hasta que le indiquen lo contrario, debemos proveer algún tipo de comando de paro tal q ue el ciclo no se ejecute indefinidamente. Not que el b tón Run colocado en la esquina superior der echa de la pantalla está en forma de flecha rota. LabV IEW no puede ejecutar una aplicación que c ntenga una estructura While con una terminal cond cional no cableada (difusa). Para nuestra aplicación, necesitaremos crear un botón de Stop para ue el usuario lo presione y pueda detener e l ciclo While y salir del programa. En el panel frontal, de clic dere cho en cualquier espacio libre para acceder a a paleta de controles (Controls Palette ) y navegue n Modern » Boolean » Stop Button. Al hace clic en Stop Button (Ver Figura 2.6).
Figura 2.6 Botón Stop desde la paleta de controles.
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De clic en el panel frontal en l gar donde desee colocar el botón. Agrande l botón Stop moviendo su cursor a uno de los bordes e éste objeto y arrastra las cajas para redime sionar. 5. Observe otra vez el diagrama de bloques. Note que la terminal del b tón Stop apareció. Esta
terminal actúa como el conector entre el panel frontal y el diagrama e bloques. De clic en la terminal de Stop y ar ástrela para colocarla cercana a la terminal de condición del ciclo While. 6. Mueva su cursor haci el borde derecho de la terminal Stop y n te que el borde de la
terminal parece ser i ntermitente y el cursor luce ahora como n carrete. Esta es la herramienta de cable do que le permite conectar diferentes obje tos en el diagrama de bloques. De clic en el borde de la terminal Stop y arrastre el curs r hasta llegar al borde izquierdo de la termin l condicional. El alambre ahora conecta la ter inal Stop y la terminal condicional.
Figur 2.7 Conexión entre la terminales Stop y condicional.
Ahora que tenemos una mane ra de salir del ciclo While, la forma de flecha rota del botón Run ha sido reemplazada por una flecha uniforme y la aplicación está lista para correr pero necesitará agregar más componentes al c digo para acompañar las tareas en este ejerci cio. 7. La otra terminal en la estructura While, el contador de iteraciones
, nos proporciona el número de veces que el ciclo While se ha ejecutando. Esta infor mación puede ser útil dependiendo de su apl icación, pero no la usaremos hoy, no es reque rido hacer algo con ella para que el programa ueda correr.
8.
Cree una señal simulada. Presione para e trar de nuevo a la caja de diálogo Quick Drop escriba Simulate Signal. De doble cli sobre Simulate Signal una vez que la vea ba o el cuadro donde escribio y automáticame te aparecerá Simulate Signal Express VI en su cursor.
Figura 2.8 reación de una señal simulada desde el cuadro Quick D op.
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9. De clic para colocar el Simulate Signal Express VI dentro de la estructura While y
aparecerá un cuadro d dialogo similar al que se muestra en la figura 2.9.
Figura 2.9- Ventana Configure Simulate Signal.
10. Cambie el tipo de señal, la amplitud, frecuencia (Hz), los valores de ffset y fase (deg) en la sección Signal y observe los cambios en Result Preview. Quite la selección en la caja Use signal type name en l sección Signal name y escriba Simulated Signal .
Una vez que hayas el gido la señal que quieres mostrar, presion OK . Simulate Signal Express VI ha sido ahora configurado basándose en las características que le has configurado. 11. Conecte la señal simulada a una gráfica. Cámbiase al panel frontal, abra la ventana Quick Drop y escriba la palabra chart. Coloque la que se llama Wavef rm Chart en el panel frontal en el lugar que prefiera. 12. Regrese al diagrama d bloques y mueva el icono de la gráfica dentro de la estructura While,
a la derecha de Simulate Signal Express VI. Conecte la salida de é ste a la terminal de la gráfica (Ver Figura 2.1 ). Note que la terminal de la gráfica cambia d e color el cual depende del tipo de dato que re ibe.
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Figura 2.10- Cone ión entre el Simulated Signal Express VI y la terminal de la gráfica.
13. Regrese al panel front l y corra el VI. La señal simulada que creo en l Express VI está ahora mostrándose en la grá ica. Presione el botón Stop cuando esté listo para continuar. 14. Agregue controles par ajustar la frecuencia y la amplitud de la señ l mientras el programa
esté corriendo. De cli derecho en un espacio libre en el panel fr ntal para acceder a la paleta de controles, encuentre el control knob (Modern»Numeric» nob) y colóquelo en el panel frontal. De doble clic en la etiqueta del Knob y cámbiela a Amp itud. 15. Repite el paso #13 pa a agregar otro Knob que ajuste la frecuenci . Cambie su etiqueta a Frecuencia . De doble clic en el máximo valor de la escala
y cámbialo a 50. Su diagrama de
bloques debe verse si ilar a la figura 2.11.
Figura 2.11- Vista del Panel Frontal.
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Figura 2.12- Vista del diagrama de bloques.
16. En el diagrama de bl ques, mueva los controles de Amplitud y F ecuencia dentro de la
estructura While y co éctalos a las entradas asociadas al Simulat Signal Express VI. Su diagrama de bloques d be lucir muy similar a la figura 2.12. 17. Corra el VI. Presione el botón Run y manipule la Amplitud y la recuencia. Note que la gráfica cambia de acuerdo a la señal. El eje Y de la gráfica se auto-aj usta para maximizar el tamaño de la señal ostrada. Para deshabilitar tal característica, de clic derecho en la gráfica y quite la selec ión a AutoScale Y .
Figur 2.13- Quitar la selección de la auto-escala en el eje Y.
Ahora puede cambiar los rang s superiores e inferiores en el eje Y haciendo clic en los números a lo lardo del eje escribiendo los n evos valores. 18. Para el VI presionando el botón STOP.
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Pasos adicionales. LabVIEW provee distintas he ramientas que pueden ayudarlo a desarroll r sus aplicaciones. Los próximos pasos le mostrarán ómo usar algunas de las más importantes her ramientas de asistencia a la programación. Herramienta Block Diagram Cleanup. 19. Usa la herramienta Block Diagram Cleanup para organizar su diagrama de bloques.
Conforme vas progra ando, y especialmente aprendiendo a progra ar en LabVIEW, no le encuentras siempre pensando en el diseño y la legibilidad. Esto puede resultar en un diagrama de bloques p bremente organizado. La herramienta Block Diagram Cleanup de LabVIEW le ayuda a organizar su código, haciendo más comprensible las funcio es que programo y a otros usuarios. Pre ione el icono de esta herramienta que se encuentra en la barra de menú.
Fi ura 2.14- Herramienta Block Diagram Cleanup.
Su diagrama de bloques deb estar ahora organizado, con cableados claros y una distribución espaciada de los elementos de código. Para personalizar cómo ésta erramienta organiza su código, cambie sus c racterísticas siguiendo la siguiente ruta: desde menú ools»Options… en la sección Category seleccioneBlock Diagram.
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Figura 2.15- Configuración personalizada de la herramienta Block Diagra
Cleanup.
Este menú le permite configur ar la longitud máxima de los cables, las estructuras, las funciones y el espaciamiento de las terminal s entre cada una y entre los bordes de su di grama de bloques. Clic en OK cuanto este listo para c ntinuar. Herramienta Highlight Exec tion. 20. Use la herramienta Hi hlight Execution para observar cómo corre su aplicación. Presione
el botón de ésta herra ienta en la barra de menú. Note que el icon en forma de bombilla luce como si ésta estuv iera encendida.
Figura 2.16-Herramienta Highlight Execution encendida.
21. Corra su aplicación co la herramienta Highlight Execution encendida. Presione el botón Run y observe como su código se ejecuta paso a paso. No es ne esario hacer esto para
aplicaciones simples, esta herramienta es un recurso poderoso
ara la localización de
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problemas en progra as complejos y determinar si su código s comporta de manera esperada. Herramienta Context Help. 22. Usa la herramienta
ontext Help para identificar detalles de objetos mientras está
programando. Presione este botón que se encuentra en la esquina superior derecha en el diagrama de bloques.
Figura 2.17-Herramienta Context Help.
23. Con la ventana de Co text Help activa, posicione su cursor sobre iferentes objetos en el diagrama de bloques y en el panel frontal del VI Simulate Signal to Graph.VI. Conforme lo va haciendo, observe que la ventana Context Help le proporcion detalles que incluyen
descripciones y diagra as de conexión.
Figura 2.18- Ventana Context Help refiriéndose al indicador Wavefo rm Chart.
24. De clic derecho en el iagrama de bloques y navegue en las palet s. Note que la ventana Context Help propor iona detalles de los objetos en las paletas mientras los seleccionas. También observe que para algunos objetos, la ventana ofrece un ínculo para “Detailed Help …”. Este vínculo brirá la ayuda de LabVIEW y le proporcionar más información. 25. Guarde el VI 2-Simulate Signal to Graph.vi y ciérrelo.
FIN DEL EJERCICIO 2
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Ejercicio 3: omar una medición básica con CompactDAQ. El propósito de éste ejercicio s usar LabVIEW y NI CompactDAQ para con truir un programa que adquiera datos de temperatur . Configuración de los disposi ivos. 1. Asegúrase de que el ch asis de CompactDAQ (cDAQ – 9172) esta ence dido.
Fi ura 3.1-Chasis del CompactDAQ con 5 módulos encendido.
2. Conecte el chasis a su C utilizando un cable USB. 3. El controlador NI – DA mx instalado en su computadora detectará a tomáticamente el
chasis y se abrirá la ve tana mostrada en la figura 3.2.
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Figura 3.2-Ven ana que muestra una detección automática del chasis C mpactDAQ.
4. De clic en Configure a d Test This Device Using NI Measurement & Automation Explorer. (Ver figura 3.3).
Figura 3.3
Nota: NI Measurement & Automation Explorer es una herramienta de confi uración para todos los
dispositivos de National Instruments. 5. La sección Devices an Interfaces en la sección My System muestra todos los dispositivos de National Instrumen s instalados y configurados en su computado a. La carpeta NI – DAQ Devices muestra to os los dispositivos compatibles con NI -DAQmx. De manera
predeterminada, el chasis NI CompactDAQ (NI cDAQ-9172) se “cDAQ”. 6. Esta sección de MAX
éstos son colocados chasis.
uestra con el nombre
uestra también los módulos instalados así c mo los espacios donde “slots”, por su nombre en inglés, que se e cuentran vacíos en el
7. De clic derecho en NI-cDAQ -9172 y después clic en Self-Test.
Figura 3.4-. Cuadro de diálogo que indica que el dispositivo ha apr bado el Self-test.
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8. El dispositivo paso el a to prueba, lo cual significa que se ha inicializ do apropiadamente y
está listo para ser usado en su aplicación de LabVIEW. (Ver figura 3.4 ). Programando una aplicació de LabVIEW. 9. Cree un nuevo VI desde la ventana del Proyect Explorer. De clic d recho sobre la carpeta Exercises y seleccione New»VI. Cuando se haya abierto, guarde el I en la carpeta Exercise con el nombre “3-Basic Measurement.vi”. 10. Presione par a mostrar las ventanas del panel frontal y dia rama de bloques en su
pantalla. 11. Acceda a la paleta de unciones (Functions Palette ) haciendo clic d erecho en el espacio en
blanco en la ventana d l diagrama de bloques. 12. En la paleta de funcio es acceda a Express»Input, y de clic en el AQ Assistant Express VI. De clic en un espac o vacío para colocarlo dentro del diagrama de bloques.
Figura 3.5-. DAQ Assistant Express VI dentro Input en la paleta de f nciones.
13. La ventana Create Ne
Express Task… debe aparecer. (Ver figura 3.6).
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