LabVIEW

1.3 CARACTERÍSTICAS DEL PROGRAMA LABVIEW. LabVIEW es un lenguaje de programación gráfico el cual utiliza iconos en lugar  de líneas de texto para crear sus aplicaciones. En contraste con los lenguajes de   programación basados en líneas de texto, en donde las instrucciones determinan la forma de ejecución del programa, LabVIEW utiliza programación por diagrama a  bloques.

En LabVIEW es posible construir una interfaz utilizando un conjunto de herramientas y objetos. Esta interfaz de usuario es conocida como  panel frontal. Al mismo tiempo el código es generado mediante representaciones gráficas de funciones de control para controlar los objetos del panel frontal. El diagrama a  bloques contiene este código.

LabVIEW está totalmente integrado para hacer comunicación con hardware GPIB, VXI, PXI, RS-232, RS-485. Las versiones de LabVIEW 6.1 en adelante también contienen herramientas para construir aplicaciones las cuales pueden manejarse por medio de Internet Internet utilizando utilizando el servidor Web incluido y software como ActiveX y el protocolo TCP/IP.

En LabVIEW, es posible crear aplicaciones compiladas de 32 bits las cuales dan una mayor rapidez de ejecución. También es posible crear aplicaciones individuales (stand-alone), es decir, generar un archivo ejecutable para poderlo utilizar sin necesidad de recurrir a LabVIEW. LabVIEW provee numerosos mecanismos para conectar código externo o software por medio de los archivos DLL o archivos de  biblioteca compartidos.

Los programas utilizados en LabVIEW son llamados instrumentos virtuales, o VI¶s, debido a que su apariencia y operación imitan instrumentos físicos, tales como osciloscopios y multímetros. Cada VI utiliza funciones que manipulan alguna entrada de datos de otra interfaz de usuario y despliegan o grafican esa información o la mueven a algún archivo.

Carbajal Hernández José Juan

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1.3.1 Instrumentos Virtuales. Como ya se había mencionado, los programas de LabVIEW son llamados instrumentos virtuales, o VI¶s, debido a que imitan instrumentos físicos. Un VI contiene los siguientes tres componentes: -

Panel Frontal- Está constituido por la interfaz de usuario a utilizar.

-

Diagrama a bloques- Contiene el código gráfico del VI que define como funciona el programa.

-

Icono y hoja de cristal conectora- Identifica el VI para que se pueda utilizar el VI en otro VI. Un VI dentro de otro VI es llamado subVI. Un SubVI es el equivalente a una subrutina de texto en lenguaje de programación como C++.

1.3.2 El Panel Frontal. El panel frontal es la interfaz de usuario de el VI ( (  figura 1.9) . Es posible construir el panel frontal con controles e indicadores, los cuales son terminales interactivas de entrada y salida de el VI. Los controles pueden ser interruptores de encendido o apagado, perillas y otros más. Los indicadores son pantallas gráficas, LED¶s entre otros. Los controles simulan dispositivos de entrada de un instrumento y despliegan los datos que el diagrama a bloques genera.

 Figura 1.9 Panel Frontal de un Instrumento Virtual. Carbajal Hernández José Juan

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Los Controles e indicadores del panel de frontal tienen elementos que pueden ser  mostrados o escondidos. Una terminal en el diagrama a bloques puede ser  representada en el panel frontal de varias formas, ya sea como una simple entrada de datos en forma de cuadro de texto o como una perilla ( figura 1.10).

 Figura 1.10 Diferentes tipos de controles e indicadores dentro del panel frontal.

Controles e Indicadores 3D y Clásicos. Muchos de los objetos del panel frontal tienen apariencia tridimensional, algunos otros tienen apariencia bidimensional. Los controles e indicadores en 2D están creados a 256 colores mientras que los tridimensionales utilizan toda la gama de colores de la paleta gráfica. Los controles e indicadores en 2D son utilizados en versiones anteriores de LabVIEW, mas sin embargo también pueden ser utilizados en las versiones actuales.

Deslizadores, Perillas, y Cuadros de Diálogo Digitales. Este tipo de controles e indicadores es posible encontrarlos dentro del menú  N umeric y permiten simular, como su nombre lo indica, los controles de un instrumento físico como la perilla de un osciloscopio, el medidor de lectura de un termómetro y otros más.

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Botones,

Interruptores y Luces.

Este tipo de controles e indicadores es posible encontrarlos dentro del menú  Boolean y permiten simular interruptores de presión, diodos emisores de luz, etc.

Cuadros de Texto, Etiquetas y Rutas de Acceso. Este tipo de controles e indicadores se localizan dentro del menú S tring & Path y son de ayuda para ingresar texto, etiquetas o buscar la dirección de algún archivo o directorio.

Controles e Indicadores de Arreglo y Cluster. Este tipo de controles e indicadores se localizan dentro del menú  Array & Cluster y permiten crear arreglos y clusters. También contienen clusters de control de errores y clusters indicadores de errores.

Cajas de listas. Este tipo de controles se localizan dentro del menú  List & Table y proporciona a los usuarios una lista de artículos de los cuales es posible seleccionar el más conveniente. Es posible agregar o deshabilitar artículos, agregar líneas divisorias, detectar artículos con un doble-click, etc.

Controles e Indicadores de Anillo y Enumerados. Este tipo de controles se encuentran en el menú  Ring & Enum ó Classic Controls>> Ring & Enum, y con ellos se puede crear una lista de caracteres como nombres y otros textos, estos mismos pueden ser seleccionados individualmente en forma de lista permitiendo regresar a la primera opción después de haber llegado al último elemento. Los anillos son objetos asociados con un valor numérico y para los enumerados, el valor es un carácter.

Controles e Indicadores de I/O. Este tipo de controles es posible localizarlos en el menú  I/O ó Classic Controls>>I/O, y son utilizados para hacer comunicación con los instrumentos físicos conectados a la interfaz.

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Referencias a Objetos o Aplicaciones. Los controles de número de referencia localizados en el menú refnum ó Classic Controls>> Refnum trabajan con archivos, directorios, dispositivos y conexiones a red. Un número de referencia o refnum es un identificador para un objeto. Cuando se abre un archivo, dispositivo o conexión a red, LabVIEW crea un número de referencia asociado a ése objeto.

Controles de diálogo. Los controles de diálogo localizados en el menú  Dialog Controls permiten crear  cuadros de diálogo.

1.3.3 Diagrama a Bloques. Después de haber construido el panel frontal, se debe de agregar el código utilizando representaciones gráficas de funciones para controlar los objetos del panel frontal. Los objetos del panel frontal aparecen como terminales en el diagrama a  bloques. No es posible eliminar una terminal del diagrama a bloques, las terminales desaparecen únicamente después de eliminar su correspondiente objeto en el panel frontal ( figura 1.11).

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 Figura 1.11 Diagrama a  Bloques de objetos de un panel frontal. A cada control o indicador en el panel frontal le corresponde una terminal en el diagrama a bloques. El diagrama a bloques contiene adicionalmente funciones y estructuras. El alambrado o conexión de cada nodo en el diagrama a bloques incluye terminales de control e indicadoras, funciones, y estructuras.

Terminales. Las terminales representan los tipos de datos ya sea de control o indicadores ( figura 1.12). Por ejemplo una terminal DBL representa un tipo de dato numérico de control o indicador, doble o punto flotante.

Las terminales son puertos de entrada y salida que intercambian información entre el panel frontal y el diagrama a bloques. Los datos que son introducidos en el   panel frontal ingresan al diagrama a bloques mediante las terminales de control. Después de haber realizado alguna operación como una suma, resta, etc. son mostrados los datos resultantes por medio de las terminales indicadoras, de esta manera, los datos pueden salir del diagrama a bloques y aparecer en el panel frontal  por medio de un indicador.

LabVIEW tiene terminales de control, indicadores, nodos terminales, constantes, y terminales de estructuras, tales como terminales de entrada y salida de datos. También es posible conectar terminales y pasar datos de una a otra utilizando lo que llamamos cableado.

 Figura 1.12  Representación de Terminales de datos. Carbajal Hernández José Juan

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Tipos de datos de control e indicadores. En la Tabla 1 se indican las diferentes terminales de control e indicadoras. El color y símbolo de cada terminal indica el tipo de dato. Las terminales de control tienen el contorno más grueso que las terminales indicadoras.

Control Indicador

Tipo de dato Punto flotante de precisión simple. Punto flotante de precisión doble. Punto flotante de precisión extendida. Punto flotante complejo de precisión simple. Punto flotante complejo de precisión doble. Punto flotante complejo de precisión extendida. Entero de 8 bits con signo. Entero de 16 bits con signo. Entero de 32 bits con signo. Entero de 8 bits sin signo. Entero de 16 bits sin signo. Entero de 32 bits sin signo. Tipo enumerado.- A  porta a los usuarios una lista de acciones las cuales se pueden seleccionar. Boleano.- Contiene sólo 2 valores posibles (1/0). Carácter Arreglo.- Guarda los elementos del tipo de dato en corchetes y les asigna su color correspondiente. Cluster.- Grupo de tipos de dato mezclados. El cluster es café si sus elementos son del mismo tipo o rosa si los elementos del cluster son de diferente tipo. Ruta. Forma de onda.  Número de referencia (indicador) Variante.- Contiene el control o indicador, la información del tipo de dato, y el dato así mismo. Controles o indicadores I/O.- contiene canales D AQ, recursos VISA para configurar I/O de los VI¶s, y comunicarse con un instrumento o dispositivo D AQ. Dibujo.- Despliega un dibujo el cual contiene líneas, círculos, texto, y otros tipos de formas gráficas.

Color Naranja Naranja Naranja Naranja Naranja Naranja Azul Azul Azul Azul Azul Azul Azul

Verde Rosa Varios Café o Rosa Agua Café Agua

Morado Morado Azul

Tabla 1. Terminales de Control e Indicadores.

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Constantes. Las terminales constantes ( figura 1.13) nos ayudan a definir un valor constante, el cual, no podrá ser modificado.

 Figura 1.13 Ventana mostrando: a) el panel frontal y b) el diagrama de conexión entre terminales. Nodos. Los nodos son objetos en el diagrama a bloques que tienen entradas y/o salidas y efectúan operaciones cuando los VI¶s se están ejecutando. Estos pueden ser  operadores, funciones, o subrutinas basadas en texto. LabVIEW incluye los siguientes tipos de nodos: -

Funciones. Construyen elementos de ejecución, tales como algún operador, función o declaración.

-

SubVI¶s. Los VI¶s son utilizados en LabVIEW por otros VI¶s.

-

Estructuras. Procesa elementos de control, tales como un ciclo for, while, condiciones tipo case.

-   Nodos de fórmulas. Introduce ecuaciones directamente en el diagrama a  bloques. -   Nodos de propiedades. Encuentre y muestra las propiedades en una aplicación o VI. -  Nodos de invocación. Ejecuta métodos, acciones, en una aplicación o una VI.

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-   Nodos de interfaz de código. Utiliza código de lenguajes de programación  basados en texto como C++. Cableado. Es posible transferir datos entre objetos del diagrama a bloques a través de un enlazamiento llamado cableado. Los cables son de diferente colores, estilos, y grosores ( figura 1.14), todos ellos dependen del tipo de dato que se este utilizando. Un cableado no válido se muestra por una línea segmentada negra.

 Figura 1.14 Ventana con diferentes tipos de cableado. Estructuras. Las estructuras son representaciones gráficas de ciclos y de condiciones tipo case que utilizan los lenguajes de programación basados en texto ( figura 1.15).

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 Figura 1.15

Sí mbolos

correspondientes a diferentes tipos de estructuras.

1.3.4 Paletas. Las paletas de LabVIEW dan ciertas opciones que se necesitan para crear y editar  el panel frontal y el diagrama a bloques.

Paleta de Herramientas. La paleta de herramientas (  figura 1.16 ) esta disponible cuando se trabaja en el   panel frontal y el diagrama a bloques. Cuando se selecciona una herramienta, la forma del cursor cambia a una herramienta. Estas herramienta son utilizadas para modificar el panel de control y el diagrama a bloques.

 Figura 1.16  Representación de la Paleta de Herramientas. Paleta de Control.

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La paleta de control (  figura 1.17) está disponible cuando se trabaja únicamente con el panel frontal. Esta paleta contiene controles e indicadores del panel que se  pueden utilizar para crear la interfaz de usuario.

 Figura 1.17  Representación de la Paleta de Control. Paleta de Funciones. La paleta de funciones (  figura 1.18) está disponible únicamente en el diagrama a  bloques. Esta paleta contiene los objetos a utilizar en el VI, tales como ecuaciones, comunicación entre instrumentos I/O, archivos I/O, entre otros.

 Figura 1.18  Representación de la Paleta de Funciones.

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1.3.5 Icono y Conector. Después de haber construido un VI en el panel frontal y en el diagrama a  bloques, se procede a construir un icono y un conector para que pueda ser utilizado como subVI. Cada VI es mostrado como un icono, y éste a su vez, mostrado en la   parte superior derecha del panel frontal y del diagrama a bloques. Este puede contener una combinación entre texto y gráficos . Si se utiliza un VI como subVI, el ícono ( figura 1.19) identifica el VI en el diagrama de bloques de el nuevo VI.

 Figura 1.19  Representación de un í cono. Es necesario construir un conector para poder utilizar el VI como subVI. El conector es una serie de terminales que corresponden a los controles e indicadores de ese VI, similar a una lista de parámetros de una función de usuario en un lenguaje de programación basado en texto. El conector define las entradas y salidas de datos mediante un cableado a otras terminales de datos. El color corresponde con el tipo de dato ( figura 1.20).

 Figura 1.20  Representación de un Conector.

1.3.6 Tipos de funciones. Las funciones son elementos básicos para la operación de LabVIEW. Las funciones no tienen una representación en el panel frontal o un diagrama a bloques, más sin embargo tienen un conector para poder ser utilizadas.

Funciones Numéricas. Las funciones Numéricas son utilizadas para efectuar operaciones aritméticas, trigonométricas, logarítmicas y operaciones matemáticas complejas, además de tener la posibilidad de convertir números de un tipo de dato en otro.

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Funciones

Boleanas.

Las funciones Boleanas son utilizadas para efectuar operaciones lógicas (Falso/Verdadero) en variables simples o en variables de tipo arreglo, tales como las que se mencionan a continuación: -

Cambia de el valor de la variable de Verdadero a Falso (0/1) y viceversa.

-

Determina cual valor boleano regresa si recibe dos o más valores boleanos.

-

Convierte un valor boleano a un valor numérico (1 ó 0).

-

Puede ejecutar una operación aritmética con dos o más valores boleanos.

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Funciones de carácter. Las funciones de Carácter son utilizadas para manipular todo lo relacionado con texto y caracteres ASCII. Con este tipo de funciones es posible realizar las siguientes tareas: -

Tener dos o más caracteres.

-

Extraer o colocar carácter por carácter.

-

Convertir datos a caracteres.

Funciones de Arreglo. Las funciones de Arreglo son utilizadas para crear y manipular arreglos, con ellas se pueden realizar las siguientes tareas: -

Extraer elementos de un arreglo.

-

Agregar elementos a un arreglo.

-

Separar arreglos.

Funciones de Cluster. Las funciones de Cluster son utilizadas para manipular clusters, con ellas se  pueden realizar las siguientes tareas: -

Extraer elementos individuales de un cluster.

-

Agregar elementos a un cluster.

-

Separar un cluster en sus elementos individuales.

Funciones de comparación. Las funciones de Comparación se utilizan como su nombre lo indica para hacer  comparaciones entre valores boleanos, caracteres, numéricos, arreglos y clusters.

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Funciones de Tiempo y Diálogo. Las funciones de Tiempo y Diálogo son utilizadas para efectuar las siguientes tareas: -

Alterar la velocidad a la cual se ejecuta una operación.

-

Recuperar tiempo e información del reloj de la computadora.

-

Crear cuadros de diálogos.

Funciones de Archivos I/O. Las funciones de Archivos I/O son utilizados para ejecutar las siguientes tareas: -

A brir y cerrar archivos.

-

Leer y escribir en archivos.

-

Crear directorios y archivos, se especifica la ruta de control.

-

Recuperar información de directorios.

-

Escribir caracteres, números, arreglos y clusters a archivos.

Funciones de Forma de Onda. Las funciones de Forma de Onda se utilizan para construir gráficas las cuales muestran los resultados obtenidos en forma visual, estas pueden graficar valores de formas de onda e información obtenida por tiempo.

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Funciones de Control. Las funciones de Control se utilizan para controlar los VI¶s y las aplicaciones en la computadora o bien en la red.

Funciones Avanzadas. Las funciones Avanzadas son utilizadas para utilizar código de otros archivos de   biblioteca, tales como librerías dinámicas (DLL¶s), para manipular datos de LabVIEW para utilizarlos es otras aplicaciones.

1.3.7 Creación de VI¶s y subVI¶s. Es posible crear una interfaz de usuario gráfica en el panel frontal ( figura 1.21) utilizando datos de control e indicadores en la paleta de Controles. Por ejemplo,  para crear una interfaz la cual grafique la función seno y al mismo tiempo varíe su amplitud se debe realizar lo siguiente: 1- Crear un nuevo VI seleccionando FILE>>New VI. 2- Colocar un botón de encendido en el panel seleccionando de la paleta de Controles la opción Boolean.

 Figura 1.21 Ventana de un panel frontal mostrando como se inserta un botón de encendido.

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3- Colocar una perilla del seleccionando en el menú de la paleta de controles  N umeric y un generador de onda en el menú waveform ( figura 1.22).

 Figura 1.22 Gráfico insertado en el panel frontal. 4- Crear un ciclo while seleccionando de la paleta  Functions>>S tructures,  presionando sobre el diagrama a bloques y abriendo o cerrando un rectángulo con el ratón se cubren todos los elementos que se desea que sean afectados  por el ciclo ( figura 1.23).

 figura 1.23 Ciclo While representado por un rectángulo.

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El ciclo while ejecuta todo el código que se encuentra dentro del mismo ciclo hasta que la terminal de condición reciba un valor de Verdadero/Falso. Para cambiar la condición de parada se presiona con el botón derecho la terminal de condición . En este caso el valor de paso por default es igual a uno y este se representa  por la terminal azul .

5- Para graficar la función seno se debe introducir algún nodo de fórmula especificando la ecuación o bien introducimos la función seno de la paleta de funciones Function>> N umeric>Trigonometric>> S ine ( figura 1.24). 6- La gráfica que se obtiene depende del el tiempo, por lo que hay que introducir un retardo para poder visualizar la función. Para introducir un retardo, se selecciona de la paleta de funciones  Functions>Time&Dialog>>Wait (ms). 7- El valor que entrega la perilla multiplicará la amplitud de la función seno con la finalidad de visualizar el aumento de amplitud de la señal, por lo tanto se introduce un multiplicador cuyo valor se selecciona de la paleta de funciones  Function>>numeric>>multiply.

 Figura 1.24 Elementos incluidos en el diagrama para insertar una interfaz gráfica.

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8- El siguiente paso es enlazar como se muestra en la figura 1.25 todos los elementos. En la paleta de herramientas (Tools) se selecciona el conector, y se procede a conectar los elementos presionando el botón derecho entre elementos con el ratón.

9- Se presiona el botón derecho sobre el cuadro inferior izquierdo para cambiar  la condición de parada del ciclo while. 10- Se crea una constante para la función de retardo presionando el botón izquierdo del ratón sobre la misma seleccionando create>>indicator  y se le asigna un valor en milisegundos. 11- Ya que el VI utiliza un botón de parada, se debe cambiar la terminal de condición para terminar si es verdad. Se selecciona la terminal de condición con el botón derecho del ratón ( figura 1.25).

 Figura 1.25 El diagrama muestra los elementos y sus conexiones para insertar una  función senoidal en el panel frontal.

12- En la paleta de herramientas (tools) se selecciona el puntero Operating para   poder manipular el Instrumento Virtual

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13- Se presionamos el botón  Run en la barra de herramientas para ejecutar el VI.

Si se observa que la flecha está rota, significa que el programa contiene un error que hay que corregir.

El Instrumento Virtual queda de la siguiente manera ( Figura 1.26 ):

 Figura 1.26 Panel frontal con la interfaz gráfica insertada.

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