4. Обзор современных средств автоматизированного контроля авиационного оборудования (ni Labview)

Уже на протяжении более 20 лет среда графического программирования LabVIEW позволяет инженерам и ученым применять революционные методы разработки масштабируемых приложений для задач тестирования, измерений и управления. Накопленный за это время опыт дает возможность быстро и без больших затрат осуществлять взаимодействие между оборудованием для измерений и управления, проводить анализ данных, передавать результаты через сетевые интерфейсы и создавать распределенные системы.

Обзор

National Instruments 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, 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. Интуитивно понятный процесс графического программирования позволяет уделять больше внимания решению проблем, связанных с измерениями и управлением, а не программированию.

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.

Широта применения:

Приложения, написанные в LabVIEW, находят применение во всем мире в разнообразных отраслях промышленности:

- Автомобильная промышленность

- Телекоммуникации

- Аэрокосмическая промышленность

- Полупроводниковая промышленность

- Разработка и производство электроники

- Управление технологическими процессами

- Биомедицина [10]

Благодаря своей гибкости и масштабируемости, LabVIEW может использоваться на всех этапах технологического процесса: от моделирования и разработки прототипов продуктов до широкомасштабных производственных испытаний. Применение интегрированной среды LabVIEW для измерения сигналов, обработки результатов и обмена данными повысит производительность всего предприятия.

Программы LabVIEW называются виртуальными приборами (ВП, virtual intruments - VI), так как они функционально и внешне подобны реальным (традиционным) приборам. Однако они столь же подобны программам и функциям на популярных языках программирования, таких как С или Basic. Здесь и далее мы будем называть программы LabVIEW виртуальными приборами или ВП, причем вне зависимости от того, соотносится их вид и поведение с реальными приборами или нет.

Виртуальный прибор состоит из трех основных частей:

– лицевая панель (Front Panel) представляет собой интерактивный пользовательский интерфейс виртуального прибора и названа так потому, что имитирует лицевую панель традиционного прибора. На ней могут находиться ручки управления, кнопки, графические индикаторы и другие элементы управления (controls), которые являются средствами ввода данных со стороны пользователя, а элементы индикации (indicators) — выходные данные из программы. Пользователь вводит данные, используя мышь и клавиатуру, а затем видит результаты действия программы на экране монитора;

– блок-диаграмма (Block Diagram) является исходным программным кодом ВП, созданным на языке графического программирования LabVIEW, G (Джей). Блок-диаграмма представляет собой реально исполняемое приложение. Компонентами блок-диаграммы являются: виртуальные приборы более низкого уровня, встроенные функции LabVIEW, константы и структуры управления выполнением программы. Для того чтобы задать поток данных между определенными объектами или, что тоже самое, создать связь между ними, вы должны нарисовать соответствующие проводники (wires). Объекты на лицевой панели представлены на блок-диаграмме в виде соответствующих терминалов (terminals), через которые данные могут поступать от пользователя в программу и обратно;

– для того чтобы использовать некоторый ВП в качестве подпрограммы (подприбора) в блок-диаграмме другого ВП, необходимо определить его иконку (icon) и соединительную панель (connector). Виртуальный прибор, который применяется внутри другого ВП, называется, виртуальным подприбором (ВПП, SubVI), который аналогичен подпрограмме в традиционных алгоритмических языках. Иконка является однозначным графическим представлением ВП и может использоваться в качестве объекта на блок-диаграмме другого ВП. Соединительная панель представляет собой механизм передачи данных в ВП из другой блок-диаграммы, когда он применяется в качестве подприбора - ВПП. Подобно аргументам и параметрам подпрограммы, соединительная панель определяет входные и выходные данные виртуального прибора.

Виртуальные приборы являются иерархическими и модульными (modular). Вы можете использовать их как самостоятельные приложения (top-level programs), так и в качестве виртуальных подприборов. Согласно этой логике, LabVIEW следует концепции модульного программирования (modular programming). Вначале вы разделяете большую прикладную задачу на ряд простых подзадач. Далее создаете виртуальные приборы для выполнения каждой из подзадач, а затем объединяете эти ВП на блок-диаграмме прибора более высокого уровня, который выполняет прикладную задачу в целом.

Технология модульного программирования очень хороша, потому что вы можете работать с каждым ВПП по отдельности, что облегчает отладку приложения. Более того, ВПП низкого уровня часто выполняют задачи, типичные для нескольких приложений и поэтому могут использоваться независимо во многих отдельных приложениях.

Для создания кода виртуального прибора используется палитра компонентов, содержащая стандартный набор готовых ВП, позволяющих реализовывать сложные  алгоритмы. Панель инструментов показана на рисунке 12.

Рисунок 12 – Панель инструментов для создания блок-диаграммы

 

Рисунок 13 – Панель инструментов для создания лицевой панели

 

Для создания лицевой панели используется другая панель инструментов, которая содержит набор цифровых индикаторов и задатчиков, кнопок, лампочек, рукояток, графических индикаторов и т. д. Эта панель инструментов показана на рисунке 13. [5]

LabVIEW 8.6

Сегодня National Instruments − компания - разработчик программной среды LabVIEW − предлагает версию 8.6. Опираясь на традиционные принципы графического параллельного программирования, LabVIEW 8.6 содержит в себе новые инструменты, помогающие ученым и инженерам воспользоваться преимуществами многоядерных процессоров, ПЛИС (FPGA) и систем беспроводных телекоммуникаций.

Раньше, для того, чтобы воспользоваться преимуществами этих технологий, инженеры вынуждены прибегать к использованию нескольких программных инструментов, которые не предназначены для реализации параллельности. Однако с помощью последней версии LabVIEW, они получили в распоряжение единую платформу, позволяющую увеличить производительность систем тестирования и управления с помощью возможностей многоядерных процессоров, сократить время на разработку управляющих приложений и создания прототипов встраиваемых систем на базе ПЛИС, и, наконец, во многом упростить процесс построения распределенных систем.

[4]