Einführung in LabVIEW

Vorwort zur sechsten Auflage

Inhalt

Teil I: Grundlagen des Programmierens in LabVIEW

1 Was ist LabVIEW?

1.1 Entwicklungsstufen

1.2 Was will dieses Lehrbuch?

1.3 Installation

1.4 Einführendes Beispiel

1.4.1 Programmierung von c = a + b

1.4.2 Speicherung als Programm Add.vi

1.4.3 Starten und Stoppen von Add.vi

1.4.4 Fehlersuche in Add.vi (Debugging)

1.5 Beispiel für eine Grafik in LabVIEW

1.6 Grundlegende Konzepte von LabVIEW

1.6.1 Frontpanel

1.6.2 Blockdiagramm

1.7 Rezepte

1.8 Shortcuts

2 Einstellungen, Paletten

2.1 Einstellungen

2.1.1 Einstellungen von LabVIEW

2.1.2 Frontpanel

2.1.3 Blockdiagramm

2.1.4 Ausrichtungsgitter

2.1.5 Wiederherstellungen

2.2 Paletten

2.2.1 Werkzeugpalette (Tools Palette)

2.2.2 Eingabe-/Ausgabe-Elemente

2.2.3 Funktionenpalette

2.2.4 Palette konfigurieren

3 Programmstrukturen

3.1 Strukturiertes Programmieren

3.2 Sequenz

3.3 Case-Struktur

3.4 Schleifen

3.5 Guter Programmierstil

4 Datentypen

4.1 Numerische Datentypen

4.1.1 Kontextmenü: 'Darstellung'

4.1.2 Kontextmenü: 'Anzeigeformat…'

4.2 Boolesche Datentypen

4.3 String und Pfad

4.4 Arrays

4.4.1 Definition und Initialisierung eines 1-dimensionalen Arrays

4.4.2 Definition und Initialisierung eines 2-dimensionalen Arrays

4.4.3 Array erstellen

4.4.4 Rechnen mit Arrays: Addition

4.4.5 Rechnen mit Arrays: Multiplikation

4.4.6 Steuerung von For-Schleifen mit Arrays

4.4.7 Behandlung einzelner Arrayelemente

4.5 Cluster

4.5.1 Erzeugung eines Clusters

4.5.2 Clusterwerte ändern

4.5.3 Aufschlüsseln eines Clusters

4.5.4 Umordnen der Elemente eines Clusters

4.5.5 Cluster-Arrays

4.6 Ring & Enum

4.7 Datentyp FXP

4.8 Datentyp Variant

4.9 Guter Programmierstil

5 Unterprogramme und Typdefinitionen

5.1 Wozu Unterprogramme (SubVIs)?

5.2 Erstellen von Unterprogrammen

5.2.1 Einführendes Beispiel

5.2.2 Weitere Hinweise für die Erstellung eines Unterprogramms

5.2.3 Einstellungen für Programme und Unterprogramme

5.2.4 Erstellen von Unterprogrammen mit internem Zustand

5.2.5 Erstellen von polymorphen Unterprogrammen

5.3 Aufruf von Unterprogrammen

5.3.1 Statische Bindung

5.3.2 Dynamische Bindung

5.3.2.1 VI-Referenz öffnen und schließen

5.3.2.2 Aufruf eines VI über seine Referenz

5.3.2.3 Beispiel für den SubVI-Austausch während der Laufzeit

5.3.2.4 Rekursiver Aufruf von Unterprogrammen

5.3.2.5 Testen (Debugging) von ablaufinvarianten SubVIs

5.4 Typdefinitionen

5.4.1 Beispiel einer Typdefinition für Enum-Variablen

5.4.2 Beispiel einer Typdefinition für Registerkarten

5.5 Guter Programmierstil

5.5.1 Vereinfachung durch Unterprogramme und Typdefinitionen

5.5.2 Aussagekräftige Symbole (Icons)

5.5.3 Anordnung häufig verwendeter Elemente

5.5.4 Kommentierung der Elemente und Funktionen eines VI

5.5.5 Detaillierte Hilfe

6 Prozessvisualisierung

6.1 OOP-Konzepte

6.2 Eigenschafts- und Methodenknoten

6.3 Grafische Ausgabe

6.3.1 Chart (Signalverlaufsdiagramm)

6.3.1.1 Darstellung einer Sinuskurve

6.3.1.2 Darstellung von zwei oder mehr Kurven in einem Chart

6.3.1.3 Legende zu einem Chart oder Graphen

6.3.1.4 Skalierung der Ordinate in einem Chart

6.3.2 Graph (Signalverlaufsgraph)

6.3.2.1 Darstellung einer Sinuskurve

6.3.2.2 Darstellung von zwei oder mehr Kurven in einem Graphen

6.3.2.3 Skalierung der Abszisse in einem Graphen

6.3.3 XY-Graph

6.3.3.1 Darstellung einer Relation im XY-Graphen

6.3.3.2 Darstellung mehrerer Relationen in einem XY-Graphen

6.3.4 Signalverlauf

6.4 Express-VIs, Programmierstil

6.4.1 Express-VI zur Erzeugung von Kurven

6.4.2 Express-VI zur Erstellung von Berichten

7 Referenzen, Fehlerfunktionen

7.1 Einführendes Beispiel

7.1.1 Vertauschung von zwei Variablenwerten

7.1.2 Referenzen auf Bedien- und Anzeigeelemente

7.1.3 Lösung des Vertauschungsproblems

7.2 Vererbung

7.2.1 Eigenschaften der Basisklasse

7.2.2 Eigenschaften von abgeleiteten Klassen

7.3 Fehlerfunktionen

7.3.1 Fehlermeldungen mit oder ohne Dialog

7.3.2 Wo findet man wichtige Fehlerelemente und Fehlerfunktionen?

7.3.3 Verschiedene Fehlerarten

7.3.3.1 Standardfehlerleitung

7.3.3.2 Funktionen ohne oder mit vereinfachter Fehlerleitung

7.3.4 Ausgang aus While-Schleifen

7.3.5 Erzwingung von sequenziellem Ablauf

8 Datentransfer von und zur Festplatte

8.1 Dateifunktionen

8.1.1 Allgemeines zur Speicherung von Dateien

8.1.2 Palette Dateifunktionen

8.1.3 Einführendes Beispiel

8.1.4 Modifiziertes Beispiel

8.1.5 Beispiel: Anlegen einer Protokolldatei

8.1.6 Überschreiben ohne Warnung

8.2 Pfade

8.2.1 Pfadkonstanten

8.2.2 Pfadkonstante 'Standardverzeichnis'

8.2.3 'Standardverzeichnis' ändern

8.2.4 'Standarddatenverzeichnis' ändern

8.2.5 Lesen und Schreiben anderer Datentypen

8.2.6 Verketten von Schreib- und Lesefunktionen

8.2.7 Tabellenkalkulation

8.3 Pfade in einer EXE-Datei

8.4 Fortgeschrittene Dateitypen

8.4.1 LVM- , TDMS- und TDM-Dateien

8.4.2 Diadem

8.4.3 ZIP-Dateien

8.4.4 Konfigurationsdateien

9 LabVIEW-Kurzüberblick

9.1 Aufbau des LabVIEW-Systems

9.1.1 Programmierung in G

9.1.1.1 Interpretieren oder kompilieren?

9.1.1.2 Datenflussprogrammierung

9.1.2 Hardware-Unterstützung

9.1.3 Bibliotheken mathematischer und technischer Funktionen

9.1.4 Benutzerschnittstelle

9.1.5 Technologische Abstraktion

9.1.6 Rechenmodelle

9.2 Projekte

9.3 Erstellung von EXE-Dateien

9.3.1 Erstellung einer EXE-Datei

9.3.2 EXE-Datei auf einem Rechner ohne LabVIEW-System

9.4 Strukturen zur Programmentwicklung

9.4.1 Deaktivierungsstrukturen

9.4.2 Debug-Einstellung in der Projektverwaltung

9.5 LabVIEW-Bibliotheken

9.6 Umwandeln von LLB-Bibliotheken

9.7 Einbindung von C-Funktionen unter Windows

9.7.1 Reihe in C#

9.7.2 Reihe in C++

9.7.3 Reihe mit MathScript

9.8 Hilfen zu LabVIEW

9.9 Schnelleinfügeleiste (Quickdrop)

9.10 Der VI Package Manager

9.10.1 Verwalten der LabVIEW-Entwicklungsumgebung

9.10.2 Eigenes Paket erstellen

Teil II: Technische Anwendungen

10 Fouriertransformation

10.1 Zeit- und Frequenzbereich

10.1.1 Die reelle Fouriertransformation

10.1.2 Darstellung der Fourierkoeffizienten c_k in LabVIEW

10.2 Diskrete Fouriertransformation

10.2.1 Satz von Shannon

10.2.2 Aliasing

10.2.3 Frequenzauflösung

11 Filterung

11.1 Filtertypen

11.1.1 Ideale und reale Filter

11.1.2 Beispiel eines digitalen Filters

11.2 LabVIEW-Filterfunktionen

11.3 Filterung im Frequenzbereich

11.3.1 Idee der Filterung im Frequenzbereich

11.3.2 Die inverse Fouriertransformation in LabVIEW

11.3.3 Beispiel eines Tiefpasses

12 Differenzialgleichungen

12.1 Lösen mit LabVIEW-ODE-Funktionen

12.2 Lösen nach dem Analogrechnerprinzip

12.2.1 Blockdiagramm-Darstellung

12.2.2 Vereinfachungen

12.3 Genauigkeit numerischer Verfahren

13 Systeme von Differenzialgleichungen

13.1 Systeme gewöhnlicher Differenzialgleichungen

13.2 Gekoppeltes Feder-Masse-System

13.2.1 Lösung mit eingebauter ODE-Funktion

13.2.2 Lösung mit Blockdiagramm wie in MATLAB®

13.3 Umwelt und Tourismus

14 Parallelverarbeitung, Laufzeiten, Ereignisse

14.1 Einführendes Beispiel

14.2 Grundbegriffe der Parallelverarbeitung

14.2.1 Multiprocessing, Multitasking, Multithreading

14.2.2 Synchronisierung von Prozessen

14.3 Parallelverarbeitung unter LabVIEW

14.3.1 Erzeugen von Ressourcen für die Prozesskommunikation

14.3.2 Freigabe von Ressourcen der Prozesskommunikation

14.3.3 Zeitbegrenzung Ressource schont Prozessor

14.4 Prozess-Synchronisierung ohne Datenaustausch

14.4.1 Occurrences

14.4.2 Semaphor

14.4.3 Rendezvous

14.5 Prozess-Synchronisierung mit Datenaustausch

14.5.1 Melder-Operationen

14.5.2 Queue-Operationen

14.6 Globale Variablen

14.7 Laufzeitprobleme und ihre Behandlung

14.7.1 Laufzeitprobleme bei lokalen Variablen

14.7.2 Laufzeitprobleme bei globalen Variablen

14.8 Ereignisgesteuerte Programmierung

14.8.1 Frontpanel-Ereignisse

14.8.2 Wertänderungs-Ereignisse

14.8.3 Gefilterte Ereignisse

14.9 Zeitschleifen

Teil III: Kommunikation

15 Serielle Eingabe/Ausgabe

15.1 RS-232

15.2 Programmierung der RS-232 in LabVIEW

15.3 Die USB-Schnittstelle

15.4 Feld-Bus, CAN-Bus

15.4.1 CAN-Protokoll

15.4.2 CAN-Interface

15.4.3 CANopen-Protokoll, ZILA-Sensor

15.4.4 CAN-Bus mit Laptop und zwei Sensoren

15.4.5 XNET-System von National Instruments

15.5 Der byte-serielle GPIB-Bus

16 Datenerfassungsgeräte

16.1 Datenerfassungskarten/Datenerfassungsgeräte

16.2 Allgemeines

16.2.1 Treiber, MAX (Measurement and Automation Explorer)

16.2.2 Physikalische und virtuelle Kanäle, Task

16.2.3 Programmierung von Datenerfassungs-VIs, simulierte Geräte

16.2.4 Programmierung von VIs zur Analogausgabe

16.2.5 Programmierung von VIs zum Digital-I/O

16.2.6 Programmierung mit Hilfe des DAQ-Assistenten

16.2.7 Programmatische Task-Erstellung

16.3 USB-Gerät NI USB-6251

16.3.1 Begriffe 'differenziell', 'RSE' und 'NRSE'

16.3.2 Zwei Analogsignale mit der NI USB-6521 lesen

16.3.3 Triggern mit NI USB-6521

16.3.4 Streaming mit NI USB-6521

16.4 Ältere Datenerfassungskarten/-geräte

16.5 TEDS

16.6 IVI-Gerät NI USB-513

Teil IV: Fortgeschrittene Techniken

17 Professionelle Programmentwicklung

17.1 Sequenzstruktur

17.2 Zustandsautomaten

17.2.1 Notation für Zustandsautomaten

17.2.2 Umsetzung Zustandsdiagramm - LabVIEW-Programm

17.2.2.1 Strings für die Zustandsauswahl

17.2.2.2 Enum für die Zustandsauswahl

17.3 Münzautomat

17.4 Münzautomat mit Queues und Ereignisstrukturen

17.5 Programmierhilfen

17.5.1 Arbeiten mit vorgefertigten Strukturen (Templates)

17.5.2 Beurteilung Programmeffizienz und geeignete Werkzeuge dazu

18 Objektorientierte Programmierung

18.1 Warum objektorientiert?

18.2 Erstes Beispiel zur objektorientierten Programmierung

18.2.1 Bildung einer Klasse

18.2.2 Private Eigenschaften der Klasse

18.2.3 Methoden der Klasse

18.3 Weitere Beispiele zur OOP

18.3.1 Vererbung

18.3.2 Polymorphie

18.3.3 Modulaustausch

18.4 Schutz einer Klassenbibliothek

19 LabVIEW: Tabellenkalkulation, Datenbanken

19.1 Schreib-/Lesebefehle zur Tabellenkalkulation

19.2 Allgemeines über ActiveX

19.2.1 ActiveX-Container in LabVIEW

19.2.2 ActiveX in LabVIEW zur Steuerung von Anwendungen

19.3 Beispiele zur Anwendung auf Excel

19.3.1 Öffnen und Schließen von Excel

19.3.2 Sichtbarmachen einer Excel-Tabelle

19.3.3 Eintragen von Daten in eine Excel-Tabelle

19.3.4 Geschwindigkeit der Datenspeicherung

19.3.5 Erstellen von Makros zum Umwandeln einer Tabelle in eine Grafik

19.3.6 Aufruf von Makros in LabVIEW mit Hilfe von ActiveX

19.3.7 Erhöhung der Geschwindigkeit

19.3.8 Schreiben mehrerer Dateien

19.4 Microsoft-Datenbank Access

19.4.1 Einführung

19.4.2 Verbindung mit der Datenbank

19.4.3 SQL

19.4.4 Verwendung von SubVIs

20 Internet, Server und Client

20.1 Allgemeine Bemerkungen zum Internet

20.1.1 Ethernet

20.1.2 Ethernet-Karten, MAC- und IP-Adresse

20.1.3 TCP/IP-Protokoll

20.2 Einfaches LabVIEW-Beispiel: Ping

20.3 Programmieren mit DataSocket

20.4 Programmieren mit TCP/IP

20.4.1 Server und Client

20.4.2 Beispiel für die Übertragung von Sinusdaten über TCP/IP

20.5 Webdienste

20.5.1 Grundbegriffe

20.5.2 Struktur der Webdienstkommunikation

20.5.3 Erstes einfaches Beispiel

20.5.4 Zweites einfaches Beispiel

20.5.5 Drittes Beispiel

20.5.6 Dreiecksberechnung

20.5.7 Webserver im Internet

20.5.7.1 Firmeninternes Netz

20.5.7.2 Aufruf im Internet

21 Compact RIO-System und FPGA

21.1 Definition

21.2 Installation

Schritt 1: Software-Installation auf dem PC

Schritt 2: Zusammenstellen der cRIO-Hardware

Schritt 3: Zuweisung einer IP-Adresse zum cRIO-System

Schritt 4: Installation weiterer Software auf dem cRIO-System

Schritt 5: Verbindung eines PC mit einem cRIO-System im Netz

21.3 Programmierbeispiele für FPGA

21.3.1 Beispiel zur Digitalausgabe

21.3.2 Beispiel eines Zählers

21.3.3 FPGA-Anwendung: Ermittlung eines Frequenzganges

21.3.4 Umgebungsvariablen

21.3.4.1 Projekt 'Shared_Einzeln'

21.3.4.2 Projekt 'Shared_Netzwerk'

21.3.4.3 Projekt 'Shared_cRIO'

21.3.5 FPGA-Anwendungen auf dem cRIO-9014 ohne PC-Unterstützung

21.3.5.1 Projekt 'RIO_MOD1_Switch'

21.3.5.2 Projekt 'RIO_User1_Switch'

21.3.5.3 Umstellung des cRIO-Systems von einem Standalone-Projekt zum nächsten

22 XControls

22.1 Unterschied zu einfachen Ctls

22.2 Anzeige der Flugbahn eines Steines

22.3 Erstellen eines XControls

22.3.1 Allgemeines Rezept

22.3.2 Beispiel XControl_Pfeil.xctl

22.3.3 Eigenschaften in einem XControl

22.3.4 Bedeutung der Rahmen [1] bis [4] im Fassaden-VI

22.3.5 Weitere Verbesserungen

22.4 XControl zur Erstellung von Symbolleisten

22.4.1 Zustand der Symbolleiste

22.4.2 Funktionen der Symbolleiste

22.4.2.1 Symbole hinzufügen

22.4.2.2 Alle Symbole löschen

22.4.2.3 Rückmeldung des Symbols, das unter dem Mauszeiger liegt

22.4.2.4 Anpassung des Erscheinungsbilds an eigene Bedürfnisse

22.4.3 Leistungsmerkmal 'Status für Speichern umwandeln'

23 LabVIEW VI-Skripte

23.1 Was sind VI-Skripte

23.2 Die VI-Skripte-Funktionen in der Palette anzeigen

23.3 Die VI-Skripte-Funktionen

23.3.1 Neues VI

23.3.2 Neues VI-Objekt

23.3.3 VI-Objektreferenz öffnen

23.3.4 Abstand des neuen VI-Objekts vom Referenzobjekt

23.3.5 GObjects suchen

23.3.6 GObject-Beschriftung abfragen

23.3.7 Klassenhierarchie mittels Klassennamen ermitteln

23.3.8 Weiterführende Informationen

23.4 Wo werden VI-Skripte eingesetzt?

23.5 Modifizierung der Projektvorlage 'Leeres VI'

23.6 Erstellen eines Quickdrop Plugins mit VI-Skripting

24 XNodes

24.1 Einführung

24.2 Regelungstechnische Anwendung

24.3 Aufbau eines XNodes

24.4 Wie bildet man einen XNode?

24.4.1 Vorbereitende Überlegungen

24.4.2 Programmierung von NeueKuh.xnode

24.4.2.1 Template-VI

24.4.2.2 Ability-VIs

24.5 Wie ändert man einen XNode?

24.6 XNodes in der Funktionspalette speichern

Literatur

Index