Transcript INTRODUCCIÓN A LA INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL

INTRODUCCIÓN A LA
INSTRUMENTACIÓN
VIRTUAL
LA INSTRUMENTACIÓN
VIRTUAL
La Instrumentación
La Instrumentación

Cuando se habla de instrumentos de medida, es
normal pensar en una carcasa rígida, en la que
destaca su panel frontal, el cual contiene:
Botones
 LED’s
 Perillas
 Visualizadores

La Instrumentación
La Instrumentación
La Instrumentación

En la cara oculta
del panel están los
contactos de esos
controles que los
unen físicamente
con la circuitería
interna.
La Instrumentación
La circuitería interna
tiene circuitos integrados
y otros elementos que
procesan las señales de
entrada en función del
estado de los controles, el
resultado se muestra en
el panel frontal.
Instrumentación virtual
 ¿Qué
 Es
es un Instrumento Virtual?
la combinación de Hardware y
Software, usados por la computadora
Personal (PC), para cumplir la función
de un instrumento tradicional
Instrumentación virtual
 ¿Qué

es un Instrumento Virtual?
Es un módulo software que simula el panel
frontal de un instrumento real y, apoyándose en
elementos de hardware accesibles por la
computadora (tarjetas de adquisición, tarjetas
DSP, instrumentos accesibles vía GPIB, VXI,
RS-232), realiza una serie de medias como si se
tratase de un instrumento real.
Instrumentación virtual
Dispositivo DAQ
Computadora
Sensores
Cable
Bloque de Terminales
HARDWARE
Instrumentación virtual
SOFTWARE
Instrumentación virtual
APLICACIÓN
INTRODUCCIÓN A LA
INSTRUMENTACIÓN
VIRTUAL
SISTEMAS DE MEDIDA
Sistema de medida





El usuario de un sistema automático de
medida debe ser capaz de:
Definir el procedimiento de test.
Seleccionar los instrumentos implicados en el
test
Supervisar la ejecución del test
Proporcionar los parámetros iniciales del test
Analizar los resultados
Sistemas de medida

Estas características se consiguen mediante una
plataforma hardware (Computadora personal) y
un software, todo ello a través de una interfase
gráfica con el usuario (GUI: Grafical User
Interface).
Sistemas de medida
Sistemas de medida
Sistemas de medida aparecen en infinidad de
campos de la ingeniería:




Procesado de señal
Química Analítica instrumental
Electrónica de potencia
Mecánica, etc.
Sistemas de medida
Conociendo el sistema físico donde se debe
realizar las medidas o sobre que magnitudes se
debe actuar, podremos realizar nuestro
instrumento virtual tan solo con colocar los
sensores correctos y una adaptación a las placas
de adquisición
Sistemas de medida

El software de control de los diferentes
instrumentos, podría ser específico para cada
procedimiento de test diferente, con los
consiguientes problemas de desarrollo y
mantenimiento de la aplicación.

La solución es un software que se adapte
fácilmente a las diferentes necesidades de
medida; estamos pues hablando de un programa
orientado a objetos.
Sistemas de medida

El sistema de software empleado constituye una
colección de objetos reutilizables que representan:

Instrumentos físicos
Procedimientos de test
Actividades de procesado de datos y
Elementos de interfase gráfico,



pudiéndose construir nuevas clase de objetos a partir de
los ya existentes.
Sistemas de medida

Un controlador de un instrumento de
laboratorio a través de la interfase paralela
IEEE-488 (GPIB) ha de ofrecer un interfaz
gráfico (GUI) que simule el panel frontal del
instrumento físico.

Esto significa que desde la pantalla de la PC
debe controlarse el instrumento de manera
como se haría manualmente.
Sistemas de medida
Sistemas de medida


La versatilidad de disponer de un software de
programación gráfica permite emplear las
funciones de los instrumentos de laboratorio
accesibles vía GPIB.
A dichos controladores de instrumento se les ha
añadido algunas librerías propias del paquete de
software y, de este modo, se han realizado
diferentes instrumentos virtuales pues de hecho,
físicamente no existen.
INTRODUCCIÓN A LA
INSTRUMENTACIÓN
VIRTUAL
PROGAMACIÓN
ESTRUCTURADA Y MODULAR
Programación
En cualquier lenguaje de alto nivel, los
planteamientos generales son los mismos
sea cual sea el lenguaje escogido
Un programa siempre se basará en la
construcción de un algoritmo y el empleo de
unas Estructuras de Datos
Programación
Por algoritmo entendemos la descripción
exacta del orden determinado en que se ha
de ejecutar un sistema de operaciones para
resolver todos los problemas de un mismo
tipo.
Programación
Las características del algoritmo son:



Definidad (de todas las acciones a realizar
paso a paso sin ambigüedad)
Generalidad (todos los problemas de un
mismo tipo) y
Efectividad (funcionamiento correcto en
todos los casos).
Programación
La implementación del algoritmo nos lleva a
codificar cada una de las acciones que lo
constituyen a instrucciones de un lenguaje
determinado.
Programación estructurada

Es nuestro objetivo obtener programas lo
más claro, simples y fiables posible.

Un criterio que podemos aplicar consiste en
intentar que el texto del programa
(estructura estática) nos dé una idea clara de
la evolución seguida por el programa
cuando se ejecuta (estructura dinámica).
Programación estructurada
A tal fin limitaremos el conjunto de estructuras a:



Secuencial
Condicional
Iterativa
Cualquier programa lo construimos a partir de
estas tres estructuras.
Programación estructurada
Cada acción, si no es elemental, puede a su
vez descomponerse en otras que sí lo sean
Programación estructurada
La estructura secuencial
Un proceso será secuencial cuando conste
de una serie de acciones elementales, que se
ejecutarán en el orden que se ha escrito.
Programación estructurada
La estructura secuencial
Así, para realizar el proceso PAN CON TOMATE
las acciones que realizaremos serán:
Inicio_secuencia
Acción 1 Cortar el pan
Acción 2 Abrir el tomate
Acción 3 Untar el pan
Acción 4 Poner aceite.
Fin_secuencia.
Programación estructurada
La estructura condicional.
La emplearemos cuando dos acciones
alternativas y excluyentes dependen de una
condición.
Programación estructurada
La estructura condicional.
En lenguaje natural diremos SI “hace sol”
ENTONCES “iré a la playa” SINO “me
quedo en casa”
IF “hace sol” THEN “iré a la playa” ELSE
“me quedo en casa”
Programación estructurada
La estructura iterativa
Son acciones que implican la repetición
sistemática de un proceso. Pero existe
diferencias entre ellas.
Programación estructurada
La estructura iterativa



“Mientras haya luz recoge las sillas del
jardín”
“Pon las papas en la cazuela hasta que este
llena”
“Copia cien veces la lección”
Programación modular
La programación modular es un método de
diseño y tiende a dividir el problema total en
aquellas partes que poseen personalidad
propia.
Programación modular

Frecuentemente debe repetirse una cierta
secuencia de sentencias en varios lugares
dentro de un programa.

Para ahorrar el programador el tiempo y el
esfuerzo necesario para copiar estas
sentencias, muchos lenguajes de
programación ofrecen una posibilidad de
subrutina (subprograma).
Programación modular


La subrutina sirve como instrumento para
abreviar el texto y, mas significativamente,
como un medio para hacer peticiones y
estructurar un programa en componentes
cerrados y lógicamente coherentes.
La partición es esencial en la comprensión
de un programa, particularmente si es tan
complejo que el texto tiene una longitud tal
que sea imposible recorrerlo de un vistazo.
Programación modular


La estructura en subrutinas es indispensable
tanto para la documentación como para la
verificación del programa.
Así, es deseable a menudo formular una
secuencia de sentencias como
procedimiento, aun cuando esta secuencia
se presente solo una vez y entonces no exista
la motivación de acotar el texto.
Programación modular
De este modo un SUBPROGRAMA es una
parte autónoma del programa que realiza
una función definida, la cual puede ser
invocada por otras partes del programa
siempre que se necesite para desarrollar esa
función.
INTRODUCCIÓN A LA
INSTRUMENTACIÓN
VIRTUAL
PROGRAMACIÓN GRÁFICA:
ENTORNO LABVIEW
Instrumentación Virtual
con LabVIEW
LabVIEW
LabVIEW
LabVIEW es un lenguaje de programación
gráfico que utiliza íconos en lugar de líneas de
texto para crear aplicaciones.
LabVIEW
Utilizando LabVIEW se pueden crear:






Pruebas y mediciones
Adquisiciones de datos
Control de instrumentos
Almacenamiento de datos
Análisis de mediciones
Generación de reportes
Instrumentación Virtual con
LabVIEW

Los programas de Labview son llamados
instrumentos virtuales (VIs).

Los VIs contienen tres elementos:
 Panel frontal
 Diagrama de bloques
 Icono conector
Instrumentación Virtual con
LabVIEW

Los programas de Labview son llamados
instrumentos virtuales (VIs).

Los VIs contienen tres elementos:
 Panel frontal
 Diagrama de bloques
 Icono conector
Componentes de un VI
Icono/Conector
• Un icono representa un
VI en otro diagrama de
bloque
• El conector muestra
terminales disponibles
para transferir datos
Panel frontal
• Controles = entradas
• Indicadores = salidas
Diagrama de bloque
• Programa de acompañamiento
para el panel frontal
• Componentes “cableados”
entre si
Panel Frontal

El panel frontal es la interfase del usuario
con el VI.

Usted construye el panel frontal con
controles e indicadores, que son las
entradas y salidas que interactúan con las
terminales del VI, respectivamente
Panel Frontal

Los controles son botones, botones de
empuje, marcadores y otro componentes
de entradas.

Los indicadores son las graficas, luces y
otros dispositivos.
Panel Frontal

Los controles simulan instrumentos de
entradas de equipos y suministra datos al
diagrama de bloques del VI.

Los indicadores simulan salidas de
instrumentos y suministra datos que el
diagrama de bloques adquiere o genera.
Panel frontal de VI
Barra de menús
del panel frontal
Control
Booleano
Indicador gráfico
Icono
Barra de herramientas
del panel frontal
Paleta de controles


Use la paleta de controles (Controls) para
colocar los controles e indicadores en el panel
frontal.
La paleta de controles esta disponible solamente
en el panel frontal.
Paleta de controles



Seleccione Window»Show Controls palette o
haga clic derecho en el espacio de trabajo en el
panel frontal para desplegar la paleta de
controles.
Usted también puede desplegar la paleta de
controles haciendo un clic derecho en una área
abierta del panel frontal.
Para desaparecer la paleta de controles presione
el botón en la parte superior izquierda de la
paleta.
Paleta de controles
Diagrama de bloque




Los objetos del panel frontal aparecen como terminales
en el diagrama de bloque.
El diagrama de bloque contiene el código fuente
grafico.
Adicionalmente, el diagrama de bloque contiene
funciones y estructuras incorporadas en las bibliotecas
de LabVIEW.
Los cables conectan cada uno de los nodos en el
diagrama de bloques, incluyendo controles e
indicadores de terminal, funciones y estructuras.
Diagrama de bloque



Los objetos del panel frontal aparecen como
terminales en el diagrama de bloque.
El diagrama de bloque contiene el código fuente
grafico.
Adicionalmente, el diagrama de bloque contiene
funciones y estructuras incorporadas en las
bibliotecas de LabVIEW.
Diagrama de bloque
Barra de
Herramientas
Del diagrama de
Bloque
Funcion de
dividir
SubVI
Terminal
grafica
Cableado
de
datos
Estructura
While loop
Constante
numerico
Funcion de
tiempo
Terminal de control
booleano
Paleta de funciones


Use la paleta de funciones (Functions), para
construir un diagrama de bloque.
La paleta de funciones esta disponible solamente
en el diagrama de bloques.
Paleta de funciones


Seleccione Window»Show Functions Palette o
haga un click derecho en el espacio de trabajo
del diagrama de bloque para desplegar la paleta
de funciones.
Usted también puede desplegar la paleta de
funciones dando un click derecho en una área
abierta del diagrama de bloques.
Paleta de funciones
Paleta de funciones
(Ventana de diagrama de bloque)
Icono y Conector



Cada VI muestra un icono, mostrado arriba, en
la esquina superior derecha de las ventanas del
panel frontal y del diagrama de bloque.
Un icono es una representación grafica de un
VI. Puede contener texto, imágenes, o una
combinación de ambos.
Si usted utiliza un VI como subVI, el icono
identifica el subVI en el diagrama de bloque del
VI.
Icono y Conector



El conector muestra terminales disponibles para
la transferencia de datos hacia y desde el subVI.
Hay varios patrones de conectores para elegir.
Haga un clic-derecho sobre el conector y
seleccione el patrón del menú de patrones.
A partir de ahí usted puede asignar controles e
indicadores en el panel frontal al conector
terminal.
Icono y Conector
Icon

Un icono representa un VI en
otro diagrama de bloque

El conector muestra terminales
disponibles para transferir
datos
Terminals
Connector
Barra de herramientas de Estado
Botón de ejecución (Run)
Botón de ejecución continua
(Continuous Run)
Cancelación de ejecución
(Abort Execution)
Botones adicionales en
el diagrama de la barra
de herramientas
Botón de pausa/continuación
Botón de ejecución resaltada
(Highlight Execution)
Configuración de textos
(Text Settings)
Botón de entrada al ciclo
(Step Into)
Alineamiento de objetos
(Align Objects)
Botón sobre (Step Over)
Distribución de objetos
(Distribute Objects)
Botón de salida del ciclo
(Step Out)
Reordenamiento
Redimensionamiento de objetos
de panel frontal (Resize Objects)
Paleta de Herramientas
• Paleta flotante
• Utilizado para operar y modificar
objetos en el panel frontal y en el
diagrama de bloques.
Herramienta de selección automatica
Herramienta de operación
Herramienta de desplazamiento
Herramienta de posicionamiento
Herramienta de punto de paro
y redimensión
Herramienta de prueba
Herramienta de etiquetado
Herramienta para copia de color
Herramienta de cableado
Herramienta para colorear
Herramienta de menú (atajo)
Opciones de Ayuda


Utilice la ventana de Context
Help (Ayuda Contextual) y
LabVIEW Help (Ayuda de
LabViEW) para ayudarle a
construir o editar los VIs.
Refiérase a la ayuda de
LabVIEW y a los manuales
para mas información.
Opciones de Ayuda

Ventana de Ayuda Contextual (Context Help
Window )
Para desplegar la ventana de Context Help,
seleccione Help>>Show Context Help o
presione las teclas <Ctrl-H>.
Opciones de Ayuda
Cuando mueva el cursor sobre el panel frontal y
los objetos del diagrama de bloque, la ventana de
Context Help despliega el icono de los subVIs,
funciones, constantes, controles e indicadores,
con cables adjuntos a cada una de sus
terminales.
Opciones de Ayuda
Cuando mueva el cursor sobre la caja de
opciones de dialogo, la ventana de Context
Help despliega descripciones de esas opciones.
En la ventana, las conexiones requeridas están
en negrilla, las conexiones recomendadas en
texto normal, y las conexiones opcionales están
poco claras o no aparecen.
Opciones de Ayuda
Contexto de la Ayuda
•
•
•
•
Ayuda en línea
Congelar Ayuda
Ayuda del Diagrama Simple/Complejo
Ctrl + H
Referencias en Línea
• Todos los menús en línea
• Clic en las funciones del diagrama para tener acceso directo a
la información en línea.
Actividad 1.1
Abrir y ejecutar un VI
Actividad 1.2
Usar las utilidades de ayuda de LabVIEW para
obtener información sobre objetos y
características del panel frontal y diagrama de
bloques.
Ejercicio complementario 1.1
1.1.1 Abrir y ejecutar un VI
C:\...\labview\examples\apps\freqres.llb\
frequency response.vi
1.1.2 Poner las ventanas Panel y Diagrama una al
lado de la otra y después una encima de la otra
1.1.3 Desalinee dos o mas controles, luego
usando la herramienta apropiada vuélvalos a
alinear.