Die 10 nützlichsten Funktionen von LabVIEW 8.6 speziell für CompactRIO-Entwickler
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PDFDie Markteinführung des NI LabVIEW Real-Time Module 8.6 bringt eine Fülle von Funktionen für die rekonfigurierbare Steuer-, Regel- und Erfassungsplattform NI CompactRIO mit sich. Diese dienen dazu, die Entwicklungszeit für anspruchsvolle Steuer- und Regelanwendungen zu verkürzen. Folgende 10 Eigenschaften von LabVIEW 8.6 sind besonders interessant für Anwender von CompactRIO.
1) Schneller I/O-Zugriff in LabVIEW Real-Time und Host-VIs: Der neue CompactRIO Scan Mode erkennt I/O-Module automatisch und fügt sie zum LabVIEW-Projekt hinzu. I/O-Variablen können dann per Drag and drop in LabVIEW Real-Time und auf Blockdiagrammen von Host-VIs abgelegt werden. Danach kann man umgehend skalierte, kalibrierte I/O-Daten ohne jede FPGA-Programmierung oder -Kompilierung lesen und schreiben (siehe Abb. 1).
Bei einer anwenderdefinierten Rate von bis zu 1 kHz aktualisiert die NI Scan Engine, ein neuer Bestandteil des LabVIEW Real-Time Module, die Werte der I/O-Variablen. Alle Kanal-Scans sind hardwaregetaktet und die Module untereinander synchronisiert. Die Scan Engine bietet darüber hinaus einen Zeitgeber für zeitgesteuerte Schleifen, so dass Programmcode mit I/O-Updates synchronisiert werden kann und Steuer- und Regelanwendungen mit wenig Jitter möglich werden.
Abbildung 1: Der CompactRIO Scan Mode bietet direkten Zugriff auf I/O in LabVIEW Real-Time und Host-VIs, indem I/O-Variable einfach und ohne Programmieraufwand auf das Blockdiagramm gezogen werden.
2) CompactRIO Scan Mode für LabVIEW FPGA: Der neue Scan Mode kann mit dem LabVIEW FPGA Module 8.6 auch einzeln für jedes I/O-Modul genutzt werden. Um anwenderdefinierte Triggerung, hardwarebasierte Analyse, Signalverarbeitung oder Hochgeschwindigkeits-Analog-Streaming zu implementieren, werden die entsprechenden Module aus dem Scan Mode entfernt. Dann werden die Module mit LabVIEW FPGA programmiert und mit I/O-Variablen I/Os von den verbleibenden Modulen gelesen bzw. darauf geschrieben (siehe Abb. 2).
Abbildung 2: Dieses VI greift mit dem neuen CompactRIO Scan Mode auf I/Os zu, während es die Fast-Fourier-Transformation (FFT) eines Beschleunigungseingangs mit LabVIEW FPGA berechnet.
3) Testpanels: Der neue NI Distributed System Manager stellt mithilfe des Scan Mode Testpanels für CompactRIO-Module zur Verfügung. Wenn das System im Netzwerk verfügbar ist, hat der Anwender Zugriff auf Echtzeit- und historische I/O-Daten, so dass Verbindungen und die Signalintegrität schnell verifiziert werden können (siehe Abb. 3).
4) Integrierter Zähler-, Quadraturencoder- und PWM-Funktionalität: Der Scan Mode ergänzt jedes achtkanalige Digitalmodul der C-Serie von NI mit diesen Funktionen, ohne dass eine Programmierung notwendig ist. Diese speziellen digitalen Funktionen können im LabVIEW-Projekt konfiguriert werden. Aufgrund der höheren geforderten Genauigkeit und Geschwindigkeit laufen sie aber auf dem FPGA. Ohne Kompilierung können Flankenzählungen mit bis zu 1 MHz, Pulsweiten- und Frequenzmessungen, Quadrature Decoding und PWM-Regelung vorgenommen werden.
5) Optimierte Simulation des Verhaltens von Anwendungen mit LabVIEW FPGA: Neue Simulationsoptionen verkürzen die Entwicklungszeit, da eine gesamte LabVIEW-FPGA-Anwendung ohne Kompilierung geprüft werden kann. Dies umfasst die Erstellung anwenderdefinierter Eingangsdaten und eine voll funktionsfähige Simulation der Host-Schnittstelle. So kann ein FPGA-VI jetzt etwa mit einer Sinuskurve oder einem Analogeingangskanal simuliert werden. Während das VI als Simulation ausgeführt wird, kommuniziert es mittels FPGA Interface VIs und erweiterten Funktionen wie DMA FIFO mit dem Host-VI.
6) Erweiterte Festkommafähigkeiten in LabVIEW FPGA: Die integrierten Analyse-, Steuer- und Regelfunktionen, FIFOs und Speichereinheiten für das LabVIEW FPGA Module wurden so aktualisiert, dass sie nun auch den Festkommadatentyp unterstützen. Damit lassen sich Analyse- und Signalverarbeitungsaufgaben an skalierten, kalibrierten Daten direkt auf dem FPGA durchführen. Darüber hinaus umfasst der Festkommadatentyp jetzt auch Behandlungsfunktionen für Überlauf.
7) Neue LabVIEW FPGA IP: Die numerische Palette enthält jetzt auch Funktionen wie Dividieren, Kehrwert und Quadratwurzel mit Festkommaunterstützung. Zu den neuen Verarbeitungsfunktionen gehören ein FFT-Block (FFT, Fast Fourier Transformation) und -Fensterung für Spektrumanalyse, rationale Neuabtastung sowie das neue LabVIEW Adaptive Filter Toolkit. Diese Version von LabVIEW FPGA führt den CLIP-Knoten (Component-Level Intellectual Property Node) ein, so dass noch eine Möglichkeit bereitsteht, HDL aus jeder beliebigen Quelle in eine Anwendung zu integrieren. Anders als beim aktuellen HDL-Knoten läuft der Code im CLIP-Knoten parallel zum FGPA-VI, so dass über anwenderdefinierte I/O-Knoten mit ihm kommuniziert werden kann.
8) Einsatz von LabVIEW Real-Time VIs als Webdienste: In LabVIEW 8.6 können VIs als Webdienste auf LabVIEW-Real-Time-Zielsystemen implementiert werden. Wird ein VI als Webdienst erstellt, lassen sich LabVIEW-Real-Time-Anwendungen von jedem webfähigen Gerät steuern und überwachen, auch ohne LabVIEW oder die LabVIEW-Runtime-Engine. Der Webserver nutzt Firewall-sichere HTTP-Protokolle, so dass Client-Technologien wie HTML, JavaScript und Flash verwendet werden können, um Benutzeroberflächen zu entwickeln und Standard-Datenformate wie XML anzuzeigen.
9) Industrielle Funktionsblöcke: Mit LabVIEW Real-Time können 18 in industriellen Mess-, Steuer- und Regelanwendungen gängige neue Funktionsblöcke eingesetzt werden. Diese Funktionen, darunter etwa PID, Timer on Delay, Zähler, Einzelmessungen und Zählen von Ereignissen, basieren auf dem Standard IEC 61131-3. Ein Funktionsblock kann ähnlich wie ein Express-VI konfiguriert werden, ist aber deterministisch und speziell für die Ausführung in Echtzeit konzipiert. Funktionsblöcke stellen außerdem ihre Parameter automatisch im Netzwerk zur Verfügung. Dazu verwenden sie Umgebungsvariablen (Shared Variables) für die HMI-Kommunikation und die Zustandsüberwachung. Jede Instanz des Funktionsblock besitzt einen eigenen Speicherort und -namen und taucht im LabVIEW-Projekt auf, wo der Anwender Zugriff auf alle Parametervariablen besitzt.
Abbildung 3: Der neue NI Distributed System Manager unterstützt Anwender durch die Ergänzung von CompactRIO durch Testpanels bei der schnelleren Inbetriebnahme.
10) Erweiterte Fehlerbehebung: Der NI Distributed System Manager bietet mittels des Scan Mode Einblick in die Speichernutzung und die Prozessorauslastung bei CompactRIO-Controllern. Darüber hinaus enthält das NI Real-Time Execution Trace Toolkit Updates mit neuen Flags für die Scan Engine, so dass auch Low-Level-Einblicke in das Betriebssystem möglich sind.
Der Scan Mode führt das I/O Forcing ein, ein Fehlerbehebungswerkzeug, mit dem man den Wert einer I/O-Variablen außer Kraft setzen kann, ohne die Echtzeitanwendung anzuhalten oder zu verändern. Eingänge können durch das I/O Forcing vorbelegt werden, um die Antwort der Anwendung ohne physikalische Stimulation zu testen. Gleichermaßen können Ausgangswerte so vorbelegt werden, dass sie die Ausgangswerte des Programms ignorieren.
Eine leistungsstarke Kombination für anspruchsvolle Steuer- und Regelanwendungen
Von der sofort einsatzbereiten Installation bis zur endgültigen Implementierung erhöht das LabVIEW Real-Time Module die Produktivität. Zusammen mit dem Scan Mode und LabVIEW FPGA bietet dieses Werkzeug eine leistungsstarke Kombination für die Entwicklung anspruchsvoller Mess-, Steuer- und Regelanwendungen.
– Todd Walter
Todd Walter ist Senior Measurement and Control Product Manager bei National Instruments. Er hat einen Bachelor-Abschluss im Fach Maschinenbau am Virginia Polytechnic Institute and State University.
– Kurt Williams
Kurt Williams ist LabVIEW Real-Time Product Engineer. Er hat einen Abschluss als Bachelor of Science in Elektrotechnik an der University of Texas in Austin.
Dieser Artikel erschien erstmals im NI Instrumentation Newsletter (Ausgabe Q3 2008) und erschien später in einer aktualisierten Version im NI News (Ausgabe vom 7. Oktober 2008).
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