Содержание

 

Введение

    LabVIEW представляет собой высокоэффективную среду графического программирования, в которой можно создавать гибкие и масштабируемые приложения измерений, управления и тестирования с минимальными временными и денежными затратами. LabVIEW сочетает в себе гибкость традиционного языка программирования с интерактивной технологией Экспресс ВП (виртуальный прибор), которая включает в себя автоматическое создание кода, использование помощников при конфигурировании измерений, шаблоны приложений и настраиваемые Экспресс ВП. Благодаря этим особенностям и новички, и эксперты могут легко и быстро создавать приложения в LabVIEW. От пользователя пакета не требуется знаний языков программирования, но понятие об алгоритме, цикле, выходе по условию и т.п. конечно иметь нужно. Все действия сводятся к простому построению структурной схемы приложения в интерактивной графической системе с набором всех необходимых библиотечных образов, из которых собираются объекты, называемые Виртуальными Инструментами (VI). 

Достоинства LabVIEW:

• Полноценный язык программирования
• Интуитивно понятный процесс графического программирования
• Широкие возможности сбора, обработки и анализа данных, управления приборами, генерации отчетов и обмена данных через сетевые интерфейсы
• Драйверная поддержка более 2000 приборов
• Возможности интерактивной генерации кода
• Шаблоны приложений, тысячи примеров
• Высокая скорость выполнения откомпилированных программ
• Обучение и техническая поддержка мирового уровня
• Совместимость с операционными системами Windows2000/NT/XP, Mac OS X, Linux и Solaris.

    LabVIEW является универсальной системой программирования с мощными библиотеками функций для различных задач программирования. LabVIEW включает в себя библиотеки инструментов для:

• сбора данных,
• обмен данными с устройства по GPIB (Многофункциональный Интерфейс фирмы HP) ,
• обмен данными с устройства по стандарту RS-232,
• анализа данных,
• представления данных,
• хранения обработанных данных на носителях различного типа.

   Благодаря своей гибкости и масштабируемости, LabVIEW может использоваться на всех этапах технологического процесса: от моделирования и разработки прототипов продуктов до широкомасштабных производственных испытаний.

 

   

1. Постановка задачи.

     Целью данного курсового проекта является закрепление знаний по предмету «Автоматизация проектирования систем и средств управления». В данной работе основной задачей является рассмотрение конкретного примера графического программирования в среде LabVIEW.

     Задачей данного курсового проекта является детальное описание:

• работы  виртуально прибора в LabVIEW.
• составных элементов исследуемого объекта.
• связей и взаимодействия между элементами рассматриваемой системы.

 

2. Пример виртуального прибора в среде LabVIEW.

     В состав LabVIEW входит мощная библиотека шаблонов приложений. Для рассмотрения я выбрал следующий пример:

     Fundamentals – Waveforms – Waveform to XY Pairs example.vi

2.1 Интерфейс и структурная схема главного ВП.

      Как можно заметить на блок схеме проекта (рис.2) ВП рассматриваемый в данном курсовом проекте  состоит из множества  элементов, в том числе в его  состав входят два ВПП (виртуальных подприбора).

      Начтем  изучение примера с головного  ВП, интерфейс которого можно увидеть  на рис.1. 

рис.1 Интерфейс головного  ВП.

Рис.2 Структурная схема  проекта 

     Данная  структурная схема состоит из следующих элементов:

 –Поле для ввода амплитуды волны.

 –Поле для ввода частоты волны.

–Числовая константа (здесь указывает число точек обрисовки синусоидальной волны).

–Числовая константа  (здесь указывает временной интервал между точками формируемой волны).

–Текстовое поле. Содержит следующий текст «Введите частоту и амплитуду желаемой стартовой формы волны, затем запустите ВП. Этот ВП создает 1000 точек синусоидальной волны, извлекают значение XY, затем создает параметрическую кривую, используя формулу:

x = t + a*cos (2*PI*f*t)

t - время (значение x оригинальной синусоидальной волны)

a- амплитуда

f - частота

Этот  набор данных служит для построения рисунка».

     

Структура Цикл с фиксированным числом итераций (For Loop) эквивалентна текстовому оператору for i = 0 to N - 1 do... Количество циклов может задаваться с помощью константы или элемента управления, подключенных к терминалу числа итераций (count terminal) (прямоугольник в левом верхнем углу структуры с буквой N). Текущее число завершенных итераций цикла содержится в терминале счетчика итераций i (iteration terminal).

 –Кластер (разъединяет значения х и у).

 –Сумматор (складывая входные величины  блок вычисляет значение x)

 –Числовая константа. Возвращает значение 6.2831853071795865.

 –Эта функция вычисляет cos(х), где х задается в радианах.

– Блок умножения. Возвращает результат умножения значений входов x и y.

– Блок сложения. Возвращает результат сложения значений входов x и y.

 –Блок групировки.Объединяет значения х и y.

 –Блок создания массива (из значений исходной и преобразованной волны).

– Двухкоординатный график (график ху оригинальной кривой и параметрической кривой).

  – Блок ВПП,  производящий волну (Simple Sine Waveform).

   – Блок ВПП, разбивающий волну на составляющие x и y (Build Waveform).

 

2.2 Интерфейс и структурная схема ВПП производящего волну.

     Данный  блок вырабатывает сигнал синусоидальной волны с заданными параметрами, а конкретно: амплитудой, частотой, временным интервалом, смещением относительно оси, число периодов волны и точек обрисовки. 

рис.3 Интерфейс ВПП производящего волну 

Рис.4 Структурная схема ВПП производящего волну 

      Данная  структурная схема из следующих элементов:

Структура Цикл с фиксированным числом итераций (For Loop) эквивалентна текстовому оператору for i = 0 to N - 1 do... Количество циклов может задаваться с помощью константы или элемента управления, подключенных к терминалу числа итераций (count terminal) (прямоугольник в левом верхнем углу структуры с буквой N). Текущее число завершенных итераций цикла содержится в терминале счетчика итераций i (iteration terminal).

  –Число точек для обрисовки волны.

  –Число периодов (частота).

 –Числовая константа. Возвращает значение 6.2831853071795865.

– Блок умножения. Возвращает результат умножения значений входов x и y.

– Блок сложения. Возвращает результат сложения значений входов x и y.

– Блок деления. Возвращает результат деления значения входа x на y.

 – Функция вычисляет sin(Х), где Х задается в радианах.

 – Функция преобразующая данные из числового типа в тип времени.

– Функция создания или изменения волны. Функция, начиная с времени t0 с шагом (по времени) dt записывает массив значений Y, соответствующий каждому моменту времени t0+N*dt.

– Начальное время.

 –Интервал выборок сигнала.

 –Амплитуда волны.

– Смещение по оси Y.

– Кластер, содержащий параметры синусоидальной волны: величину сигнала в заданных промежутках времени, а так же начальное время.

 

 2.3 Интерфейс и структурная схема ВПП разбивающий волну на составляющие x и y.

      Данный  блок возвращает массив координат точек  волны в соответствующие отметки времени.

     

рис.5 Интерфейс ВПП, разбивающего волну на составляющие x и y. 

     

рис.6 Интерфейс ВПП, разбивающего волну на составляющие x и y. 

 

      Данная блок-схема  состоит из следующих  элементов:

 –Волна, для которой необходимо восстановить значения координат в соответствующие отметки времени.

 – Блок описывает ошибочные условия на входе.

     

– Условная структура управления с ветвлением, которая выполняет один и только один из ее вариантов в зависимости от состояния входа. Ее можно описать, как комбинацию операторов IF, THEN, ELSE и CASE в обычных языках программирования.

– Функция создания или изменения волны. Функция, начиная с времени t0 с шагом (по времени) dt записывает массив значений Y, соответствующий каждому моменту времени t0+N*dt.

• – Блок, преобразующий натуральное число в тип с плавающей запятой double.

Структура Цикл с фиксированным числом итераций (For Loop) эквивалентна текстовому оператору for i = 0 to N - 1 do... Количество циклов может задаваться с помощью константы или элемента управления, подключенных к терминалу числа итераций (count terminal) (прямоугольник в левом верхнем углу структуры с буквой N). Текущее число завершенных итераций цикла содержится в терминале счетчика итераций i (iteration terminal).

– Блок сложения. Возвращает результат сложения значений входов x и y.

 – Блок групировки.Объединяет значения х и y.Функция объединить.

– Ошибка формы волны.

 – Восстановленные значения формы волны.

 – координат точек волны в соответствующие отметки времени.

 – Блок описывает ошибочные условия на выходе. 

 

3. Принцип работы виртуального прибора.

      В начальный момент времени после запуска ВП на вход блока «Simple Sine Waveform» передаются следующие значения: амплитуда, частота, число точек для обрисовки, временного интервала.

     Блок «Simple Sine Waveform» на основе переданных данных формирует выходные значение синусоидальной волны, которое можно описать формулой:  

     Y=offset+amplitude*sin((nwaves/npoints)*2Pi*i)) , i=1..npoints.