LabVIEWTM-Grundlagen 1 - Kurshandbuch Instrumentsipi-live.de/data/documents/LabVIEWCore1CourseManual_2009_ger.pdf · National Instruments Not for Distribution Inhaltsverzeichnis LabVIEW-Grundlagen

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LabVIEWTM-Grundlagen 1 -Kurshandbuch

Kurssoftware Version 2009Ausgabe Oktober 2009Artikelnummer 325290A-0113

LabVIEW-Grundlagen 1 - KurshandbuchCopyright

© 1993–2009 National Instruments Corporation. Alle Rechte vorbehalten.Gemäß den Bestimmungen des Urheberrechts darf diese Publikation ohne vorherige schriftliche Zustimmung der Firma National Instruments Corporation weder vollständig noch teilweise vervielfältigt oder verbreitet werden, gleich in welcher Form, ob elektronisch oder mechanisch. Das Verbot erfasst u.a. das Fotokopieren, das Aufzeichnen, das Speichern von Informationen in Retrieval Systemen sowie das Anfertigen von Übersetzungen gleich welcher Art.

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nDeutschsprachige NiederlassungenNational Instruments National Instruments National InstrumentsGermany GmbH Ges.m.b.H. SwitzerlandGanghoferstr. 70 b Plainbachstraße 12 Sonnenbergstraße 5380339 München 5101 Salzburg-Bergheim CH-5408 EnnetbadenTel.: +49 89 7413130 Tel.: +43 662 457990-0 Tel.: +41 56 2005151, 41 21 3205151 (Lausanne)Fax: +49 89 7146035 Fax: +43 662 457990-19 Fax: +41 56 2005155

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ni.com

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Internationale Niederlassungen

Australien 1800 300 800, Belgien 32 (0) 2 757 0020, Brasilien 55 11 3262 3599, China 86 21 5050 9800, Dänemark 45 45 76 26 00, Finnland 358 (0) 9 725 72511, Frankreich 01 57 66 24 24, Großbritannien 44 0 1635 523545, Indien 91 80 41190000, Israel 972 3 6393737, Italien 39 02 41309277, Japan 0120-527196, Kanada 800 433 3488, Korea 82 02 3451 3400, Libanon 961 (0) 1 33 28 28, Malaysia 1800 887710, Mexiko 01 800 010 0793, Neuseeland 0800 553 322, Niederlande 31 (0) 348 433 466, Norwegen 47 (0) 66 90 76 60, Polen 48 22 328 90 10, Portugal 351 210 311 210, Russland 7 495 783 6851, Schweden 46 (0) 8 587 895 00, Singapur 1800 226 5886, Slowenien 386 3 425 42 00, Spanien 34 91 640 0085, Südafrika 27 0 11 805 8197, Taiwan 886 02 2377 2222, Thailand 662 278 6777, Tschechische Republik 420 224 235 774, Türkei 90 212 279 3031

Weitere Informationen finden Sie im Anhang unter Zusätzliche Informationen und Ressourcen. Für Kommentare und Anregungen zu unserer Dokumentation geben Sie bitte auf unserer Website ni.com/info den Infocode feedback ein.

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© National Instruments Corporation iii LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch

Inhaltsverzeichnis

Handbuch für KursteilnehmerA. Zu diesem Handbuch ............................................................................................viiiB. Erforderliche Kursmaterialien ..............................................................................ixC. Installation der Kurssoftware................................................................................xD. Kursziele ...............................................................................................................xE. Symbole und Darstellungen..................................................................................xi

Lektion 1Aufbau der Hardware

A. DAQ-Hardware....................................................................................................1-2B. Verwendung von DAQ-Software .........................................................................1-7C. Gerätesteuerung ....................................................................................................1-10D. GPIB .....................................................................................................................1-10E. Kommunikation über serielle Ports ......................................................................1-12F. Verwendung der Gerätesteuerung ........................................................................1-15G. Kursprojekt ...........................................................................................................1-17

Lektion 2Bedienung von LabVIEW

A. Virtuelle Instrumente (VIs)...................................................................................2-2B. Bestandteile eines VIs...........................................................................................2-2C. Starten eines VIs ...................................................................................................2-4D. Projekt-Explorer....................................................................................................2-8E. Frontpanel .............................................................................................................2-14F. Blockdiagramm.....................................................................................................2-22G. Suchen nach Elementen, VIs und Funktionen ......................................................2-31H. Auswahl eines Werkzeugs ....................................................................................2-34I. Datenfluss .............................................................................................................2-41J. Erstellen eines einfachen VIs................................................................................2-43

Lektion 3Suchen und Beheben von Fehlern in VIs

A. LabVIEW-Hilfe ....................................................................................................3-2B. Beheben von Fehlern in VIs .................................................................................3-5C. Fehlersuchmethoden .............................................................................................3-7D. Undefinierte oder unerwartete Daten....................................................................3-15E. Fehlerprüfung und Fehlerbehandlung...................................................................3-16

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Inhaltsverzeichnis

LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch iv ni.com

Lektion 4Implementieren eines VIs

A. Entwickeln von Frontpaneln .................................................................................4-2B. LabVIEW-Datentypen ..........................................................................................4-8C. Dokumentieren von Programmcode .....................................................................4-18D. While-Schleifen ....................................................................................................4-21E. For-Schleifen ........................................................................................................4-25F. Zeitsteuerung eines VIs ........................................................................................4-29G. Iterative Datenübertragung ...................................................................................4-30H. Visualisierung von Daten......................................................................................4-33I. Case-Strukturen ....................................................................................................4-39

Lektion 5Zusammenfassen von Daten

A. Arrays....................................................................................................................5-2B. Cluster ...................................................................................................................5-8C. Typdefinitionen.....................................................................................................5-14

Lektion 6Verwalten von Ressourcen

A. Prinzip der Datei-I/O ............................................................................................6-2B. Prinzip der High-Level-Datei-I/O.........................................................................6-3C. Prinzip der Low-Level-Datei-I/O .........................................................................6-4D. DAQ-Programmierung .........................................................................................6-6E. Programmierung der Gerätesteuerung ..................................................................6-9F. Verwenden von Gerätetreibern .............................................................................6-11

Lektion 7Entwicklung modularer Applikationen

A. Prinzip der Modularität .........................................................................................7-2B. Erstellen von Symbol und Anschlussfeld .............................................................7-4C. Verwenden von SubVIs ........................................................................................7-9

Lektion 8Entwurfsmethoden und -muster

A. Sequenzielle Programmierung..............................................................................8-2B. Zustandsprogrammierung .....................................................................................8-4C. Zustandsautomaten ...............................................................................................8-4D. Parallele Ausführung ............................................................................................8-14

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Inhaltsverzeichnis

© National Instruments Corporation v LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch

Lektion 9Verwendung von Variablen

A. Parallele Ausführung ............................................................................................9-2B. Variablen...............................................................................................................9-4C. Funktionale globale Variablen..............................................................................9-15D. Laufzeitprobleme ..................................................................................................9-18

Anhang AAuswerten und Verarbeiten von Werten

A. Auswahl der passenden Analyse...........................................................................A-2B. Analysekategorien ................................................................................................A-4

Anhang BGrundlagen der Messtechnik

A. Einsatz computergestützter Messsysteme.............................................................B-2B. Grundbegriffe der Messtechnik ............................................................................B-4C. Verbesserung der Qualität von Messungen ..........................................................B-14

Anhang CCAN: Controller Area Network

A. Entwicklung von CAN..........................................................................................C-2B. CAN-Grundlagen..................................................................................................C-3C. Kanalkonfiguration ...............................................................................................C-7D. CAN-APIs.............................................................................................................C-10E. CAN-Programmierung in LabVIEW (Channel-API) ...........................................C-11

Anhang DZusätzliche Informationen und Ressourcen

Glossar

Stichwortverzeichnis

Kursbewertung

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© National Instruments Corporation vii LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch

Handbuch für Kursteilnehmer

Vielen Dank, dass Sie sich für das Kurspaket LabVIEW-Grundlagen 1 ent-schieden haben. Nach dem Durcharbeiten dieses Handbuchs werden Sie in der Lage sein, mit LabVIEW eigene Applikationen zu entwickeln. Dieses Kurshandbuch und die zugehörige Software werden während des dreitägi-gen interaktiven Kurses LabVIEW-Grundlagen 1 verwendet.

Wenn Sie sich innerhalb von 90 Tagen nach dem Erwerb des Materials zur Kursteilnahme anmelden, werden die Kosten für die Kursmaterialien mit der Anmeldegebühr verrechnet. Unter ni.com/training/d finden Sie Informationen zu Kursterminen, Unterlagen, Veranstaltungsorten und zur Anmeldung.

Hinweis Änderungen am Kurshandbuch und Übungsbuch finden Sie unter ni.com/info, wenn Sie den Infocode Core1 eingeben.

Der Kurs LabVIEW-Grundlagen 1 gehört zu einer Reihe von Kursen, mit deren Hilfe Sie sich in LabVIEW einarbeiten und sich auf den Erwerb des LabVIEW-Zertifikats von National Instruments vorbereiten können. In der folgenden Abbildung sehen Sie alle Kurse zu LabVIEW. Auf ni.com/training finden Sie weitere Informationen zu Zertifikaten von National Instruments.

Fortgeschrittener Benutzer

LabVIEW-Grundlagen 1*

LabVIEW-Grundlagen 2*

Certified LabVIEWArchitect Exam

Certified LabVIEWDeveloper Exam

Anfänger Erfahrener Benutzer

Fortgeschrittene Architekturenin LabVIEW

*Diese Kurse werden empfohlen, um eine hohe Produktivität bei der Arbeit mit LabVIEW zu erreichen.

Kurse

Zertifikate

Andere Kurse

Certified LabVIEWAssociate Developer Exam

LabVIEW Core 3*

OOP-System-Designin LabVIEW

LabVIEW Connectivity

LabVIEW Performance

LabVIEW Instrument Control

LabVIEW Machine Vision

LabVIEW Real-Time

LabVIEW FPGA

Modular Instruments Series

Software-ManagementEntwicklung mit LabVIEW

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LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch viii ni.com

A. Zu diesem HandbuchIn diesem Handbuch erfahren Sie alles zur Programmierung mit LabVIEW und zu den Funktionen und VIs, mit denen Test- und Messapplikationen sowie Applikationen zur Datenerfassung, Gerätesteuerung und Datenproto-kollierung erstellt werden können. Es wird davon ausgegangen, dass Sie mit Windows vertraut sind und Erfahrung im Erstellen von Algorithmen in Form von Fluss- und Blockdiagrammen haben. Das Kurshandbuch und das Übungsbuch sind in Lektionen unterteilt.

Jede Lektion im Kurshandbuch umfasst folgende Abschnitte:

• Eine Einleitung, in der Hintergrund und Inhalt der Lektion erläutert werden

• Eine Beschreibung der in den Übungen behandelten Themen

• Ein Quiz zur Zusammenfassung der wichtigsten Schwerpunkte der Lektion

Jede Lektion im Übungsbuch umfasst folgende Abschnitte:

• Übungen zur praktischen Umsetzung der behandelten Themen

• Einige Lektionen enthalten optionale Übungen, die bei ausreichender Zeit absolviert werden können, oder zusätzliche Übungen mit erhöhtem Schwierigkeitsgrad

Für die Übungen werden folgende Geräte von National Instruments verwendet:

• Einsteckbare Multifunktions-Datenerfassungskarte (DAQ-Karte) sowie das DAQ-Signalzubehör (DAQ Signal Accessory) mit Temperatursen-sor, Funktionsgenerator und LEDs

• Eine mit einem NI-Gerätesimulator verbundene GPIB-Schnittstelle

Sollten Sie nicht über die o. g. Hardware verfügen, können Sie die Übungen dennoch absolvieren. Hierfür gibt es gesonderte Anleitungen. Übungen, für die Hardware benötigt wird, sind mit dem links abgebildeten Symbol gekennzeichnet . Sie können aber auch andere Hardware als die o. g. nutzen. So können Sie beispielsweise anstelle des NI-Gerätesimulators ein GPIB-Gerät oder ein anderes DAQ-Gerät verwenden, das an eine Signal-quelle (z. B. einen Funktionsgenerator) angeschlossen ist.

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© National Instruments Corporation ix LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch

B. Erforderliche Kursmaterialien

KursvoraussetzungenDie Kursvoraussetzungen stellen sicher, dass alle Teilnehmer über ein Basiswissen der wichtigsten Themen für den Kurs LabVIEW-Grundlagen 1 verfügen. Lesen Sie alle Kursvoraussetzungen vor dem 1. Kurstag.

Die folgenden Kursvoraussetzungen finden Sie unter ni.com/info nach Eingabe des entsprechenden Infocodes für das Thema:

❑ LabVIEW-Grundlagen 1 - Entwicklung von Software (Infocode: SoftDev)

❑ Einführung in die Datenerfassung (Infocode: DAQ)

❑ Einführung in die Messgerätesteuerung über GPIB (Infocode: GPIB)

❑ Einführung in die serielle Kommunikation (Infocode: Serial)

KursmaterialBevor Sie mit diesem Kurshandbuch fortfahren, sollten Sie die folgende Checkliste der benötigten Kursmaterialien durchgehen:

❑ Eine Windows-Version ab 2000. Der Kurs ist für Windows XP optimiert.

❑ Multifunktions-DAQ-Karte, die im Measurement & Automation Explorer (MAX) als Dev1 konfiguriert ist.

❑ DAQ-Signalzubehör (DAQ Signal Accessory) und zugehöriges Kabel sowie Verbindungsdrähte

❑ GPIB-Karte

❑ NI-Gerätesimulator mit Netzteil

❑ LabVIEW Full Development System oder LabVIEW Professional Development System ab 2009

❑ DAQmx ab Version 8.9.5

❑ NI-488.2 ab Version 2.7.1

❑ NI-CAN ab Version 2.6.3 (nur für CAN-Übungen)

❑ Serielles Kabel

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LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch x ni.com

❑ GPIB-Kabel

❑ Kurs-CD “LabVIEW Core 1”. Bei der Installation werden folgende Ordner angelegt:

C. Installation der KurssoftwareZur Installation der Kurssoftware gehen Sie wie folgt vor:

1. Legen Sie die Kurs-CD in den Rechner ein.

2. Installieren Sie die Übungs- und Lösungsdateien am gewünschten Speicherort.

Hinweis Ordnernamen in spitzen Klammern, wie z. B. <Exercises>, beziehen sich auf Ordner im Stammverzeichnis des Rechners.

D. KurszieleFolgende Themen werden in diesem Kurs behandelt:

• Funktion von Frontpaneln, Blockdiagrammen, Symbolen und Anschlussfeldern

• Umgang mit den in LabVIEW enthaltenen Programmierstrukturen und Datentypen

• Verschiedene Editier- und Fehlersuchverfahren

• Erzeugen und Speichern von VIs, die dann als SubVIs verwendet werden können

• Darstellen und Speichern von Daten

• Erstellen von Applikationen, in denen Datenerfassungs-Einsteckkarten verwendet werden können

• Erstellen von Applikationen, in denen Geräte mit seriellem oder GPIB-Anschluss eingesetzt werden

Ordnername Beschreibung

Exercises Ordner für VIs, die während des Kurses erstellt werden oder die Sie für Übungen benötigen. In dem Ordner befinden sich auch für den Kurs erforderliche SubVIs und die Zip-Datei nidevsim.zip. Diese enthält den LabVIEW-Treiber für den NI-Gerätesimulator.

Solutions Ordner mit den Lösungen zu den Kursübungen

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© National Instruments Corporation xi LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch

Folgendes wird in diesem Kurs nicht behandelt:

• Einzelheiten zu allen in LabVIEW enthaltenen VIs, Funktionen und Objekten. Informationen zu Funktionen, die nicht im Kurs beschrieben sind, finden Sie in der LabVIEW-Hilfe

• Theoretisches zur A/D-Wandlung

• Verwendung des seriellen Anschlusses

• Verwendung des GPIB-Busses

• Entwicklung von Gerätetreibern

• Entwicklung von Applikationen. Im LabVIEW-Menü finden Sie unter Hilfe»Beispiele suchen eine Datenbank mit Beispielen. Die dort gezeigten Beispiele können Sie bei der Entwicklung eigener Applikatio-nen zu Hilfe nehmen.

E. Symbole und DarstellungenIn diesem Kurshandbuch werden die folgenden Symbole und Darstellungen verwendet:

» Das Symbol » kennzeichnet die Reihenfolge, in der Menüpunkte und Dia-logfeldoptionen anzuklicken sind. So wird zum Beispiel mit der Abfolge Datei»Seite einrichten»Optionen angezeigt, dass zunächst das Menü Datei zu öffnen ist, daraus der Menüpunkt Seite einrichten auszuwählen und anschließend die Seite Optionen anzuklicken ist.

Dieses Symbol steht für einen Tipp.

Dieses Zeichen steht für einen Hinweis auf wichtige Informationen.

Mit diesem Symbol wird vor Datenverlust, Systemabsturz und Verletzungen gewarnt.

Dieses Symbol zeigt an, dass für eine Übung eine GPIB-Einsteckkarte oder ein DAQ-Gerät erforderlich ist.

fett In fettgedruckter Schrift sind Elemente dargestellt, die ausgewählt oder angeklickt werden müssen, wie Menüpunkte oder Optionen in Dialogfel-dern. Fettgedruckter Text kann auch für Parameternamen, Elemente und Tasten auf dem Frontpanel, Dialogfelder, Bereiche in Dialogfeldern, Menü-namen und Palettennamen stehen.

kursiv Variablen, Hervorhebungen, Querverweise und erstmals genannte Fachaus-drücke sind durch Kursivschrift gekennzeichnet. Ebenfalls kursiv sind Textstellen gedruckt, an denen Wörter oder Werte einzusetzen sind.

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LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch xii ni.com

monospace In Monospace-Schrift (nicht proportionaler Schrift) sind Programmauszü-ge, Syntaxbeispiele und Zeichen, die über die Tastatur einzugeben sind, dargestellt. Diese Schriftart wird auch für Laufwerke, Pfade, Verzeichnisse, Programme, Unterprogramme, Subroutinen, Gerätenamen, Funktionen, Operationen, Variablen sowie Dateinamen und -erweiterungen verwendet.

monospace fett In dieser Schriftart dargestellter Text kennzeichnet auf dem Bildschirm aus-gegebene Meldungen. Außerdem wird diese Schriftart für Kommandozeilen verwendet, die sich von anderen Beispielen unterscheiden.

Plattform Mit Text in dieser Schriftart wird angezeigt, dass sich der nachfolgende Text nur auf die genannte Plattform bezieht.

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© National Instruments Corporation 1-1 LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch

1Aufbau der Hardware

LabVIEW ist eine graphische Programmierumgebung, mit deren Hilfe Ingenieure und Wissenschaftler anspruchsvolle Mess-, Test- und Steuer-systeme entwickeln. LabVIEW lässt sich mit einer Vielzahl von Hardware-geräten integrieren. In diesem Kurs arbeiten Sie mit DAQ-, GPIB- und serieller Hardware. In dieser Lektion werden die Grundlagen der DAQ-, GPIB- und der seriellen Hardware sowie die Konfiguration der Hardware im Measurement & Automation Explorer erläutert.

InhaltA. DAQ-Hardware

B. Verwendung von DAQ-Software

C. Gerätesteuerung

D. GPIB

E. Kommunikation über serielle Ports

F. Verwendung der Gerätesteuerung

G. Kursprojekt

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Lektion 1 Aufbau der Hardware

LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch 1-2 ni.com

A. DAQ-HardwareIn einem Datenerfassungssystem (DAQ-System) wird ein DAQ-Gerät verwendet, um ein aufbereitetes elektrisches Signal zur Analyse und Daten-protokollierung an einen Computer zu übertragen. Sie können ein DAQ-Gerät mit PCI-Bus, PCI-Express-Bus, PXI-Bus, USB- oder IEEE-1394-Anschluss verwenden. In diesem Abschnitt erfahren Sie mehr zur Hardware, die für ein Datenerfassungssystem benötigt wird, und wie die Geräte konfiguriert werden.

Ein DAQ-System besteht in der Regel aus drei Teilen – einem Anschluss-block, Kabel und einem DAQ-Gerät (vgl. Abbildung 1-1).

Abbildung 1-1. Typisches DAQ-System

Nach der Umwandlung einer physikalischen Größe in ein messbares Signal mit oder ohne Signalaufbereitung muss das Signal erfasst werden. Zur Signalerfassung benötigen Sie einen Anschlussblock, ein Kabel, ein DAQ-Gerät und einen Computer. Mit dieser Gerätekombination kann jeder Standardcomputer als Mess- und Automatisierungssystem genutzt werden.

1 Signal2 Anschlussblock3 Kabel

4 DAQ-Karte5 Computer

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Verwendung von Anschlussblock und KabelAn den Anschlussblock werden die Leitungen für die Signale angeschlos-sen. Ein Anschlussblock enthält Schraub- oder Klemmanschlüsse für die Signale und eine Buchse für die Verbindung mit dem DAQ-Gerät. Anschlussblöcke gibt es mit 100, 68 oder 50 Anschlüssen. Die Auswahl des Anschlussblocks richtet sich nach dem Gerät und der Anzahl der zu messen-den Signale. Ein Anschlussblock mit 68 Anschlüssen enthält mehr Masseanschlüsse als ein Block mit 50 Anschlüssen. Idealerweise sollten immer so viele Masseanschlüsse wie Masseleitungen vorhanden sein, damit Sie nicht mehrere Leitungen an dieselbe Schraubklemme anschließen müs-sen. Andernfalls kann es zu Interferenzen kommen.

Es gibt abgeschirmte und nicht abgeschirmte Anschlussblöcke. Abge-schirmte Anschlussblöcke bieten besseren Schutz vor Rauschen. Einige Anschlussblöcke sind mit Zusatzfunktionen für Thermoelemente (z. B. zur Kaltstellenkompensation) ausgestattet.

Das Signal wird vom Anschlussblock über ein Kabel an das DAQ-Gerät übertragen. Es gibt Kabel mit 100, 68 oder 50 Adern. Die Adernanzahl des Kabels richtet sich nach dem Anschlussblock und dem DAQ-Gerät. Kabel gibt es ebenso wie Anschlussblöcke in abgeschirmter oder nicht abge-schirmter Ausführung.

Weitere Informationen zu den verschiedenen Anschlussblöcken und Kabeln finden Sie im DAQ-Abschnitt des Katalogs von National Instruments oder auf unserer Website ni.com/products.

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DAQ-Signalzubehör (DAQ Signal Accessory)In Abbildung 1-2 ist das DAQ-Signalzubehör dargestellt, das Sie in diesem Kurs verwenden.

Abbildung 1-2. DAQ-Signalzubehör

Das DAQ-Signalzubehör ist ein für Lernzwecke konzipierter Anschluss-block. Er hat drei unterschiedliche Buchsen, so dass er mit verschiedenen DAQ-Geräten genutzt werden kann, und Klemmanschlüsse für die Signale. Es gibt drei Eingänge und zwei Ausgänge für analoge Signale, wobei einer der Eingänge mit einem Temperatursensor verbunden ist.

Außerdem enthält das DAQ-Signalzubehör einen Funktionsgenerator mit einem Schalter zur Auswahl des Frequenzbereichs und einem Drehknopf zum Einstellen der Frequenz. Der Funktionsgenerator erzeugt Sinus- und Rechtecksignale. Zwischen dem Sinus- und dem Rechteckausgang befindet sich ein Masseanschluss.

Mit dem Digital-Trigger wird ein TTL-Impuls zur Triggerung der Erfassung oder Ausgabe analoger Signale erzeugt. Wenn Sie den Schalter “Digital Trigger” betätigen, fällt das Signal von +5 auf 0 V. Nach dem Loslassen des Schalters steigt es wieder auf +5 V. Die vier LEDs entsprechen den ersten vier Digitaleingängen des DAQ-Geräts. Die LEDs folgen der negativen

AB

PowerQuadrature

EncoderAB

24 Pulses/rev

A BRelay DIO 5200mA Max

Counters

Digital Trigger

3 2 1 0

Digital Port 0

FrequencyRange

FrequencyAdjust

13kHz-1MHz1kHz-100kHz100Hz-10kHz Lo Hi

Temp SensorNoise

Off On

Temp Sensor

Ch 0

V*100 = °C

AnalogOut

AnalogIn

FunctionGenerator

Ch 0 1 1 2Mic Ch 6

68-p

in D

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Lab/

1200

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DAQSignal Accessory

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Logik. Das heißt, bei einem Signalwechsel auf High wird die LED ausgeschaltet.

Das DAQ-Signalzubehör hat außerdem einen Quadratur-Encoder, mit dem durch Drehen am entsprechenden Knopf zwei Impulsfolgen erzeugt wer-den. Des Weiteren enthält das Signalzubehör sechs Anschlüsse für Zählerbausteine des DAQ-Geräts. Darüber hinaus ist das Gerät mit einem Relais, einem Thermoelement-Eingang und einer Mikrofonbuchse ausgestattet.

Verwendung von DAQ-GerätenDie meisten DAQ-Geräte dienen zur Erfassung und Ausgabe analoger oder digitaler Signale sowie zur Arbeit mit Zählern.

Das mit dem DAQ-Gerät erfasste Signal kann über verschiedene Bustypen an den Computer übertragen werden. So kann das Gerät beispielsweise mit dem PCI- oder PCI-Express-Bus eines Desktop-PCs, dem PCMCIA-Anschluss eines Laptops oder dem USB-Anschluss eines beliebigenComputers verbunden werden. Mit PXI/CompactPCI können tragbare Messsysteme erstellt werden, die vielseitig und robust sind.

Im Measurement & Automation Explorer (MAX) können Geräte simuliert werden. Die Simulation von Geräten wird im Abschnitt Simulieren von DAQ-Geräten dieser Lektion beschrieben.

Weitere Informationen zu bestimmten DAQ-Gerätetypen finden Sie im DAQ-Abschnitt des NI-Katalogs oder auf unserer Website ni.com/products.

Analoge ErfassungBei der computergestützten Erfassung analoger Signale wird ein analoges Signal gemessen und an den Computer übertragen. Dort kann es ausgewer-tet, dargestellt oder gespeichert werden. Ein analoges Signal ist ein Signal, das sich kontinuierlich ändert. Analoge Erfassung bedeutet in der Regel die Messung von Spannung oder Strom. Es gibt eine Reihe von Gerätetypen zur Erfassung analoger Signale, z. B. Multifunktions-DAQ-Karten (MIO-Kar-ten), Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandler, Digitalmultimeter (DMMs) oder Karten zur Erfassung dynamischer Signale (DSA-Karten).

Bei der computergestützten Erfassung analoger Signale ist eine Analog-Digital-Wandlung erforderlich, da ein Computer nur digitale Daten verar-beiten kann. Schaltkreise zur Umwandlung einer Spannung in eine Folge von Einsen und Nullen werden A/D-Wandler genannt.

A/D-Wandler tasten ein analoges Signal bei jeder steigenden oder fallenden Taktflanke ab. In jeder Taktperiode tastet der A/D-Wandler das Signal

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einmal ab, misst das Sample und wandelt es in einen digitalen Wert um. Der Takt bestimmt die Geschwindigkeit, mit der Samples des Eingangssignals entnommen werden. Da das Eingangssignal aufgrund technischer Beschränkungen nicht mit hundertprozentiger Genauigkeit widergespiegelt werden kann, arbeitet der A/D-Wandler mit einer Annäherung an das tat-sächliche Signal. Nach dem Ermitteln dieser Näherung kann das Signal in eine Reihe digitaler Werte umgewandelt werden. Bei einigen Wandlern wird das Signal automatisch beim Erreichen eines bestimmten Näherungswerts umgewandelt.

Analoge AusgabeBei der computergestützten Ausgabe analoger Signale werden durch den Computer elektrische Signale erzeugt. Voraussetzung zur Ausgabe analoger Signale ist eine D/A-Wandlung. Ein Task kann Spannung oder Strom aus-geben. Zur Ausgabe von Spannung oder Strom muss jedoch entsprechende Hardware installiert sein.

Die Wandlung von Digital- in Analogdaten ist das Gegenteil zur Wandlung von Analog- in Digitaldaten. Bei der D/A-Wandlung werden Daten vom Computer generiert. Die analogen Signale können entweder vorher erfasst worden sein oder mittels Software erzeugt werden. Ein D/A-Wandler nimmt diese digitalen Daten auf und gibt ein sich kontinuierlich änderndes Signal aus. Der D/A-Wandler erzeugt ein Analogsignal, das an andere Geräte oder Schaltkreise übertragen werden kann.

Jeder D/A-Wandler hat einen Ausgabetakt. Damit wird festgelegt, wann jeweils ein neuer Wert erzeugt werden soll. Die Funktion des Ausgabetakts ähnelt der Funktion des Sample-Takts für A/D-Wandler. Während einer Periode wandelt der D/A-Wandler einen Digitalwert in eine analoge Span-nung um, die an einem Kontakt ausgegeben wird. Bei einem sehr schnellen Takt kann der D/A-Wandler ein Signal erzeugen, das sich konstant und gleichmäßig zu ändern scheint.

Digital-I/ODigitale Signale sind elektrische Signale, die digital verschlüsselte Informa-tionen über Leitungen übertragen. Diese Signale haben in der Regel nur die Zustände “Ein” und “Aus” (auch “High” und “Low” oder “1” und “0” genannt). Wenn ein digitales Signal über eine Leitung übertragen wird, legt der Sender an einer Leitung eine Spannung an und der Empfänger ermittelt anhand dieser Spannung den gesendeten Wert. Der Spannungsbereich für jeden digitalen Wert hängt davon ab, durch welche Spannungspegel die Zustände “High” und “Low” definiert sind. Digitale Signale können vielsei-tig eingesetzt werden. Die einfachste Anwendung für digitale Signale sind Bauelemente mit einer bestimmten Anzahl diskreter Zustände (z. B. Schal-ter oder LEDs). Digitale Signale können auch Informationen übertragen und damit beispielsweise zur Programmierung von Geräten oder zur Kommuni-

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kation zwischen Geräten genutzt werden. Digitale Signale können auch als Taktgeber oder Trigger zur Steuerung oder Synchronisation von Messungen dienen.

Digitale Werte werden an den Digitalleitungen eines DAQ-Geräts erfasst. Die Erfassung wird dabei durch die Software getaktet. Bei manchen Geräten kann die Richtung von Digitalleitungen individuell konfiguriert werden, so dass damit entweder Signale erfasst oder ausgegeben werden können. Jede Leitung entspricht dem Kanal eines Tasks.

Mit Hilfe der Digitalanschlüsse eines DAQ-Geräts können digitale Werte von mehreren Digitalleitungen gleichzeitig erfasst werden. Die Erfassung wird dabei durch die Software getaktet. Die Ports können zur Erfassung oder Ausgabe digitaler Signale individuell konfiguriert werden. Jeder Port entspricht einem Kanal im Task.

ZählerEin Zähler ist ein digitaler Zeitgeber. Zeitgeber dienen in der Regel zum Zählen von Ereignissen, zur Impulserzeugung sowie zur Frequenz-, Peri-oden- und Positionsmessung.

Bei der einfachen Zählung erhöht sich der Zählerstand bei jeder aktiven Flanke am Source-Eingang. Damit der Zähler bei einer aktiven Flanke zu zählen beginnt, muss er vorher gestartet werden. Der maximale Zählerstand richtet sich nach der Auflösung des Zählers. Ein 24-Bit-Zähler erreicht bei-spielsweise einen maximalen Zählerstand von:

2(Zählerauflösung) – 1 = 224 – 1 = 16.777.215

Das heißt, bei einem 24-Bit-Zähler lautet der höchste Zählerstand 16.777.215. Bei der nächsten aktiven Flanke startet er wieder bei 0.

B. Verwendung von DAQ-SoftwareAlle DAQ-Geräte von National Instruments werden mit Treibern zum Datenaustausch zwischen dem Gerät und der Applikation geliefert. Sie kön-nen entweder mit dem NI-DAQmx-Treiber oder dem traditionellen NI-DAQ-Treiber arbeiten. Zur Kommunikation mit den Treibern kann LabVIEW genutzt werden.

Daneben können Sie Ihre DAQ-Geräte im MAX konfigurieren. In diesem Abschnitt wird die Konfiguration von DAQ-Geräten mit Hilfe der Treiber und des MAX beschrieben.

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Verwendung von NI-DAQNI-DAQ 7.x enthält zwei Treiber: den traditionellen NI-DAQ-Treiber und NI-DAQmx. Jeder Treiber hat eine eigene Programmieroberfläche (Application Programming Interface – API) sowie Hardware- und Softwa-rekonfiguration. NI-DAQ ab Version 8.0 enthält nur noch den NI-DAQmx-Treiber, der den traditionellen NI-DAQ-Treiber ersetzt.

• Der traditionelle NI-DAQ-Treiber ist eine neuere Version von NI-DAQ 6.9.x (des früheren NI-DAQ-Treibers). Der traditionelle NI-DAQ-Treiber enthält die gleichen VIs und Funktionen und arbeitet auf die gleiche Weise wie NI-DAQ 6.9.x. Sie können NI-DAQmx und den traditionellen NI-DAQ-Treiber auf demselben Computer verwen-den. Bei NI-DAQ 6.9.x ist das nicht möglich. Der traditionelle NI-DAQ-Treiber ist nicht mit Windows Vista kompatibel.

• Bei NI-DAQmx handelt es sich um einen neu entwickelten NI-DAQ-Treiber mit speziellen VIs und Funktionen sowie neuen Tools zur Steuerung von Messgeräten. Eine der wichtigsten Neuerungen von NI-DAQmx ist der DAQ-Assistent, mit dem Kanäle und Mess-Tasks für ein Gerät konfiguriert werden können. Darüber hinaus arbeitet der Trei-ber effizienter, beispielsweise bei der Einzelwertein- und -ausgabe sowie durch Multithreading, und bietet eine benutzerfreundlichere Pro-grammieroberfläche, die mit weniger VIs und Funktionen als die Vorgängerversionen von NI-DAQ auskommt.

Hinweis (Windows) LabVIEW unterstützt NI-DAQmx und den DAQ-Assistenten. (Mac OS) LabVIEW unterstützt NI-DAQmx Base, aber nicht den DAQ-Assistenten. (Linux) LabVIEW unterstützt NI-DAQmx, aber nicht den DAQ-Assistenten.

Der traditionelle NI-DAQ-Treiber und NI-DAQmx arbeiten mit unter-schiedlichen Geräten. Eine Liste mit unterstützten Geräten finden Sie unter DAQ-Hardware auf der Website von National Instruments.

Konfiguration der DAQ-HardwareVor Verwendung eines DAQ-Geräts muss dieses so konfiguriert werden, dass die Software problemlos mit dem Gerät kommunizieren kann. Im vor-liegenden Kurs sind die Geräte bereits ordnungsgemäß konfiguriert.

WindowsDAQ-Geräte von National Instruments werden mit dem Geräte-Manager von Windows verwaltet, in dem alle Geräte des Systems registriert sind. Geräte, die nach dem Einstecken sofort betriebsbereit sind (Plug-and-Play-Geräte), z. B. MIO-Karten der E-Serie, werden vom Geräte-Manager auto-matisch erkannt und konfiguriert. Alle anderen Geräte müssen manuell über die Option Hardware in der Systemsteuerung konfiguriert werden.

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Im Geräte-Manager können Sie die Windows-Hardwarekonfiguration über-prüfen. Unter Data Aquisition Devices finden Sie alle am Computer angeschlossenen DAQ-Geräte. Bei einem Doppelklick auf ein DAQ-Gerät wird ein Dialogfeld mit Registerkarten angezeigt. Auf der Registerkarte All-gemein sehen Sie allgemeine Angaben zum Gerät. Auf der Registerkarte Treiber werden die Version und der Speicherort des installierten Gerätetrei-bers angezeigt. Auf der Registerkarte Details finden Sie weitere Informationen zur Hardwarekonfiguration. Auf der Registerkarte Ressour-cen werden die Systemressourcen für das Gerät angezeigt, z. B. Interrupt-Einstellungen, DMA oder bei softwarekonfigurierbaren Geräten die Basisadresse.

Measurement & Automation ExplorerIm MAX werden alle Einstellungen zu Geräten und Kanälen angezeigt. Nach dem Anschließen eines DAQ-Geräts muss zunächst dieses Konfigura-tionsprogramm gestartet werden. Im MAX werden die Gerätedaten des Geräte-Managers aus der Windows-Registry ausgelesen und den DAQ-Geräten Nummern zugewiesen. Anhand dieser Nummer können Sie in LabVIEW mit dem Gerät arbeiten. Zum Starten des MAX klicken Sie doppelt auf das entsprechende Desktop-Symbol oder wählen Sie in LabVIEW Werkzeuge»Measurement & Automation Explorer. Das im Folgenden dargestellte Fenster ist das MAX-Hauptfenster. Im MAX können Sie auch SCXI- und SCC-Geräte konfigurieren.

Abbildung 1-3. MAX-Hauptfenster

Die Einstellungen, die Sie in diesem Konfigurationsprogramm vornehmen können, sind geräteabhängig. Die logische Gerätenummer und die Einstel-lungen zu den Geräten im MAX werden in der Windows-Registry gespeichert.

1: AT-MIO-64E-3

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Plug-and-Play-DAQ-Geräte (z. B. Karten des Typs NI PCI-6024E) werden unter Windows automatisch erkannt und konfiguriert.

SkalierungenSie können Skalierungen Ihren Messungen entsprechend anpassen. Das ist insbesondere bei der Arbeit mit Sensoren von Vorteil. So können Sie in Applikationen direkt mit skalierten Werten arbeiten und müssen sich nicht um die Umrechnung der gemessenen Größe kümmern. In diesem Kurs arbeiten Sie beispielsweise mit einem Temperatursensor, bei dem die Tem-peratur in Form einer Spannung ausgegeben wird. Die Umrechnung für die Temperatur lautet: Spannung x 100 = Temperatur in °C. Nach Fest-legen der Umrechnungsformel können Sie also in Ihrer Applikation mit den umgerechneten Werten in °C arbeiten.

Simulieren von DAQ-GerätenSeit NI-DAQmx 7.4 können Geräte auch simuliert werden. Auf diese Weise können Sie beliebige Geräte von National Instruments in Ihren Applikatio-nen ausprobieren. Sollten Sie sich später zum Kauf eines Geräts entscheiden, lässt sich die simulierte Konfiguration problemlos auf das erworbene Gerät übertragen. Mit der Simulationsfunktion von NI-DAQ können Sie z. B. die Konfiguration eines Geräts auf einen Laptop übertra-gen, dort eine Applikation für das Gerät entwickeln und die fertige Applikation auf das ursprüngliche System zurückübertragen.

C. GerätesteuerungWenn Sie ein Testsystem mit dem Computer automatisieren möchten, gibt es in Bezug auf den Gerätetyp keine Beschränkungen. Sie können Geräte verschiedener Kategorien miteinander kombinieren oder aufeinander abstimmen. Die gängigsten Kategorien von Geräten sind Geräte mit GPIB-Schnittstelle, serieller Schnittstelle und modulare Messinstrumente. Daneben sind auch Geräte zur Bilderfassung, Motorsteuerung sowie Geräte mit USB-, Ethernet-, NI-CAN- und paralleler Schnittstelle möglich.

Zur Steuerung von Geräten mit dem Computer müssen Sie die Eigenschaf-ten des Geräts kennen, z. B. die Kommunikationsprotokolle, mit denen es arbeitet. Informationen zu diesen Eigenschaften finden Sie in der Beschrei-bung des Geräts.

D. GPIBDer ANSI/IEEE-Standard 488.1-1987, der auch als “General Purpose Interface Bus” (GPIB) bezeichnet wird, beschreibt eine Standardschnitt-stelle zur Kommunikation zwischen Messgeräten und Controllern verschiedener Hersteller. Es gibt eine umfassende Auswahl an

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GPIB-Messgeräten verschiedener Hersteller für allgemeine und industrie-spezifische Testapplikationen. GPIB-Geräte werden oft als Einzelgeräte verwendet, bei denen Messungen manuell durchgeführt werden. Diese Mes-sungen lassen sich durch Verwendung eines Computers zur Steuerung der GPIB-Geräte automatisieren.

Der Standard IEEE 488.1 enthält Informationen zu elektrischen, mechani-schen und funktionalen Eigenschaften der Schnittstelle. Der ANSI/IEEE-Standard 488.2-1992 ist eine Weiterentwicklung des IEEE 488.1. Darin werden ein Buskommunikationsprotokoll, gemeinsame Datencodes und -formate sowie allgemeine Gerätebefehle definiert.

Bei GPIB handelt es sich um eine parallele 8-Bit-Kommunikationsschnitt-stelle mit Datenübertragungsraten von 1 MB/s und höher, wobei der Handshake-Betrieb über drei Verbindungen läuft. Der Bus unterstützt einen System-Controller (in der Regel einen Computer) und bis zu 14 zusätzliche Geräte.

Das GPIB-Protokoll unterteilt Geräte in Controller (Steuergeräte), Talker (Sendegeräte) und Listener (Empfangsgeräte). Auf diese Weise wird bestimmt, welches Gerät den Bus steuert. Jedem Gerät ist eine eindeutige GPIB-Primäradresse zwischen 0 und 30 zugeordnet. Zu den Aufgaben des Controllers gehören das Festlegen der Kommunikationsverbindungen, das Antworten auf Geräte, die einen Dienst anfordern, das Senden von GPIB-Befehlen und die Weiterleitung oder der Empfang von Steueranwei-sungen des Busses. Controller weisen Talker an, Daten über den GPIB zu senden. Es kann jeweils nur ein Gerät für das Senden von Daten adressiert werden. Der Controller adressiert den Listener, so dass dieser auf Daten vom GPIB wartet und diese empfängt. Es können mehrere Geräte als Liste-ner adressiert werden.

Beendigung der DatenübertragungDer Listener muss am Ende der Datenübertragung darüber informiert wer-den, dass keine weiteren Daten folgen. Das Ende der Datenübertragung über einen GPIB kann auf drei Arten signalisiert werden:

• Durch Aktivieren der EOI-Leitung (End Or Identify – EOI) beim letzten Datenbyte. Dieses Verfahren ist am gebräuchlichsten.

• Durch Einfügen eines speziellen EOS-Zeichens (End Of String – EOS) an das Ende der Daten. Bei einigen Geräten wird dieses Verfahren anstelle von oder zusätzlich zur Aktivierung der EOI-Leitung genutzt.

• Durch Zählen der mittels Handshake übertragenen Bytes durch den Listener. Diese Signalisierungsart für das Übertragungsende ist oft vor-eingestellt, da das Übertragungsende durch entweder EOI (oder ggf. EOS) oder Erreichen der erwarteten Byte-Anzahl sicher erkannt wird.

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Oft wird die Byte-Anzahl des Listeners sicherheitshalber etwas höher angesetzt als erwartet, so dass keine Samples übersprungen werden.

DatenübertragungsrateZum Erreichen der hohen Datenübertragungsrate, für die der GPIB ausge-legt ist, müssen Sie die Anzahl der Geräte auf dem Bus und den Abstand zwischen den Geräten begrenzen.

Mit HS488-Geräten und -Controllern können schnellere Übertragungsraten erreicht werden. HS488 ist eine Erweiterung von GPIB und wird von den meisten NI-Controllern unterstützt.

Hinweis Weitere Informationen zu GPIB finden Sie auf der Website von National Instruments unter ni.com/support/gpibsupp.htm.

E. Kommunikation über serielle PortsBei der seriellen Kommunikation werden Daten zwischen einem Computer und einem Peripheriegerät, wie z. B. einem programmierbaren Gerät oder einem anderen Computer, ausgetauscht. Bei der seriellen Kommunikation werden die Daten bitweise über eine Kommunikationsleitung übertragen. Diese Art der Kommunikation sollte bei langsamen Übertragungsraten oder bei der Übertragung von Daten über weite Entfernungen verwendet werden. Die meisten Computer sind mit einem oder mehreren seriellen Anschlüssen (Ports) ausgestattet. Sie benötigen also lediglich ein Kabel, um das Messge-rät an den Computer anzuschließen oder zwei Computer miteinander zu verbinden.

Abbildung 1-4. Beispiel für ein serielles Gerät

Für die serielle Kommunikation werden vier Parameter benötigt: die Baudrate, die Anzahl der Datenbits zur Kodierung eines Zeichens, die Art des optionalen Paritätsbits und die Anzahl der Stoppbits. In einem Zeichen-rahmen wird jedes zu übertragende Zeichen in Form eines Startbits gefolgt von den Datenbits kodiert.

1 RS-232-Gerät 2 RS-232-Kabel 3 Serieller Port

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Die Baudrate ist ein Maß für die Geschwindigkeit der seriellen Datenüber-tragung zwischen Geräten.

Datenbits werden in negativer Logik vom niedrigstwertigen (LSB) zum höchstwertigen Bit (MSB) übertragen. Um die Datenbits in einem Zeichen-rahmen zu interpretieren, müssen Sie diese von rechts nach links lesen. Dabei steht 1 für negative und 0 für positive Spannung.

Bei manchen Zeichenrahmen wird nach den Datenbits ein Paritätsbit gesen-det. Das Paritätsbit (falls vorhanden) folgt ebenfalls der negativen Logik. Dieses Bit dient zur Fehlerprüfung. Dazu bestimmen Sie im Voraus, ob die Parität der Übertragung gerade oder ungerade sein soll. Bei ungerader Pari-tät wird das Paritätsbit so gesetzt, dass die Summe aller Einsen unter den Datenbits und dem Paritätsbit eine ungerade Zahl ergibt.

Der letzte Teil des Zeichenrahmens besteht entweder aus einem, anderthalb oder zwei Stoppbits. Diese werden immer durch eine negative Spannung dargestellt. Werden keine weiteren Zeichen übertragen, so bleibt die Lei-tung im negativen (MARK-)Zustand. Bei Übertragung eines weiteren Zeichenrahmens beginnt dieser mit einem Startbit positiver (SPACE-)Spannung.

In der folgenden Abbildung sehen Sie einen typischen Zeichenrahmen für den Buchstaben m.

Abbildung 1-5. Zeichenrahmen für den Buchstaben m

RS-232 arbeitet nur mit zwei Spannungszuständen: MARK und SPACE. In diesem auf zwei Zuständen basierenden Kodierschema, entspricht die Baudrate der Höchstanzahl der pro Sekunde übertragenen Informationsbits einschließlich der Steuerbits.

Space

Mark

Bitdauer

Zeichenrahmen

Startbit Daten-bits

Paritäts-bit

Stopp-bits

Busspannungslos

Busspannungslos

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Bei MARK handelt es sich um eine negative, bei SPACE um eine positive Spannung. In der vorherigen Abbildung wird dargestellt, wie ein ideales Signal auf einem Oszillographen aussieht. Die Wahrheitstabelle für RS-232 sieht wie folgt aus:

Signal > +3 V = 0

Signal < –3 V = 1

Der Ausgangssignalpegel schwankt in der Regel zwischen +12 und –12 V. Der Totbereich zwischen +3 und –3 V dient zum Absorbieren von Leitungsrauschen.

Mit einem Startbit wird der Anfang eines Zeichenrahmens signalisiert. Dabei handelt es sich um den Übergang von einer negativen Spannung (MARK) zu einer positiven Spannung (SPACE). Die Dauer in Sekunden ist dabei der Kehrwert der Baudrate. Wenn das Gerät mit einer Übertragungs-rate von 9.600 Baud arbeitet, beträgt die Dauer des Startbits und aller folgenden Bits ca. 0,104 ms. Der gesamte Zeichenrahmen von elf Bits würde innerhalb von ca. 1,146 ms übertragen werden.

Die Interpretation der Datenbits für die Übertragung ergibt 1101101 (binär) oder 6D (hexadezimal). In der ASCII-Tabelle entspricht das dem Buchsta-ben “m”.

Bei dieser Übertragung wird mit ungerader Parität gearbeitet. Fünf der Datenbits bestehen aus Einsen, was bereits eine ungerade Zahl ergibt. Daher wird das Paritätsbit auf 0 gesetzt.

DatenübertragungsrateDie maximale Übertragungsrate (in Zeichen pro Sekunde) für eine bestimmte Kommunikationseinstellung wird durch Division der Baudrate durch die Bits pro Zeichenrahmen berechnet.

Im vorherigen Beispiel sind insgesamt elf Bits pro Zeichenrahmen vorhan-den. Wenn die Übertragungsrate auf 9.600 Baud eingestellt wird, beläuft sich die maximale Übertragungsrate auf 9.600/11 = 872 Zeichen pro Sekunde. Beachten Sie, dass es sich dabei um die höchstmögliche Zeichen-übertragungsrate handelt. Es kann jedoch vorkommen, dass die am Anfang bzw. Ende der seriellen Leitung befindliche Hardware diese Rate nicht erreicht.

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Standards für serielle PortsDie folgenden Beispiele stellen die gängigsten Standards für die Kommuni-kation über serielle Ports dar:

• RS232 (ANSI/EIA-232-Standard) wird vielseitig genutzt, z. B. zum Anschließen von Maus, Drucker oder Modem an den Computer. Dieser Standard gilt auch in der industriellen Messtechnik. Durch die Verbes-serung von Leitungstreibern und Kabeln übertreffen Applikationen oft die Leistung von RS232 hinsichtlich der angegebenen Entfernung und Geschwindigkeit. RS232 ist auf Festverbindungen zwischen Geräten und den seriellen Anschlüssen des Computers beschränkt.

• Bei RS422 (AIA RS422A-Standard) sind Signale differentiell geschal-tet und nicht, wie bei RS232, gegen Masse. Diese Art der Übertragung, bei der jeweils zwei Leitungen für das Senden und Empfangen von Signalen verwendet werden, ist störunanfälliger und kann im Vergleich zu RS232 für größere Distanzen eingesetzt werden.

• RS485 (EIA-485-Standard) ist eine Variante des Standards RS422, die es gestattet, bis zu 32 Geräte an einen Port anzuschließen. Bei diesem Standard können alle elektrischen Eigenschaften festgelegt werden, so dass auch unter Spitzenlast keine zu hohen Signalspitzen entstehen. Mit dieser verbesserten Multidrop-Fähigkeit können Sie Netzwerke aus Geräten aufbauen, die mit einem einzigen seriellen RS485-Port verbun-den sind. Aufgrund der Störunanfälligkeit und Multidrop-Fähigkeit eignet sich die RS485-Schnittstelle besonders für Industrieanwendun-gen mit vielen Geräten an unterschiedlichen Standorten, die mit einem Computer oder einem anderen Controller zur Erfassung von Daten oder für andere Aufgaben vernetzt sind.

F. Verwendung der GerätesteuerungDie Software-Architektur zur Gerätesteuerung mit LabVIEW ähnelt der Architektur für DAQ. Zu jeder Schnittstelle (z. B. GPIB) gibt es Treiber. Konfiguriert wird die Schnittstelle im MAX.

Hinweis GPIB-Treiber sind auf der LabVIEW-CD enthalten. Die meisten GPIB-Treiber können aber auch von der Website ni.com/support/gpib/versions.htm herunter-geladen werden. Installieren Sie immer die neuesten Treiber, sofern die Versionshinweise nicht anderweitig lauten.

MAX (Windows: GPIB)Mit dem MAX wird die GPIB-Schnittstelle konfiguriert und getestet. Der MAX kommuniziert mit den verschiedenen Diagnose- und Konfigurations-werkzeugen, die zusammen mit dem Treiber installiert werden, sowie mit der Windows-Registry und dem Geräte-Manager. Die Treibersoftware liegt in Form einer DLL vor und umfasst alle Funktionen, die direkt mit der

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GPIB-Schnittstelle kommunizieren. Der Treiber wird direkt über die Instru-menten-I/O-VIs und die Funktionen aufgerufen.

Klicken Sie zum Öffnen des MAX das entsprechende Symbol auf dem Desktop doppelt an oder wählen Sie in LabVIEW Werkzeuge»Measure-ment & Automation Explorer aus. Im folgenden Beispiel sehen Sie eine GPIB-Schnittstelle im MAX, wie sie nach einem Klick auf Scan For Instruments (Nach Messgeräten suchen) angezeigt wird.

Abbildung 1-6. GPIB-Schnittstelle im MAX

Zum Konfigurieren von Objekten im MAX klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ein Element und wählen Sie aus dem Kontextmenü eine Option aus. Wie GPIB-Geräte konfiguriert werden und wie mit den Geräten kommuniziert wird, lernen Sie in einer Übung.

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G. KursprojektMit dem Kursprojekt soll der Inhalt dieses Kurses in Form praktischer Übungen und einer Fallstudie veranschaulicht werden. Mit dem Projekt werden folgende Arbeitsschritte ausgeführt:

1. Messen einer Temperatur alle halbe Sekunde

2. Vergleichen der Temperaturwerte mit Grenzwerten

3. Alarmieren des Benutzers bei Hitze- oder Frostgefahr

4. Anzeigen der Werte

5. Protokollieren der Werte bei einer Warnung

6. Wiederholen des gesamten Prozesses, wenn der Benutzer das Programm nicht anhält

Das Kursprojekt hat folgende Ein- und Ausgangsgrößen:

Eingänge• Aktuelle Temperatur (T)

• Oberer Temperaturgrenzwert (X)

• Unterer Temperaturgrenzwert (Y)

• Stopp

Ausgänge• Warnstufen: Hitzewarnung, keine Warnung, Frostwarnung

• Anzeige der aktuellen Temperatur

• Datenprotokolldatei

Es wurde ein Zustandsdiagramm (vgl. Abbildung 1-7) ausgewählt, damit alle Kursteilnehmer der gleichen Anleitung folgen können. Mit Hilfe dieses Diagramms kann die Problemstellung erfolgreich gelöst werden. Des Wei-teren bieten sich einige Diagrammabschnitte für die Erläuterung bestimmter Kursinhalte an. Es handelt sich hierbei aber nicht unbedingt um die beste Lösung.

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Abbildung 1-7. Zustandsdiagramm des Projekts

In Abbildung 1-8 sehen Sie ein Beispiel für ein anderes mögliches Zustandsdiagramm. Dieses Zustandsdiagramm stellt eine weitere effektive Lösung des Problems dar. Einer der wichtigsten Unterschiede besteht darin, wie sich die Diagramme für zukünftige Funktionen erweitern lassen. Zum Zustandsdiagramm in Abbildung 1-7 können Warnzustände für andere phy-sikalische Größen wie Windgeschwindigkeit, Druck oder Feuchtigkeit hinzugefügt werden. Dem Zustandsdiagramm in Abbildung 1-8 können weitere Temperaturwarnungen hinzugefügt werden. Das Zustandsdia-gramm sollte je nach geplanten Änderungen ausgewählt werden.

Initialisieren

Erfassung

Datenprotokoll

Analyse

Zeit prüfen

Verstrichene Zeit=FALSEund

Stopp=FALSE

Verstrichene Zeit=TRUEund

Stopp=FALSE

Warnung=FALSE

Stopp=TRUE

Warnung=TRUE

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Abbildung 1-8. Alternatives Zustandsdiagramm für das Projekt

Stopp=FALSE

Stopp=TRUE

Verstrichene Zeit=TRUE

T<Y?

Y<T<X?

Verstrichene Zeit=FALSE

Initialisieren

Frostwarnung Keine WarnungHitzewarnung

Zeit prüfen

Stopp

Erfassung

T>X?

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Lernzielkontrolle: Quiz

1. Mit Hilfe des Measurement & Automation Explorers (MAX) lassen sich DAQ-Geräte und GPIB-Instrumente anzeigen, konfigurieren und testen.

a. Richtig

b. Falsch

2. Was sind die Vorteile der Gerätesteuerung?

a. Prozessautomatisierung

b. Zeiteinsparung

c. Eine Plattform für mehrere Tasks

d. Begrenzt auf nur einen Typ von Instrumenten

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Lernzielkontrolle: Antworten

1. Mit Hilfe des Measurement & Automation Explorers (MAX) lassen sich DAQ-Geräte und GPIB-Instrumente anzeigen, konfigurieren und testen.

a. Richtig

b. Falsch

2. Was sind die Vorteile der Gerätesteuerung?

a. Prozessautomatisierung

b. Zeiteinsparung

c. Eine Plattform für mehrere Tasks

d. Begrenzt auf nur einen Typ von Instrumenten

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Notizen

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2Bedienung von LabVIEW

Diese Lektion führt Sie in die Bedienung von LabVIEW ein. Sie lernen den Umgang mit Menüs, Symbolleisten, Paletten, Werkzeugen, der Hilfe sowie den wichtigsten Dialogfeldern von LabVIEW. Des Weiteren werden die Ausführung von VIs und das Prinzip von Frontpanel und Blockdiagramm behandelt. Am Ende dieser Lektion erstellen Sie ein einfaches VI zum Mes-sen, Auswerten und Darstellen von Werten.

InhaltA. Virtuelle Instrumente (VIs)

B. Bestandteile eines VIs

C. Starten eines VIs

D. Projekt-Explorer

E. Frontpanel

F. Blockdiagramm

G. Suchen nach Elementen, VIs und Funktionen

H. Auswahl eines Werkzeugs

I. Datenfluss

J. Erstellen eines einfachen VIs

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Lektion 2 Bedienung von LabVIEW


A. Virtuelle Instrumente (VIs)Programme werden in LabVIEW als virtuelle Instrumente (VIs) bezeichnet, da sie in Erscheinungsbild und Funktion echten Messgeräten wie Oszillo-graphen oder Multimetern nachgebildet sind. LabVIEW enthält eine Vielzahl von Werkzeugen zur Erfassung, Analyse, Darstellung und Speiche-rung von Daten sowie zur Fehlersuche in Programmcode.

B. Bestandteile eines VIsDie drei Hauptbestandteile jedes LabVIEW-VIs lauten Frontpanel, Block-diagramm und Symbol/Anschlussfeld.

FrontpanelDas Frontpanel ist die Benutzeroberfläche des VIs. In Abbildung 2-1 sehen Sie ein Beispiel für ein Frontpanel. Auf dem Frontpanel eines VIs werden Bedien- und Anzeigeelemente eingefügt, welche die Ein- und Ausgänge des VIs darstellen.

Abbildung 2-1. Frontpanel des VIs

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BlockdiagrammNach dem Erstellen des Frontpanels wird dem VI mit Hilfe grafisch darge-stellter Funktionen Programmcode hinzugefügt, um die Elemente des Frontpanels zu steuern. In Abbildung 2-2 sehen Sie ein Beispiel für ein Blockdiagramm. Das Blockdiagramm enthält den grafischen Programm-code. Frontpanel-Elemente werden im Blockdiagramm als Symbole dargestellt.

Abbildung 2-2. Blockdiagramm

Symbol und AnschlussfeldSymbol und Anschlussfeld ermöglichen die Verwendung und das Anzeigen eines VIs in einem anderen VI. Ein VI, das in einem anderen VI verwendet wird, ähnlich einer Funktion in befehlsorientierten Programmiersprachen, nennt man SubVI. Damit ein VI als SubVI verwendet werden kann, muss es ein Symbol und ein Anschlussfeld haben.

Für jedes VI wird in der rechten oberen Ecke des Frontpanels und Blockdia-gramms ein Symbol angezeigt. Ein Beispiel eines Standardsymbols ist links abgebildet. Das VI-Symbol ist die grafische Darstellung eines VIs. Das Symbol kann sowohl Text als auch Bilder enthalten. Wenn Sie ein VI als SubVI verwenden, kennzeichnet das Symbol das SubVI im Blockdiagramm des übergeordneten VIs. Die Zahl auf dem Standardsymbol gibt an, wie viele neue VIs nach dem Start von LabVIEW geöffnet wurden.

Um ein VI als SubVI verwenden zu können, müssen Sie ein Anschlussfeld (vgl. Abbildung links) erstellen. Das Anschlussfeld enthält die Anschlüsse des Symbols, die ähnlich der Parameterliste eines Funktionsaufrufs in befehlsorientierten Programmiersprachen den Bedien- und Anzeigeelemen-

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ten des VIs entsprechen. Sie gelangen zum Anschlussfeld, indem Sie das Symbol in der rechten oberen Ecke des Frontpanels mit der rechten Maus-taste anklicken. Im Blockdiagramm kann nicht auf das Anschlussfeld zugegriffen werden.

C. Starten eines VIsBeim Start von LabVIEW wird das Startfenster angezeigt. Hier können Sie neue VIs und Projekte erstellen, zwischen zuletzt geöffneten LabVIEW- Dateien wählen, nach Beispielen suchen oder die LabVIEW-Hilfe durchsu-chen. Darüber hinaus können Sie hier Informationsquellen zu LabVIEW aufrufen, z. B. bestimmte Handbücher, Hilfethemen oder Informationen der NI-Website unter ni.com/manuals.

Beim Öffnen oder Erstellen einer Datei wird das Startfenster geschlossen. Sie können das Fenster jedoch jederzeit über Ansicht»Startfenster wieder öffnen.

Abbildung 2-3. LabVIEW-Startfenster

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Sie können LabVIEW auch so einstellen, dass statt des Startfensters ein leeres VI angezeigt wird. Wählen Sie Werkzeuge»Optionen und anschlie-ßend Umgebung aus der Liste Kategorie. Aktivieren Sie dann das Kontrollkästchen Startfenster beim Starten überspringen.

Hinweis Der Inhalt des Startfensters variiert je nach LabVIEW-Version und installier-ten Toolkits.

Erstellen oder Öffnen eines VIs oder ProjektsZur Arbeit mit LabVIEW können Sie entweder mit einem leeren VI oder Projekt beginnen, ein vorhandenes VI oder Projekt bearbeiten oder eine Vor-lage auswählen, auf deren Grundlage Sie ein neues VI oder Projekt erstellen möchten.

Erstellen neuer Projekte und VIsUm ein neues Projekt vom Startfenster aus zu öffnen, klicken Sie unter Neu auf Leeres Projekt. Daraufhin öffnet sich ein neues, unbenanntes Pro-jekt. Sie können dem Projekt anschließend Dateien hinzufügen und das Projekt speichern.

Zum Öffnen eines neuen, leeren VIs, das nicht zu einem Projekt gehört, klicken Sie im Startfenster unter Neu auf Leeres VI.

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Erstellen von VIs mit Hilfe von VorlagenZur Anzeige des Dialogfelds Neu wählen Sie Datei»Neu. Hier finden Sie alle verfügbaren VI-Vorlagen. Das Dialogfeld Neu kann auch durch Ankli-cken des Links Weiteres im Fenster Erste Schritte angezeigt werden.

Abbildung 2-4. Dialogfeld “Neu”

Öffnen eines vorhandenen VIsZum Öffnen eines vorhandenen VIs klicken Sie im Startfenster unter Öffnen auf Suchen.

Tipp Die VIs, die Sie während dieses Kurses bearbeiten, befinden sich im Verzeichnis <Exercises>\LabVIEW Core 1.

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Beim Laden eines VIs kann sich ein Dialogfeld wie in der folgenden Abbil-dung öffnen.

Abbildung 2-5. Dialogfeld, in dem der Status des Ladevorgangs des VIs angezeigt wird

Im Abschnitt Laden werden die SubVIs des VIs angegeben, die gerade in den Speicher geladen werden. Außerdem wird die Anzahl der bisher in den Speicher geladenen SubVIs angezeigt. Sie können den Ladevorgang jeder-zeit abbrechen, indem Sie auf die Schaltfläche Stopp klicken.

Falls ein SubVI nicht sofort gefunden wird, sucht LabVIEW in den unter dem VI-Suchpfad angegebenen Verzeichnissen. Sie können den VI-Such-pfad bearbeiten, indem Sie Werkzeuge»Optionen und anschließend die Option Pfade aus der Liste “Kategorie” wählen.

Wenn LabVIEW ein SubVI ignorieren soll, klicken Sie auf die Schaltfläche Objekt ignorieren. Um nach dem fehlenden SubVI zu suchen, klicken Sie auf die Schaltfläche Suchen.

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Speichern von VIsZum Speichern eines neuen VIs wählen Sie Datei»Speichern. Wenn Sie das VI bereits gespeichert haben, wählen Sie Datei»Speichern unter, um zum Dialogfeld Speichern unter zu gelangen. Im Dialogfeld Speichern unter können Sie eine Kopie des VIs erstellen oder das Original-VI durch das neue VI ersetzen.

Abbildung 2-6. Dialogfeld “Speichern unter”

Hinweis Einzelheiten zu den Optionen des Dialogfelds “Speichern unter” finden Sie auf der Seite Dialogfeld “Speichern unter” der LabVIEW-Hilfe.

D. Projekt-ExplorerMit Hilfe von Projekten können Sie LabVIEW-Dateien und andere Dateien in Gruppen ordnen, Build-Spezifikationen erstellen und Dateien auf ande-ren Systemen einsetzen. Wenn Sie ein Projekt speichern, wird eine Projektdatei erstellt (*.lvproj), die u. a. Referenzen auf Dateien im Pro-jekt sowie Angaben zur Konfiguration, zum Build und zur Verwendung des Projekts auf anderen Plattformen enthält.

Applikationen und DLLs können nur in Form eines Projekts erstellt werden. Projekte sind auch für die Arbeit mit Echtzeitsystemen (RT), FPGA-Gerä-ten (FPGA – Field-Programmable Gate Array) und PDA-Geräten (PDA – Personal Digital Assistant) erforderlich. Weitere Informationen zu Projek-

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ten mit RT-, FPGA- und PDA-Modulen finden Sie in der Dokumentation zu den einzelnen Modulen.

Projekt-ExplorerIm Projekt-Explorer lassen sich LabVIEW-Projekte erstellen und bearbei-ten. Klicken Sie zum Öffnen des Projekt-Explorers auf Datei»Neues Projekt. Sie können auch Projekt»Neues Projekt oder Leeres Projekt im Dialogfeld Neu zum Anzeigen des Projekt-Explorers wählen.

Der Projekt-Explorer enthält die Registerkarten Objekte und Dateien. Unter Objekte wird der Inhalt des Projekts angezeigt, wie er in der Baum-struktur dargestellt ist. Auf der Registerkarte Dateien wird der Inhalt des Projekts angezeigt, der in Form einer Datei auf dem Datenträger vorliegt. Hier lassen sich Dateien und Ordner verwalten. Alle Arbeitsschritte auf der Registerkarte Dateien werden automatisch auf den Datenträger übernom-men. Klicken Sie zum Wechseln zwischen den Registerkarten mit der rechten Maustaste auf einen Ordner oder ein Objekt unter einem Ordner und wählen Sie In Objektansicht anzeigen oder In Dateiansicht anzeigen aus dem Kontextmenü.

Der Projekt-Explorer ist in folgende Bestandteile aufgeteilt:

• Höchste Projektebene – Enthält den gesamten Inhalt des Pro-jekt-Explorers. Auf der höchsten Projektebene wird der Dateiname des Projekts angezeigt.

• Mein Computer – Stellt den lokalen Computer als ein Zielsystem im Projekt dar.

• Abhängigkeiten – Enthält alle für ein VI auf einem Zielsystem benötig-ten Dateien.

• Build-Spezifikationen – Enthält Build-Konfigurationen für Quellcode-pakete und andere Arten von Builds, die es in LabVIEW-Toolkits und -Modulen gibt. Wenn Sie das LabVIEW Professional Development System oder den Application Builder installiert haben, können Sie mit den Build-Spezifikationen neben ausführbaren Dateien, DLLs und Zip-Dateien auch Installationsprogramme konfigurieren.

Tipp Ein Zielsystem ist das Gerät, auf dem ein VI ausgeführt werden soll.

Jedes hinzugefügte Zielsystem wird im Projekt-Explorer angezeigt. Zu jedem System gibt es die Kategorien Abhängigkeiten und Build-Spezifi-kationen. Sie können jedem Zielsystem Dateien hinzufügen.

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Projektbezogene SymbolleistenMit Hilfe der Schaltflächen auf den Symbolleisten Standard, Projekt, Build-Spezifikationen und Versionsverwaltung können Sie verschiedene Arbeitsschritte an einem LabVIEW-Projekt durchführen. Die Symbol-leisten befinden sich ganz oben im Projekt-Explorer (vgl. Abbildung 2-7). Zur Anzeige aller Symbolleisten müssen Sie den Projekt-Explorer mögli-cherweise vergrößern.

Abbildung 2-7. Projekt-Explorer

Tipp Die Symbolleiste Versionsverwaltung wird nur angezeigt, wenn Sie die Versi-onsverwaltung in LabVIEW konfiguriert haben.

Die Symbolleisten können über die Option Ansicht»Symbolleisten ein- und ausgeblendet werden. Sie können auch mit der rechten Maustaste auf eine freie Fläche in der Symbolleiste klicken und dort die anzuzeigenden Symbolleisten auswählen.

Erstellen eines LabVIEW-ProjektsEin Projekt wird wie folgt erstellt:

1. Klicken Sie zum Öffnen des Projekt-Explorers auf Datei»Neues Projekt. Zur Anzeige des Projekt-Explorers können Sie auch im Dia-logfeld Neu auf Projekt»Leeres Projekt klicken.

1 Standard-Symbolleiste2 Projekt-Symbolleiste3 Build-Symbolleiste4 Symbolleiste zur Versionsverwaltung

5 Höchste Projektebene6 Ziel 7 Abhängigkeiten8 Build-Spezifikationen

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2. Fügen Sie unter einem Zielsystem alle Komponenten ein, die im Projekt enthalten sein sollen.

3. Speichern Sie das Projekt über Datei»Projekt speichern.

Hinzufügen vorhandener Dateien zu einem ProjektJedem Projekt können Dateien hinzugefügt werden. Klicken Sie zum Hin-zufügen von Dateien (z. B. VIs oder Textdateien) im Projekt-Explorer auf Mein Computer oder ein anderes System und wählen Sie die entspre-chende Option aus.

Objekte können einem Projekt folgendermaßen hinzugefügt werden:

• Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Mein Computer und wählen Sie Hinzufügen»Datei aus dem Kontextmenü aus. Sie können auch im Projekt-Explorer auf Projekt»Zu Projekt hinzufügen»Datei klicken.

• Zum Hinzufügen eines virtuellen Ordners, dessen Inhalt sich automa-tisch an den Inhalt eines Ordners auf dem Datenträger anpasst, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ein Zielsystem und wählen Sie Hin-zufügen»Ordner (Autofüllfunktion). Stattdessen können Sie auch Projekt»Zu Projekt hinzufügen»Ordner (Autofüllfunktion) aus-wählen. LabVIEW überwacht und aktualisiert den Ordner kontinuierlich entsprechend den Änderungen im Projekt und auf dem Datenträger.

• Zum Hinzufügen eines virtuellen Ordners klicken Sie ein Zielsystem mit der rechten Maustaste an und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option Hinzufügen»Ordner (Momentaufnahme) aus. Stattdessen können Sie auch Projekt»Zu Projekt hinzufügen»Ordner (Moment-aufnahme) auswählen. Wenn Sie einen Ordner auf einem Laufwerk auswählen, wird im Projekt ein neuer virtueller Ordner mit dem gleichen Namen wie der Ordner auf dem Laufwerk erstellt. Es werden auch Pro-jektobjekte erstellt, die den Inhalt des gesamten Verzeichnisses darstellen, einschließlich Dateien und Inhalt von Unterverzeichnissen. Wenn Sie einen Ordner auf einem Laufwerk auswählen, wird sein gesamter Inhalt einschließlich der Unterordner hinzugefügt.

Hinweis Wenn Sie einem Projekt einen virtuellen Ordner hinzufügen, der für einen Ordner auf dem Datenträger steht, wird der Inhalt des virtuellen Ordners nicht automa-tisch an den Ordnerinhalt auf dem Datenträger angepasst.

• Zum Hinzufügen eines neuen, leeren VIs klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ein Zielsystem und wählen Sie im Kontextmenü Neu»VI. Sie können auch Datei»Neues VI oder Projekt»Zu Projekt hinzufü-gen»Neues VI auswählen.

• Markieren Sie das VI-Symbol in der rechten oberen Ecke des Frontpa-nels oder Blockdiagramms und ziehen Sie es auf das Zielsystem.

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• Wählen Sie ein Objekt oder einen Ordner aus dem Dateisystem aus und ziehen Sie es bzw. ihn auf das Zielsystem.

Entfernen von Komponenten aus einem ProjektKomponenten können wie folgt aus dem Projekt-Explorer entfernt werden:

• Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das gewünschte Objekt und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option Aus Projekt entfernen aus.

• Markieren Sie das zu löschende Objekt und drücken Sie die Taste <Entf>.

• Markieren Sie das zu löschende Objekt und klicken Sie die Schaltfläche Aus Projekt entfernen in der Standardsymbolleiste an.

Hinweis Beim Entfernen eines Objekts aus einem Projekt wird dieses nicht vom Daten-träger gelöscht.

Ordnen des ProjektinhaltsDer Projekt-Explorer enthält die Registerkarten Objekte und Dateien. Unter Objekte wird der Inhalt des Projekts angezeigt, wie er in der Baum-struktur dargestellt ist. Auf der Registerkarte Dateien wird der Inhalt des Projekts angezeigt, der in Form einer Datei auf dem Datenträger vorliegt. Hier lassen sich Dateien und Ordner verwalten. Alle Arbeitsschritte auf der Registerkarte Dateien werden automatisch auf den Datenträger übernom-men. Klicken Sie zum Wechseln zwischen den Registerkarten mit der rechten Maustaste auf einen Ordner oder ein Objekt unter einem Ordner und wählen Sie In Objektansicht anzeigen oder In Dateiansicht anzeigen aus dem Kontextmenü.

Mit Hilfe von Ordnern lassen sich Objekte im Projekt-Explorer ordnen. Einem LabVIEW-Projekt können virtuelle Ordner und Ordner mit Autofüll-funktion hinzugefügt werden. Mit virtuellen Ordnern wird der Projektinhalt geordnet. Zum Erstellen eines neuen virtuellen Ordners klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ein Zielsystem im Projekt Explorer und wählen Sie Neu»Virtueller Ordner aus dem Kontextmenü. Ordner mit Autofüllfunk-tion passen sich fortlaufend an den Inhalt des Ordners auf dem Datenträger an. Ordner mit Autofüllfunktion zeigen in der Projektansicht immer den genauen Inhalt des entsprechenden Ordners auf dem Datenträger an.

Ordner mit Autofüllfunktion werden nur auf der Registerkarte Objekte des Projekt-Explorers angezeigt. Der Inhalt eines Ordners mit Autofüllfunk-tion kann nur angezeigt, aber nicht umbenannt, gelöscht oder umstrukturiert werden. Um einen Ordner mit Autofüllfunktion zu bearbeiten, müssen Sie zur Registerkarte Dateien des Projekt-Explorers wechseln. Dort wird der

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Speicherort der Projektordner auf dem Datenträger angezeigt. Auf der Regi-sterkarte Dateien vorgenommene Änderungen werden auf den Datenträger übernommen. Analog dazu passt sich ein Ordner mit Autofüllfunktion im Projekt automatisch an, wenn Änderungen am dazugehörigen Ordner auf dem Datenträger vorgenommen werden.

Dateien lassen sich in Ordnern nach bestimmten Kriterien anordnen. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf einen Ordner und wählen Sie Anordnen nach»Name aus dem Kontextmenü, um Objekte alphabetisch zu ordnen. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf einen Ordner und wählen Sie Anordnen nach»Typ aus dem Kontextmenü, um Objekte nach Datei-typen zu ordnen.

Anzeigen von Dateien in einem ProjektWenn Sie einem LabVIEW-Projekt eine Datei hinzufügen, wird eine Refe-renz auf die Datei auf dem Datenträger erstellt. Zum Öffnen der Datei im dazugehörigen Standard-Editor klicken Sie mit der rechten Maustaste auf eine Datei im Projekt-Explorer und wählen Sie aus dem Kontextmenü Öffnen.

Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Projekt und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option Anzeigen»Komplette Pfade, um den Spei-cherort von Dateien anzuzeigen, auf die ein Projekt verweist.

Im Dialogfeld Angaben zur Projektdatei wird angezeigt, wo sich Dateien auf dem Laufwerk und im Projekt-Explorer befinden, auf die ein Projekt verweist. Wählen Sie Projekt»Angaben zur Datei, um zum Dialogfeld Angaben zur Projektdatei zu gelangen. Stattdessen können Sie auch mit der rechten Maustaste auf das Projekt klicken und Anzeigen»Angaben zur Datei aus dem Kontextmenü auswählen, um das Dialogfeld Angaben zur Projektdatei anzuzeigen.

Speichern eines ProjektsEin LabVIEW-Projekt lässt sich folgendermaßen speichern:

• Wählen Sie Datei»Projekt speichern.

• Wählen Sie Projekt»Projekt speichern.

• Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Projekt und wählen Sie Speichern aus dem Kontextmenü aus.

• Klicken Sie auf die Schaltfläche Projekt speichern in der Symbolleiste Projekt.

Ein Projekt kann erst gespeichert werden, nachdem alle neuen Dateien einmal gespeichert wurden. Beim Speichern von Projekten werden Abhän-gigkeiten nicht als Teil der Projektdatei gespeichert.

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Hinweis Wenn größere Änderungen an einem Projekt geplant sind, sollte immer eine Sicherungskopie des Projekts angelegt werden.

E. FrontpanelWenn Sie ein neues oder vorhandenes VI öffnen, wird das Frontpanel des VIs angezeigt. Das Frontpanel ist die Benutzeroberfläche des VIs. In Abbildung 2-8 sehen Sie ein Beispiel für ein Frontpanel.

Abbildung 2-8. Beispiel für ein Frontpanel

Bedien- und AnzeigeelementeBeim Erstellen eines VIs fügen Sie in das Frontpanel die gewünschten Bedien- und Anzeigeelemente ein, also die Ein- und Ausgänge des VIs. Bedienelemente sind alle Eingabeelemente wie Drehknöpfe, Druckschalter oder Drehregler. Zu den Anzeigeelementen zählen zum Beispiel Graphen oder LEDs. Mit Bedienelementen werden Eingabegeräte simuliert und Daten an das Blockdiagramm des VIs gesendet. Mit Anzeigeelementen werden Ausgabegeräte simuliert und die vom Blockdiagramm erfassten oder erzeugten Werte angezeigt.

In Abbildung 2-8 sehen Sie die beiden Bedienelemente Anzahl der Mes-sungen und Verzögerung (s) und das Anzeigeelement Temperaturgraph, bei dem es sich um einen XY-Graphen handelt.

1 Frontpanel 2 Symbolleiste 3 Elementepalette

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Der Benutzer kann die Eingangswerte für die Anzahl der Messungen und Verzögerung (s) ändern. Die vom VI erzeugten Werte werden im Anzeige-element Temperaturgraph angezeigt. Die Werte von Anzeigeelementen sind die im Blockdiagramm ermittelten Ergebnisse. Im Abschnitt Numeri-sche Bedien- und Anzeigeelemente erfahren Sie mehr dazu.

Jedes Bedien- und Anzeigeelement hat einen bestimmten Datentyp. So hat zum Beispiel der horizontale Schieber Verzögerung (s) den Datentyp “numerisch”. Die gängigsten Datentypen lauten “numerisch”, “boolesch” und “String”. Weitere Datentypen werden in Lektion 4, Implementieren eines VIs, besprochen.

Numerische Bedien- und AnzeigeelementeMit dem numerischen Datentyp können Zahlen verschiedenen Typs, zum Beispiel ganze oder reelle Zahlen, dargestellt werden. Zwei häufig verwen-dete numerische Objekte sind das numerische Bedienelement und das numerische Anzeigeelement (vgl. Abbildung 2-9). Drehspulinstrumente und Skalen stellen ebenfalls numerische Werte dar.

Abbildung 2-9. Numerische Bedien- und Anzeigeelemente

Zum Eingeben oder Ändern eines Werts in einem numerischen Bedienele-ment klicken Sie entweder mit dem Bedienwerkzeug auf die Pfeilschaltflächen oder klicken Sie die Zahl mit dem Beschriftungs- oder Bedienwerkzeug doppelt an, geben Sie eine neue Zahl ein und bestätigen Sie anschließend mit <Enter>.

1 Pfeilschaltflächen2 Numerisches Bedienelement

3 Numerisches Anzeigeelement

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Boolesche Bedien- und AnzeigeelementeDer Datentyp “boolesch” stellt Daten dar, die zwei Zustände annehmen können: TRUE und FALSE (oder EIN und AUS). Mit booleschen Bedien- und Anzeigeelementen werden boolesche Werte ein- und ausgegeben. Boo-lesche Elemente dienen zur Nachbildung von Schaltern und LEDs. In Abbildung 2-10 sehen Sie einen vertikalen Umschalter und eine runde LED.

Abbildung 2-10. Boolesche Bedien- und Anzeigeelemente

String-Bedien- und -AnzeigeelementeMit dem Datentyp “String” werden ASCII-Zeichen dargestellt. String-Bedienelemente dienen zur Eingabe von Text wie Passwörtern oder Benutzernamen. Mit String-Anzeigeelementen wird Text dargestellt. Die am häufigsten genutzten String-Elemente sind Tabellen und Texteingabefel-der (vgl. Abbildung 2-11).

Abbildung 2-11. String-Bedien- und -Anzeigeelemente

ElementepaletteDie Palette Elemente enthält die Bedien- und Anzeigeelemente zum Erstel-len der Benutzeroberfläche eines VIs. Die Elemente-Palette wird angezeigt, wenn Sie Ansicht»Elementepalette auswählen. Die Palette Elemente ist in verschiedene Kategorien unterteilt. Sie können je nach Bedarf verschiedene Kategorien ein- und ausblenden. In Abbildung 2-12 sind alle Kategorien der Elemente-Palette sowie der Inhalt der Kategorie Modern sichtbar. Wäh-rend dieses Kurses arbeiten Sie ausschließlich mit der Kategorie Modern.

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Abbildung 2-12. Elementepalette

Zum Ein- und Ausblenden von Kategorien (Unterpaletten) klicken Sie auf die Schaltfläche Anzeigen und aktivieren oder deaktivieren Sie unter Sicht-bare Kategorien ändern die gewünschte Kategorie.

KontextmenüsZu allen LabVIEW-Objekten gibt es Kontextmenüs. Mit diesen Menüs kann bei der VI-Erstellung die Darstellung und Funktionsweise von Frontpanel- und Blockdiagrammobjekten geändert werden. Zum Öffnen des Kontext-menüs klicken Sie das betreffende Objekt mit der rechten Maustaste an.

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In Abbildung 2-13 sehen Sie das Kontextmenü für das Drehspulinstrument.

Abbildung 2-13. Kontextmenü für ein Drehspulinstrument

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EigenschaftsdialogfelderZu den Frontpanel-Elementen gehören auch Eigenschaftsdialogfelder, mit denen Sie die Darstellung und Funktionsweise der Objekte ändern können. Zur Anzeige des Dialogfelds “Eigenschaften” klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ein Objekt und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option Eigenschaften aus. In Abbildung 2-14 sehen Sie das Eigenschaftsdialogfeld des in Abbildung 2-13 dargestellten Drehspulinstruments. Die Optionen in diesem Dialogfeld ähneln den Kontextmenüpunkten des Objekts.

Abbildung 2-14. Eigenschaftsdialogfeld für das Drehspulinstrument

Sie können mehrere Objekte auf dem Frontpanel oder im Blockdiagramm auswählen und deren gemeinsame Eigenschaften bearbeiten. Zur Auswahl mehrerer Objekte ziehen Sie mit dem Positionierwerkzeug ein Rechteck um alle gewünschten Objekte auf oder halten Sie die <Shift>-Taste gedrückt, während Sie jedes Objekt anklicken. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf eines der markierten Objekte und wählen Sie Eigenschaften aus dem Kontextmenü aus, um zum Dialogfeld Eigenschaften zu gelangen. Im Dia-logfeld Eigenschaften werden nur die Registerkarten und Eigenschaften angezeigt, die bei allen Objekten vorhanden sind. Zur Anzeige mehrerer Registerkarten und Eigenschaften sollten daher ähnliche Objekte ausge-wählt werden. Bei Auswahl von mehreren Objekten, die nicht über gemeinsame Eigenschaften verfügen, werden in diesem Dialogfeld keine Registerkarten oder Eigenschaften angezeigt.

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Symbolleiste des FrontpanelsZu jedem Fenster gehört eine Symbolleiste. Mit den Schaltflächen der Sym-bolleiste des Frontpanels können VIs ausgeführt oder bearbeitet werden.

Die folgende Symbolleiste wird auf dem Frontpanel angezeigt:

Klicken Sie zum Ausführen des VIs auf Ausführen. Gegebenenfalls kom-piliert LabVIEW das VI vorher. Ein VI kann nur ausgeführt werden, wenn auf der Schaltfläche Ausführen ein durchgehender Pfeil zu sehen ist (vgl. Abbildung links). Der weiße Pfeil zeigt darüber hinaus an, dass Sie das VI als SubVI verwenden können, wenn Sie ein Anschlussfeld für das VI erstellt haben.

Während das VI ausgeführt wird, erscheint die Schaltfläche Ausführen wie links dargestellt. Damit wird gleichzeitig symbolisiert, dass das VI von keinen anderen VIs aufgerufen wird, also kein SubVI ist.

Handelt es sich bei einem ausgeführten VI um ein SubVI, wird die Schalt-fläche Ausführen wie links dargestellt.

Wenn ein VI während der Bearbeitung Fehler enthält, wird der Pfeil auf der Schaltfläche Ausführen unterbrochen dargestellt. Wenn die Schaltfläche Ausführen nicht als intakter Pfeil dargestellt wird, nachdem Sie im Block-diagramm alle notwendigen Verbindungen vorgenommen haben, ist das VI fehlerhaft und kann nicht ausgeführt werden. Beim Anklicken dieser Schalt-fläche wird eine Fehlerliste mit allen Fehlern und Warnungen angezeigt.

Klicken Sie auf Wiederholt ausführen, um das VI so lange auszuführen, bis Sie es abbrechen oder anhalten. Beim erneuten Anklicken dieser Schalt-fläche wird die wiederholte Ausführung deaktiviert.

Während der Ausführung des VIs wird die Schaltfläche Ausführung abbrechen angezeigt. Klicken Sie auf diese Schaltfläche, um das VI sofort anzuhalten, sofern es keine andere Möglichkeit zum Abbrechen gibt. Wenn das VI von mehreren laufenden VIs verwendet wird, ist die Schaltfläche ausgegraut.

Vorsicht! Die Schaltfläche “Ausführung abbrechen” hält das VI sofort an, bevor es den aktuellen Schleifendurchlauf vollständig durchgeführt hat. Bei VIs mit externen Res-sourcen (z. B. angeschlossenen Geräten) können die Ressourcen beim Abbrechen einen unbekannten Zustand annehmen, wenn sie nicht zurückgesetzt oder ordnungsgemäß frei-gegeben werden. Zur Vermeidung dieses Problems sollten VIs immer eine Stopp-Schaltfläche haben.

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Klicken Sie auf Pause, um ein laufendes VI anzuhalten. Wenn Sie auf die Schaltfläche Pause klicken, markiert LabVIEW die Stelle im Blockdia-gramm, an der die Ausführung angehalten wurde, und die Schaltfläche Pause wird rot dargestellt. Beim erneuten Anklicken der Schaltfläche wird die VI-Ausführung fortgesetzt.

Mit dem Pulldown-Menü der Schaltfläche Texteinstellungen können Sie die Schriftart für das VI einschließlich Größe, Stil und Farbe ändern.

Mit dem Pulldown-Menü Objekte ausrichten können Sie Objekte ausrich-ten, beispielsweise auf einer Linie untereinander, am oberen Rand oder linksbündig.

Mit dem Pulldown-Menü Objekte anordnen können Sie Objekte in gleich-mäßigem Abstand anordnen.

Mit dem Pulldown-Menü Objektgröße verändern können Sie für mehrere Frontpanel-Objekte die gleiche Größe festlegen.

Wählen Sie das Pulldown-Menü Neuordnen, wenn Sie die Anordnung überlappender Objekte bestimmen möchten. Wählen Sie dazu ein Objekt mit dem Positionierwerkzeug aus und anschließend die Option Um eins nach vorn, Um eins nach hinten, Nach vorn oder Nach hinten aus.

Mit der Schaltfläche Kontexthilfe anzeigen können Sie die Kontexthilfe ein- oder ausblenden.

Die Schaltfläche Texteingabe wird immer angezeigt, wenn ein neuer Wert zu bestätigen ist. Die Schaltfläche Texteingabe wird ausgeblendet, wenn Sie die <Enter>-Taste drücken oder auf die Arbeitsfläche des Frontpanels oder Blockdiagramms klicken.

Tipp Mit der <Enter>-Taste im Zahlenblock der Tastatur wird eine Texteingabe beendet, während mit der <Enter>-Taste im alphanumerischen Block eine neue Zeile hinzugefügt wird. Zum Ändern dieser Funktionsweise klicken Sie auf Werkzeuge»Optionen und aktivieren Sie die Option Texteingabe mit Eingabe-Taste beenden in der Kategorie Umgebung.

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F. BlockdiagrammZu den Blockdiagrammobjekten zählen Anschlüsse, SubVIs, Funktionen, Konstanten, Strukturen und Verbindungen, über die Daten zwischen den Blockdiagrammobjekten übertragen werden.

Abbildung 2-15. Beispiel für ein Blockdiagramm und das zugehörige Frontpanel

AnschlüsseFrontpanel-Objekte werden im Blockdiagramm als Symbole dargestellt. Blockdiagrammanschlüsse haben Ein- und Ausgänge, über die Daten zwi-schen dem Frontpanel und Blockdiagramm ausgetauscht werden. Anschlüsse entsprechen Parametern und Konstanten in befehlsorientierten Programmiersprachen. Es gibt Anschlüsse für Bedien- und Anzeigeele-mente und für Knoten. Die Anschlüsse der Bedien- und Anzeigeelemente gehören zu den jeweiligen Elementen auf dem Frontpanel. Daten, die Sie über die Frontpanel-Bedienelemente (a und b im vorherigen Frontpanel) eingeben, werden über die Elementanschlüsse an das Blockdiagramm übergeben. Anschließend passieren die Daten die Additions- und Subtrakti-onsfunktion. Wenn die Additions- und die Subtraktionsfunktion ihre Berechnungen abgeschlossen haben, erzeugen sie neue Werte. Die Werte werden an die Anzeigeelemente übergeben (a+b und a–b in der vorherge-henden Frontpanel-Abbildung).

1 Anschlüsse der Anzeigeelemente2 Verbindungen

3 Knoten4 Anschlüsse der Bedienelemente

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Die Anschlüsse in Abbildung 2-15 gehören zu vier Bedien- und Anzeige-elementen des Frontpanels. Da Anschlüsse die Ein- und Ausgänge Ihres VIs darstellen, haben SubVIs und Funktionen ebenfalls Anschlüsse (vgl. Abbil-dung links). So weisen beispielsweise die Anschlussfelder der Additions- und Subtraktionsfunktionen drei Anschlüsse auf. Klicken Sie mit der rech-ten Maustaste auf den Funktionsknoten und wählen Sie Sichtbare Objekte»Anschlüsse aus dem Kontextmenü, um die Anschlüsse der Funk-tion im Blockdiagramm anzuzeigen.

Konstanten, Bedien- und AnzeigeelementeKonstanten sowie Anzeige- und Bedienelemente haben im Blockdiagramm die Funktion von Ein- und Ausgängen. Nehmen Sie beispielsweise den Algorithmus zur Berechnung einer Dreiecksfläche:

Fläche = 0,5 * Basis * Höhe

In diesem Algorithmus sind Basis und Höhe die Eingänge und Fläche ist der Ausgang (vgl. Abbildung 2-16).

Abbildung 2-16. Frontpanel zur Berechnung der Fläche eines Dreiecks

Die Konstante 0,5 wird vom Benutzer nicht geändert. Daher wird sie nur in der Dokumentation des Algorithmus auf dem Frontpanel angezeigt.

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In Abbildung 2-17 sehen Sie eine mögliche Realisierung dieses Algorith-mus in einem LabVIEW-Blockdiagramm. Im Blockdiagramm gibt es vier verschiedene Anschlüsse, die zu zwei Bedienelementen, einer Konstante und einem Anzeigeelement gehören.

Abbildung 2-17. Blockdiagramm zur Berechnung der Dreiecksfläche mit Elementen in Symbolansicht

Beachten Sie, dass sich die Symbole für Basis (cm) und Höhe (cm) vom Symbol für die Fläche (cm2) unterscheiden. Es gibt zwei wesentliche Unterschiede zwischen Anzeige- und Bedienelementen im Blockdiagramm. Der erste ist ein Pfeil am Anschluss, der die Richtung des Datenflusses anzeigt. Bei Bedienelementen zeigt der Pfeil an, dass die Daten den Anschluss verlassen, und bei Anzeigeelementen zeigt er an, dass die Daten in den Anschluss eingehen. Der zweite Unterschied sind die Ränder der Anschlüsse. Bedienelemente haben einen dicken Rand, Anzeigeelemente einen schmaleren.

1 Elemente 2 Anzeigeelement 3 Konstante

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Sie können Anschlüsse als Symbole oder minimiert anzeigen. In Abbildung 2-18 ist das gleiche Blockdiagramm mit Datentypsymbolen zu sehen. Bedien- und Anzeigeelemente sind weiterhin klar unterscheidbar.

Abbildung 2-18. Blockdiagramm zur Berechnung der Fläche eines Dreiecks mit Elementen in Datentypdarstellung

BlockdiagrammknotenKnoten sind Objekte im Blockdiagramm, die Ein- und/oder Ausgänge haben und in einem laufenden VI bestimmte Funktionen ausführen. Knoten entsprechen Anweisungen, Operatoren, Funktionen und Unterprogrammen in befehlsorientierten Programmiersprachen. Knoten sind Funktionen, SubVIs oder Strukturen. Strukturen sind Programmsteuerungselemente wie Case-Strukturen, For-Schleifen oder While-Schleifen. Die Additions- und die Subtraktionsfunktion in Abbildung 2-15 sind Funktionsknoten.

FunktionenFunktionen sind die grundlegenden Ausführungselemente in LabVIEW. Funktionen haben ein Anschlussfeld, aber kein Frontpanel oder Blockdia-gramm. Bei einem Doppelklick auf eine Funktion wird diese daher lediglich markiert. Das Symbol einer Funktion hat einen hellgelben Hintergrund.

SubVIsSubVIs sind VIs, die zur Verwendung in einem anderen VI erstellt wurden oder bereits auf der Funktionen-Palette enthalten sind.

Jedes VI kann als SubVI fungieren. Wenn Sie ein SubVI doppelt anklicken, wird das Frontpanel dieses VIs angezeigt. Das Frontpanel enthält Bedien- und Anzeigeelemente. Das Blockdiagramm enthält Verbindungen, Sym-bole, Funktionen, ggf. SubVIs und sonstige LabVIEW-Objekte. In der rechten oberen Ecke des Frontpanels und Blockdiagramms sehen Sie das VI-Symbol. Dieses Symbol wird angezeigt, wenn das VI als SubVI in ein Blockdiagramm eingefügt wird.

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Als SubVIs können auch Express-VIs verwendet werden. Express-VIs sind Knoten, die nur wenige Verbindungen benötigen, da sie mit Hilfe von Dia-logfeldern konfiguriert werden. Express-VIs sind für gängige Messungen geeignet. Die Konfiguration eines Express-VIs kann als SubVI gespeichert werden. Weitere Informationen zur Erstellung von SubVIs von Express-VI-Konfigurationen aus finden Sie im Abschnitt Express-VIs in der LabVIEW-Hilfe.

In LabVIEW werden Express-VIs durch farbige Symbole von anderen VIs im Blockdiagramm unterschieden. Symbole für Express-VIs werden im Blockdiagramm mit einem blauen und SubVIs mit einem gelben Feld dargestellt.

Vergleich von aufziehbaren Knoten mit SymbolenVIs und Express-VIs können entweder als Symbole oder aufziehbare Knoten dargestellt werden. Bei aufziehbaren Knoten wird das Symbol des VIs auf einem farbigen Hintergrund dargestellt. Bei SubVIs ist dieser gelb und bei Express-VIs blau. Gegenüber den einfachen Symbolen nehmen auf-ziehbare Knoten mehr Platz im Blockdiagramm ein. Sie sind jedoch leichter zu verbinden und machen das Blockdiagramm verständlicher. Per Vorein-stellung werden SubVIs im Blockdiagramm durch Symbole dargestellt und Express-VIs durch aufziehbare Knoten. Um Sub- oder Express-VIs als auf-ziehbare Knoten anzuzeigen, klicken Sie das VI mit der rechten Maustaste an und deaktivieren Sie im Kontextmenü die Option Als Symbol anzeigen.

Sie können aufziehbare Knoten auch vergrößern, um das Verbinden zu erleichtern. Dadurch wird jedoch viel Platz im Blockdiagramm eingenom-men. Die Größe eines Blockdiagrammknotens wird wie folgt geändert:

1. Bewegen Sie das Positionierwerkzeug über den Knoten. Am oberen und unteren Rand des Knotens erscheinen nun Ziehpunkte.

2. Setzen Sie das Positionierwerkzeug auf einen Ziehpunkt. Das Werkzeug verwandelt sich daraufhin in einen Größenänderungscursor.

3. Ziehen Sie den Knoten nach unten auf, bis weitere Anschlüsse sichtbar werden.

4. Lassen Sie die Maustaste los.

Um den Vorgang abzubrechen, ziehen Sie den Rand des Knotens über das Blockdiagramm hinaus und lassen Sie anschließend die Maustaste los.

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In Abbildung 2-19 sehen Sie das VI “Einfacher Funktionsgenerator” als Symbol und aufziehbaren Knoten in verschiedenen Größen.

Abbildung 2-19. VI “Einfacher Funktionsgenerator” in verschiedenen Anzeigemodi

Hinweis Bei der Darstellung als aufziehbarer Knoten kann das entsprechende Anschlussfeld nicht angezeigt werden und es ist nicht möglich, den Datenbankzugriff zu aktivieren.

VerbindungenDaten werden zwischen Blockdiagrammobjekten über Verbindungen über-tragen. In Abbildung 2-15 werden die Bedien- und Anzeigeelemente über Leitungen mit der Additions- und Subtraktionsfunktion verbunden. Jede Verbindung hat eine Datenquelle, die Sie jedoch mit mehreren Datensenken verbinden können (das heißt, VIs oder Funktionen, die Daten empfangen). Je nach Datentyp haben die Verbindungen unterschiedliche Farben, Formate und Linienstärken.

Fehlerhafte Verbindungen werden als gestrichelte schwarze Linie mit einem roten X in der Mitte angezeigt (vgl. Abbildung links). Verbindungen werden zum Beispiel als fehlerhaft angezeigt, wenn Sie versuchen, zwei Objekte mit inkompatiblen Datentypen miteinander zu verbinden.

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In Tabelle 2-1 finden Sie einen Überblick über die häufigsten Verbindungsarten.

In LabVIEW werden mehrere Anschlüsse über Verbindungen miteinander verdrahtet, so dass Daten innerhalb eines VIs übertragen werden können. Die Verbindungen müssen mit Ein- und Ausgängen verdrahtet werden, die mit dem übertragenen Datentyp kompatibel sind. So können Sie zum Bei-spiel einen Array-Ausgang nicht mit einem numerischen Eingang verbinden. Außerdem muss die Richtung der Verbindungen stimmen. Ver-bindungen dürfen nur einen Eingang und müssen mindestens einen Ausgang haben. So können Sie zum Beispiel nicht zwei Anzeigeelemente miteinander verbinden. Die Kompatibilität der Verbindungen wird vom Datentyp des Bedienelements und/oder des Anzeigeelements und dem Datentyp des Anschlusses festgelegt.

DatentypenDurch den Datentyp wird vorgegeben, welche Objekte und Ein- und Aus-gänge miteinander verbunden werden dürfen. So sind etwa boolesche Elemente wie Schalter mit einem grünen Rahmen markiert und dürfen nur an grün gekennzeichnete Eingänge, beispielsweise eines Express-VIs, angeschlossen werden. Drehschalter sind hingegen mit einem orangefarbe-nen Rahmen gekennzeichnet und können mit orange beschrifteten Eingängen verbunden werden. Es ist jedoch nicht möglich, einen orangefar-benen Drehschalter an einen grün beschrifteten Eingang anzuschließen. Verbindungen werden in der Farbe des Anschlusses angezeigt.

Automatisches Verbinden von ObjektenWenn Sie ein markiertes Objekt nahe an ein anderes Objekt im Blockdia-gramm schieben, wird eine temporäre Verbindung gezogen, um die Gültigkeit der geplanten Verbindung zu signalisieren. Wenn Sie die Maus-taste loslassen, um das Objekt in das Blockdiagramm einzufügen, stellt LabVIEW automatisch eine Verbindung her. Das Gleiche gilt auch für bereits im Blockdiagramm befindliche Objekte. LabVIEW verbindet die Anschlüsse, die am besten zusammenpassen, und lässt alle anderen Anschlüsse offen.

Tabelle 2-1. Gängige Verbindungstypen

Verbindungstyp Skalar 1D-Array 2D-Array Farbe

Numerisch Orange (Fließkommazahl), Blau (Ganzzahl)

Boolesch Grün

String Rosa

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Sie können das automatische Erstellen von Verbindungen durch Betätigen der Leertaste deaktivieren, während Sie ein Objekt mit Hilfe des Positio-nierwerkzeugs verschieben.

Die Funktion “Automatische Verbindung” ist per Voreinstellung aktiviert, wenn Sie ein Objekt aus der Palette Funktionen wählen oder wenn Sie ein Objekt kopieren, das sich bereits im Blockdiagramm befindet, indem Sie die <Strg>-Taste drücken und das Objekt ziehen. Wenn Sie ein Objekt mit Hilfe des Positionierwerkzeugs verschieben, ist das automatische Verbinden per Voreinstellung deaktiviert.

Die Einstellungen für das automatische Verbinden können über Werk-zeuge»Optionen und Auswahl der Option Blockdiagramm in der Kategorie-Liste geändert werden.

Manuelles Verbinden von ObjektenWenn Sie das Verbindungswerkzeug über einen Anschluss bewegen, wird ein Hinweisstreifen mit dem Namen des Anschlusses angezeigt. Darüber hinaus blinkt der Anschluss in der Kontexthilfe und im Symbol, um sicher-zustellen, dass Sie den richtigen Anschluss verbinden. Zum Verbinden von zwei Objekten fahren Sie mit dem Verbindungswerkzeug über den ersten Anschluss, klicken mit der Maustaste, fahren dann mit dem Cursor über den zweiten Anschluss und klicken erneut. Anschließend können Sie mit der rechten Maustaste auf die Verbindung klicken und LabVIEW durch Aus-wahl der Option Verdrahtung bereinigen automatisch den günstigsten Verlauf ermitteln lassen. Mit der Tastenkombination <Strg + B> können alle ungültigen Verbindungen aus dem Blockdiagramm gelöscht werden.

FunktionenpaletteDie Funktionen-Palette enthält die VIs, Funktionen und Konstanten, die im Blockdiagramm verwendet werden. Zur Anzeige der Palette wählen Sie Ansicht»Funktionenpalette. Die Funktionen-Palette ist in verschiedene Kategorien unterteilt. Diese können je nach Bedarf ein- und ausgeblendet werden. In Abbildung 2-20 sind alle Kategorien der Funktionen-Palette zu sehen und die Kategorie Programmierung ist erweitert. Während dieses Kurses arbeiten Sie hauptsächlich mit der Kategorie Programmierung, aber auch mit anderen Kategorien (Unterpaletten).

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Abbildung 2-20. Funktionenpalette

Zum Ein- oder Ausblenden von Kategorien klicken Sie auf die Schaltfläche Anzeigen auf der Palette und wählen Sie unter Sichtbare Kategorien ändern die entsprechende Kategorie aus.

Symbolleiste des BlockdiagrammsBeim Ausführen eines VIs werden in der Symbolleiste des Blockdiagramms zusätzliche Schaltflächen zur Fehlersuche angezeigt. Die folgende Symbol-leiste wird im Blockdiagramm angezeigt.

Klicken Sie zur Visualisierung des Programmablaufs im Blockdiagramm auf die Schaltfläche Highlight-Funktion. Hier können Sie den Fluss der Daten durch das Blockdiagramm beobachten. Beim erneuten Anklicken der Schaltfläche wird die Highlight-Funktion deaktiviert.

Klicken Sie auf die Schaltfläche Verbindungswerte speichern, um die Verbindungswerte an jedem Punkt der Ausführung zu speichern. Wenn Sie eine Sonde an die Verbindung anlegen, werden stets die neuesten Werte angezeigt. Sie müssen das VI mindestens einmal erfolgreich ausführen, bevor Werte angezeigt werden können.

Klicken Sie auf die Schaltfläche Hineinspringen, um einen Knoten zu öff-nen und anzuhalten. Bei erneutem Anklicken von Hineinspringen wird der

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erste Schritt des Programmablaufs ausgeführt und anschließend wieder angehalten. Sie können auch die Taste <Strg> und den Pfeil nach unten drücken. Auf diese Weise durchlaufen Sie das VI Knoten für Knoten. Jeder Knoten blinkt kurz auf, um anzuzeigen, wann er zur Ausführung bereit ist.

Klicken Sie auf die Schaltfläche Überspringen, um einen Knoten auszu-führen und am nächsten Knoten anzuhalten. Sie können auch die Taste <Strg> und den Pfeil nach rechts drücken. Durch Überspringen des Knotens führen Sie den Knoten ohne Einzelschrittausführung aus.

Klicken Sie auf die Schaltfläche Herausspringen, um die Ausführung des aktuellen Knotens zu beenden und anzuhalten. Wenn das VI die Ausführung beendet, wird die Schaltfläche Herausspringen ausgegraut. Sie können auch die Taste <Strg> und den Pfeil nach oben drücken. Wenn Sie aus einem Knoten herausspringen, beenden Sie die Einzelschrittausführung durch den Knoten und fahren beim nächsten Knoten fort.

Klicken Sie zum automatischen Neuverbinden aller vorhandenen Verbin-dungen und zum Neuordnen der Blockdiagrammobjekte auf die Schaltfläche Diagramm aufräumen. Wählen Sie zum Konfigurieren der Optionen zum Aufräumen des Blockdiagramms Werkzeuge»Optionen. Nehmen Sie dann in der Kategorie “Blockdiagramm” unter Blockdia-gramm: Aufräumen die gewünschten Einstellungen vor.

Die Schaltfläche Warnung wird angezeigt, wenn ein VI eine Warnung ent-hält und die Option Warnungen anzeigen im Fenster Fehlerliste aktiviert ist. Die Schaltfläche “Warnung” wird angezeigt, wenn ein potenzielles Pro-blem mit dem Blockdiagramm besteht, das VI aber trotzdem ausführbar ist.

G. Suchen nach Elementen, VIs und FunktionenWenn Sie Ansicht»Elementepalette oder Ansicht»Funktionenpalette auswählen, um die Paletten Elemente und Funktionen zu öffnen, werden zwei Schaltflächen oben auf der Palette angezeigt.

Suchen – Bei Betätigung dieser Schaltfläche wechselt die Palette in den Suchmodus, so dass in den Paletten nach Elementen, VIs oder Funktionen gesucht werden kann. Zum Verlassen des Suchmodus klicken Sie auf die Schaltfläche “Zurück”.

Anzeigen – Bietet Optionen zur Auswahl eines Formats für die aktuelle Palette, zum Aus- und Einblenden von Kategorien für alle Paletten und zum alphabetischen Ordnen von Elementen in den Formaten Text und Baum-struktur. Klicken Sie im Kontextmenü auf Optionen, so dass sich die Seite Elemente- und Funktionenpalette des Dialogfelds Optionen öffnet. Darin können Sie ein Format für alle Paletten auswählen. Diese Schaltfläche

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wird nur angezeigt, wenn Sie die Reißzwecke in der oberen linken Ecke zum Fixieren der Palette anklicken.

Solange Sie noch nicht mit dem Aufbau der Paletten vertraut sind, suchen Sie Funktionen und VIs mit Hilfe der Schaltfläche Suchen. Wenn Sie zum Beispiel nach der Funktion “Zufallszahl” suchen, klicken Sie auf die Schalt-fläche Suchen in der Symbolleiste der Funktionen-Palette und geben Sie Zufallszahl in das Textfeld ein. Daraufhin werden alle Treffer aufgeli-stet, die entweder mit dem eingegebenen Wort beginnen oder das Wort enthalten. Sie können ein Suchergebnis anklicken und es in das Blockdia-gramm ziehen, wie in Abbildung 2-21 dargestellt.

Abbildung 2-21. Suche nach einem Objekt auf der Funktionenpalette

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Klicken Sie doppelt auf das Suchergebnis, um die Position des entsprechen-den Objekts auf der Palette anzuzeigen. Wenn Sie das Objekt häufiger benötigen, können Sie es der Kategorie “Favoriten” hinzufügen. Klicken Sie auf der Palette mit der rechten Maustaste auf das Objekt und wählen Sie Objekt zu Favoriten hinzufügen, wie in Abbildung 2-22 dargestellt.

Abbildung 2-22. Hinzufügen eines Objekts zur Palettenkategorie “Favoriten”

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H. Auswahl eines WerkzeugsMit den Werkzeugen in LabVIEW lassen sich VIs erstellen, bearbeiten und auf Fehler untersuchen. In LabVIEW ist ein Werkzeug eine spezielle Funk-tion des Mauszeigers. Der Cursor wird in diesem Fall als Symbol des ausgewählten Werkzeugs angezeigt. LabVIEW entscheidet die Auswahl des Werkzeugs auf Grundlage der aktuellen Mausposition.

Abbildung 2-23. Werkzeugpalette

Tipp Sie können das benötigte Werkzeug auch manuell auswählen, indem Sie es auf der Werkzeug-Palette anklicken. Zur Anzeige der Werkzeug-Palette klicken Sie auf Ansicht»Werkzeugpalette.

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BedienwerkzeugWenn der Mauszeiger die links dargestellte Form annimmt, arbeitet er als Bedienwerkzeug. Mit dem Bedienwerkzeug können Sie den Wert eines Bedienelements ändern. So wird zum Beispiel mit dem Bedienwerkzeug der Zeiger des horizontalen Schiebereglers in Abbildung 2-24 verschoben. Wenn sich die Maus über den Zeiger bewegt, wandelt sich der Cursor auto-matisch in das Bedienwerkzeug um.

Abbildung 2-24. Verwenden des Bedienwerkzeugs

Das Bedienwerkzeug wird meistens auf dem Frontpanel verwendet. Im Blockdiagramm können Sie damit beispielsweise den Wert einer boole-schen Konstante ändern.

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PositionierwerkzeugWenn der Mauszeiger die links dargestellte Form annimmt, arbeitet er als Positionierwerkzeug. Mit dem Positionierwerkzeug können Sie Objekte markieren oder ihre Größe ändern. So zum Beispiel wird in Abbildung 2-25 mit dem Positionierwerkzeug das numerische Bedienelement Anzahl der Messungen ausgewählt. Nach dem Markieren eines Objekts können Sie es verschieben, kopieren oder löschen. Wenn sich der Cursor am Rand eines Objekts befindet, wandelt er sich automatisch in das Positionierwerkzeug um.

Abbildung 2-25. Markieren von Objekten mit dem Positionierwerkzeug

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Wird die Maus über einen Ziehpunkt von Objekten bewegt, ändert sich der Cursor, um anzuzeigen, dass das Objekt aufziehbar ist (vgl. Abbildung 2-26). Der Cursor befindet sich über einem Ziehpunkt des XY-Graphen und ändert sich in einen Doppelpfeil.

Abbildung 2-26. Größenänderung von Objekten mit dem Positionierwerkzeug

Das Positionierwerkzeug lässt sich auf dem Frontpanel und im Blockdia-gramm verwenden.

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BeschriftungswerkzeugWenn der Mauszeiger die links dargestellte Form annimmt, arbeitet er als Beschriftungswerkzeug. Mit Hilfe des Beschriftungswerkzeugs können Sie Text in Elemente eingeben, Text bearbeiten und freie Beschriftungen erstellen. So zum Beispiel wird in Abbildung 2-27 mit dem Beschriftungs-werkzeug Text in das numerische Bedienelement Anzahl der Messungen eingegeben. Wenn sich der Cursor über dem Inneren des Bedienelements befindet, wechselt er automatisch in den Beschriftungsmodus. Zum Einfü-gen des Cursors in das Element klicken Sie einmal mit der Maus. Führen Sie dann zum Markieren des Texts einen Doppelklick aus.

Abbildung 2-27. Verwenden des Beschriftungswerkzeugs

Wenn sich der Mauszeiger nicht in einem bestimmten Bereich des Frontpa-nels oder Blockdiagramms befindet, in dem sich automatisch ein bestimmter Cursormodus einstellt, wird er als Fadenkreuz angezeigt. Wenn die automatische Werkzeugauswahl aktiviert ist, können Sie an eine belie-bige freie Stelle klicken und dort mit dem Beschriftungswerkzeug eine freie Beschriftung erstellen.

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VerbindungswerkzeugWenn der Mauszeiger die links dargestellte Form annimmt, arbeitet er als Verbindungswerkzeug. Mit diesem Werkzeug werden die Objekte im Blockdiagramm miteinander verbunden. So wird zum Beispiel in Abbil-dung 2-28 mit Hilfe des Verbindungswerkzeugs der Anschluss Anzahl der Messungen mit dem Zählanschluss der For-Schleife verbunden. Befindet sich der Cursor über dem Datenein- oder Datenausgangspunkt eines Anschlusses oder über einer Verbindung, wechselt er automatisch in den Verbindungsmodus.

Abbildung 2-28. Verwendung des Verbindungswerkzeugs

Das Verbindungswerkzeug wird in der Regel im Blockdiagramm oder zum Erstellen eines Anschlussfelds auf dem Frontpanel verwendet.

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Andere Werkzeuge der WerkzeugpaletteAnstelle der automatischen Werkzeugwahl können Sie das Bedien-, Positio-nier-, Beschriftungs- und Verbindungswerkzeug auch durch Anklicken auf der Werkzeug-Palette auswählen. Zur Anzeige der Werkzeug-Palette kli-cken Sie auf Ansicht»Werkzeugpalette.

Abbildung 2-29. Werkzeugpalette

Die automatische Werkzeugauswahl befindet sich im oberen Teil der Werk-zeug-Palette. Ist diese aktiviert, wählt LabVIEW automatisch ein Werkzeug auf Grundlage der aktuellen Cursorposition aus. Zum Deaktivieren der automatischen Werkzeugauswahl klicken Sie diese an oder wählen Sie ein anderes Werkzeug auf der Palette. Auf der Palette befinden sich folgende Werkzeuge:

Mit dem Werkzeug “Objektkontextmenü” wird das Kontextmenü eines Objekts durch einen Klick mit der linken Maustaste geöffnet.

Mit dem Bildlaufwerkzeug können Sie ohne Verwendung der Bildlauflei-sten durch Fenster scrollen.

Das Haltepunktwerkzeug setzt Haltepunkte an VIs, Funktionen, Knoten, Verbindungen und Strukturen, um die Ausführung an dieser Stelle anzuhalten.

Das Sondenwerkzeug führt Messungen an Verbindungen in einem Block-diagramm durch. Mit der Sonde können Sie Zwischenwerte in einem VI überprüfen, das fragliche oder unerwartete Ergebnisse ausgibt.

Mit dem Werkzeug “Farbe übernehmen” kopieren Sie Farben zum Einfügen mit dem Farbwerkzeug.

Mit dem Farbwerkzeug legen Sie die Farbe eines Objekts fest. Mit dem Farbwerkzeug werden außerdem die aktuellen Einstellungen für Vorder- und Hintergrund angezeigt.

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I. DatenflussBeim Ausführen von VIs folgt LabVIEW dem Datenflussmodell, das heißt, ein Blockdiagrammknoten wird ausgeführt, wenn an allen seinen Eingän-gen Daten anliegen. Wird ein Knoten ausgeführt, erzeugt dieser Ausgangsdaten, die dann an den nächsten Knoten in der Datenflussfolge weitergeleitet werden. Die Abfolge der VIs und Funktionen im Blockdia-gramm wird durch den Datenfluss durch die Knoten bestimmt.

Visual Basic, C++, JAVA und die meisten anderen befehlsorientierten Pro-grammiersprachen folgen bei der Programmausführung einem durch Befehle bestimmten Ablauf. Wenn ein Programm befehlsgesteuert ist, bestimmt die Reihenfolge der darin enthaltenen Elemente die Ausführung des Programms.

Stellen Sie sich als Beispiel für die Datenflussprogrammierung ein Block-diagramm vor, in dem zwei Zahlen addiert werden und von der Summe 50,00 subtrahiert wird (vgl. Abbildung 2-30). In diesem Beispiel wird das Blockdiagramm von links nach rechts ausgeführt – nicht weil die Objekte in dieser Reihenfolge angeordnet sind, sondern weil die Subtraktionsfunktion erst dann ausgeführt werden kann, wenn die Additionsfunktion beendet ist und die Summe an die Subtraktionsfunktion übergeben hat. Ein Knoten wird erst ausgeführt, wenn an allen Eingangsanschlüssen Daten anliegen und die Daten werden erst an den Ausgangsanschluss weitergegeben, wenn die Ausführung des Knotens beendet ist.

Abbildung 2-30. Beispiel zur Datenflussprogrammierung

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Überlegen Sie, welcher Blockdiagrammabschnitt in Abbildung 2-31 zuerst ausgeführt wird – die Addition der Zufallszahl oder die Division. Da die Eingangsgrößen der Funktionen “Addieren” und “Dividieren” gleichzeitig anliegen und die Funktion “Zufallszahl” keinen Eingang hat, kann die Frage nicht eindeutig beantwortet werden. Wenn ein Blockdiagrammabschnitt vor einem anderen ausgeführt werden muss und zwischen den Funktionen keine Datenabhängigkeit besteht, muss die Ausführungsreihenfolge auf andere Weise festgelegt werden, z. B. durch Fehler-Cluster. Weitere Informationen zu Fehler-Clustern finden Sie in Lektion 5, Zusammenfassen von Daten.

Abbildung 2-31. Datenflussbeispiel für mehrere Blockdiagrammabschnitte

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J. Erstellen eines einfachen VIsDie meisten LabVIEW-VIs erfüllen drei Hauptaufgaben: Erfassen von Daten, Analysieren der erfassten Daten und Darstellen der Ergebnisse. Wenn alle drei Aufgaben einfach sind, können Sie ein komplettes VI mit nur wenigen Objekten im Blockdiagramm erstellen. Express-VIs wurden spezi-ell zur Erledigung häufig vorkommender Arbeitsschritte entwickelt. In diesem Abschnitt werden Ihnen einige Express-VIs zum Erfassen, Analy-sieren und Darstellen von Daten vorgestellt. Anschließend lernen Sie, wie ein einfaches VI zum Ausführen dieser drei Aufgaben erstellt wird (vgl. Abbildung 2-32).

Abbildung 2-32. Frontpanel und Blockdiagramm des VIs zum Erfassen, Analysieren und Darstellen von Daten

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Die Express-VIs befinden sich auf der Funktionen-Palette in der Kategorie Express. Express-VIs leiten Daten zwischen Express-VIs über den dynami-schen Datentyp weiter.

ErfassenExpress-VIs zur Datenerfassung sind zum Beispiel “DAQ-Assistent”, “Assistent zur Instrumenten-I/O”, “Signal simulieren” oder “Messwerte aus Datei lesen”.

DAQ-AssistentDer DAQ-Assistent erfasst Daten über ein Datenerfassungsgerät. Im Laufe des Kurses wird dieses Express-VI häufig verwendet. Bis Sie mehr über die Datenerfassung lernen, arbeiten Sie nur mit dem Kanal CH0 des Datenerfas-sungsgeräts. Dieser Kanal ist mit einem Temperatursensor am DAQ-Signalzubehör verbunden. Wenn Sie den Temperatursensor berühren, ändert sich die gemessene Temperatur.

Assistent zur Instrumenten-I/OMit dem Assistenten zur Instrumenten-I/O werden gewöhnlich Gerätedaten von einem GPIB- oder seriellen Anschluss erfasst.

Signal simulierenMit dem Express-VI “Signal simulieren” werden simulierte Daten, zum Beispiel eine Sinuskurve, erstellt.

Messwerte aus Datei lesenDas Express-VI “Messwerte aus Datei lesen” liest eine Datei, die mit dem Express-VI “Messwerte in Datei schreiben” erstellt wurde. Mit dem Express-VI können speziell Dateien im *.lvm- und *.tdm-Format gelesen werden. Mit diesem Express-VI können keine ASCII-Dateien gelesen wer-den. Weitere Informationen zum Auslesen von Daten aus einer Datei finden Sie in Lektion 6, Verwalten von Ressourcen.

AnalysierenZur Datenanalyse gibt es unter anderem die Express-VIs “Amplituden- und Pegelmessung”, “Statistik” oder “Messung von Frequenzkomponenten”.

Amplituden- und PegelmessungMit dem Express-VI “Amplituden- und Pegelmessung” kann die Spannung eines Signals gemessen werden. Dazu gehören Messungen des Gleichspan-nungsanteils, der Effektivspannung, des maximalen Spitzenwerts, minimalen Spitzenwerts, Spitze-Spitze-Werts, Periodenmittelwerts sowie RMS pro Periode.

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StatistikDas Express-VI “Statistik” berechnet statistische Daten eines Signalver-laufs. Dazu gehören Mittelwert, Summe, Standardabweichung und Extremwerte.

Spektrum ermittelnMit dem Express-VI “Spektrum ermitteln” werden Spektren eines Signal-verlaufs berechnet, zum Beispiel das Amplitudenspektrum oder die spektrale Leistungsdichte.

Messung von FrequenzkomponentenMit dem Express-VI “Messung von Frequenzkomponenten” wird nach der Schwingung mit der höchsten Frequenz oder Amplitude gesucht. Außerdem kann damit die Frequenz und Amplitude einer einzelnen Schwingung ermit-telt werden.

FilterDas Express-VI “Filter” verarbeitet ein Signal durch Filter und Fenster. Das VI umfasst Hochpass-, Tiefpass-, Bandpass-, Bandsperr- und Glättungsfil-ter. Es arbeitet mit einem Butterworth-, Chebyshev-, inversen Chebyshev-, Bessel- und einem elliptischen Fenster.

DarstellenDie Ergebnisse können mit Express-VIs, zum Beispiel “Messwerte in Datei schreiben”, oder mit Anzeigeelementen dargestellt werden. Die gebräuch-lichsten Anzeigeelemente zur Darstellung von Werten sind das Signalverlaufsdiagramm, der Signalverlaufsgraph und der XY-Graph. Zu den häufig verwendeten Express-VIs gehören “Messwerte in Datei schreiben”, “Text erstellen”, “DAQ-Assistent” und “Assistent zur Instru-menten-I/O”. In diesem Fall übermittelt der DAQ-Assistent oder der Assistent zur Instrumenten-I/O die Ausgangswerte des Rechners an das DAQ-Gerät oder ein angeschlossenes Messgerät.

Messwerte in Datei schreibenMit dem Express-VI “Messwerte in Datei schreiben” werden Messwerte in eine LVM- oder TDMS-Datei übertragen. Weitere Informationen zum Übertragen von Messwerten in Dateien finden Sie in Lektion 6, Verwalten von Ressourcen.

Text erstellenMit dem Express-VI “Text erstellen” wird Text erstellt, der dann gewöhn-lich auf dem Frontpanel angezeigt, in Form einer Datei exportiert oder an

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ein Messgerät ausgegeben wird. Weitere Informationen zum Erstellen von Strings finden Sie in Lektion 6, Verwalten von Ressourcen.

Ausführen von VIsNachdem Sie die Express-VIs konfiguriert und verbunden haben, können Sie das VI ausführen. Klicken Sie nach Fertigstellung des VIs auf die Schaltfläche Ausführen in der Symbolleiste, um das VI zu starten.

Während das VI ausgeführt wird, ändert sich die Schaltfläche Ausführen in das links dargestellte Symbol. Nach Beendigung der Ausführung wird die Schaltfläche Ausführen wieder in ihrem Ausgangszustand angezeigt und die Anzeigeelemente auf dem Frontpanel enthalten Daten.

Fehler der Schaltfläche “Ausführen”Wenn ein VI nicht ausgeführt werden kann, enthält es einen Fehler. Der Pfeil auf der Schaltfläche Ausführen wird in diesem Fall durchbrochen dargestellt.

Wenn die Schaltfläche nach dem Herstellen aller Verbindungen im Block-diagramm nicht als intakter Pfeil angezeigt wird, ist das VI nicht ausführbar.

Das bedeutet in der Regel, dass ein erforderlicher Eingang nicht verbunden oder eine Verbindung ungültig ist. Klicken Sie auf die Schaltfläche mit dem unterbrochenen Pfeil. Daraufhin öffnet sich eine Fehlerliste. In der Fehler-liste werden alle Fehler mit einer Problembeschreibung aufgeführt. Sie können einen Fehler in der Liste doppelt anklicken und so direkt zur betref-fenden Stelle im VI springen. Weitere Informationen zur Fehlersuche in VIs finden Sie in Lektion 3, Suchen und Beheben von Fehlern in VIs.

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Lernzielkontrolle: QuizBeantworten Sie anhand der Abbildung 2-33 die folgenden Quizfragen.

Abbildung 2-33. Fragen zum Datenfluss

1. Welche Funktion wird zuerst ausgeführt: Addieren oder Subtrahieren?

a. Addieren

b. Subtrahieren

c. Unbekannt

2. Welche Funktion wird zuerst ausgeführt: Sinus oder Dividieren?

a. Sinus

b. Dividieren

c. Unbekannt

3. Welche Funktion wird zuerst ausgeführt: Zufallszahl, Dividieren oder Addieren?

a. Zufallszahl

b. Dividieren

c. Addieren

d. Unbekannt

4. Welche Funktion wird zuletzt ausgeführt: Zufallszahl, Addieren oder Subtrahieren?

a. Zufallszahl

b. Subtrahieren

c. Addieren

d. Unbekannt

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5. Wie heißen die drei Bestandteile eines VIs?

a. Frontpanel

b. Blockdiagramm

c. Projekt

d. Symbol/Anschlussfeld

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1. Welche Funktion wird zuerst ausgeführt: Addieren oder Subtrahieren?

a. Addieren

b. Subtrahieren

c. Unbekannt

2. Welche Funktion wird zuerst ausgeführt: Sinus oder Dividieren?

a. Sinus

b. Dividieren

c. Unbekannt

3. Welche Funktion wird zuerst ausgeführt?

a. Zufallszahl

b. Dividieren

c. Addieren

d. Unbekannt

4. Welche Funktion wird zuletzt ausgeführt: Zufallszahl, Addieren oder Subtrahieren?

a. Zufallszahl

b. Subtrahieren

c. Addieren

d. Unbekannt

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5. Wie heißen die drei Bestandteile eines VIs?

a. Frontpanel

b. Blockdiagramm

c. Projekt

d. Symbol/Anschlussfeld

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Notizen

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Notizen

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3Suchen und Beheben von Fehlern in VIs

Zum Ausführen eines VIs müssen Sie zunächst alle SubVIs, Funktionen und Strukturen mit den für die Anschlüsse zulässigen Datentypen verbinden. Es kann vorkommen, dass ein VI unerwartete Daten ausgibt oder nicht wie geplant abläuft. In LabVIEW können Sie die Ausführung von VIs konfigu-rieren und Fehler in der Blockdiagrammanordnung oder im Programmablauf erkennen.

InhaltA. LabVIEW-Hilfe

B. Beheben von Fehlern in VIs

C. Fehlersuchmethoden

D. Undefinierte oder unerwartete Daten

E. Fehlerprüfung und Fehlerbehandlung

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Lektion 3 Suchen und Beheben von Fehlern in VIs


A. LabVIEW-HilfeNehmen Sie beim Erstellen und Bearbeiten von VIs die Kontexthilfe, die LabVIEW-Hilfe und die NI-Suchmaschine zu Hilfe. Weitere Informationen finden Sie in der LabVIEW-Hilfe und in den Handbüchern.

KontexthilfeDie Kontexthilfe zeigt die wichtigsten Informationen zu einem Objekt an, wenn sich der Mauszeiger über dem Objekt befindet. Die Kontexthilfe kann über die Option Hilfe»Kontexthilfe anzeigen, die Tastenkombination <Strg + H> oder die Schaltfläche Kontexthilfe anzeigen in der Symbollei-ste ein- und ausgeblendet werden.

Wenn Sie den Cursor über Frontpanel- und Blockdiagrammobjekte bewe-gen, sehen Sie in der Kontexthilfe das Symbol der SubVIs, Funktionen, Konstanten und der Bedien- oder Anzeigeelemente sowie die einzelnen Anschlüsse mit Verbindungsstümpfen. Wenn Sie den Cursor über Dialog-feldoptionen bewegen, werden in der Kontexthilfe Erklärungen zur jeweiligen Option angezeigt.

In der Kontexthilfe wird der Parametername bei obligatorisch zu verbin-denden Anschlüssen in fetter Schrift angezeigt, bei empfohlenen in normaler und bei optionalen in grauer Schrift. Wenn Sie in der Kontexthilfe auf die Schaltfläche Optionale Anschlüsse und kompletten Pfad ausblen-den klicken, werden die Parameternamen der optional zu verbindenden Anschlüsse nicht angezeigt.

Abbildung 3-1. Kontexthilfe

Um die optionalen Anschlüsse eines Anschlussfelds und den vollständigen Pfad zu einem VI anzuzeigen, klicken Sie auf die Schaltfläche Optionale Anschlüsse und kompletten Pfad anzeigen in der linken unteren Ecke der Kontexthilfe. Optional zu verbindende Anschlüsse werden als Verbin-dungsstümpfe angezeigt. Damit wird signalisiert, dass diese Anschlüsse mit

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Elementen verbunden werden können. In der ausführlichen Kontexthilfe sind alle Anschlüsse zu sehen (vgl. Abbildung 3-2).

Abbildung 3-2. Detaillierte Kontexthilfe

Klicken Sie auf die Schaltfläche Sperren von, um den aktuellen Inhalt der Kontexthilfe zu fixieren. Der Inhalt der Kontexthilfe ändert sich dann nicht, wenn Sie den Cursor über ein anderes Objekt bewegen. Um die Sperre wieder aufzuheben, klicken Sie erneut auf die Schaltfläche. Die gleiche Option befindet sich auch im Hilfe-Menü.

Wenn es ein LabVIEW-Hilfethema zu einem Objekt in der Kontexthilfe gibt, wird darin in blauer Schrift der Link Ausführliche Hilfe angezeigt. Die Schaltfläche Ausführliche Hilfe ist ebenfalls aktiviert. Um das entspre-chende Thema in der LabVIEW-Hilfe zu öffnen, klicken Sie entweder auf den Link oder die Schaltfläche.

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LabVIEW-HilfeSie rufen die LabVIEW-Hilfe auf, indem Sie entweder im Fenster Kontexthilfe auf die Schaltfläche Ausführliche Hilfe klicken, Hilfe»LabVIEW-Hilfe durchsuchen auswählen oder im Fenster Kontexthilfe auf den blauen Link Ausführliche Hilfe klicken. Sie können auch mit der rechten Maustaste auf ein Objekt klicken und aus dem Kontextmenü die Option Hilfe auswählen.

Die LabVIEW-Hilfe enthält ausführliche Beschreibungen der meisten Palet-ten, Menüs, Werkzeuge, VIs und Funktionen. Daneben wird in der LabVIEW-Hilfe die Benutzung der Funktionen des Programms schrittweise erläutert. Die LabVIEW-Hilfe umfasst Links zu folgenden Ressourcen:

• LabVIEW-Dokumentation - elektronische und gedruckte Beschreibun-gen für Neuanwender und Fortgeschrittene einschließlich PDF-Versionen aller LabVIEW-Handbücher

• Ressourcen zur technischen Unterstützung auf der Website von National Instruments, wie die NI Developer Zone, die KnowledgeBase oder die Bibliothek der Produkthandbücher.

NI-Suchmaschine für BeispieleMit der NI-Suchmaschine für Beispiele können Sie Ihren Computer und die NI Developer Zone (ni.com/zone) nach Beispielen durchsuchen. Die Beispiele veranschaulichen, wie mit LabVIEW eine große Bandbreite von Test-, Mess-, Automatisierungs- und Entwurfsprojekten realisiert wird. Die Suchmaschine kann auch über Hilfe»Beispiele suchen oder durch Ankli-cken des Links Beispiele suchen im Startfenster unter Beispiele aufgeru-fen werden.

Anhand von Beispielen lässt sich die Verwendung bestimmter VIs und Funktionen veranschaulichen. Sie können auch ein VI oder eine Funktion im Blockdiagramm oder auf einer fixierten Palette anklicken und Beispiele auswählen, so dass ein Hilfethema mit Links zu Beispielen geöffnet wird. Es steht Ihnen frei, die Beispiel-VIs Ihren Bedürfnissen entsprechend zu verändern oder Teile davon zu kopieren und in selbst erstellte VIs einzufügen.

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Abbildung 3-3. NI-Suchmaschine für Beispiele

B. Beheben von Fehlern in VIsWenn ein VI nicht ausgeführt werden kann, enthält es einen Fehler. Der Pfeil auf der Schaltfläche Ausführen wird in diesem Fall durchbrochen dargestellt.

Wenn die Schaltfläche nach dem Herstellen aller Verbindungen im Blockdi-agramm nicht als intakter Pfeil angezeigt wird, ist das VI nicht ausführbar.

Fehlersuche in nicht ausführbaren VIsWenn es Warnungen zu einem VI gibt, kann es dennoch ausgeführt werden. Warnungen sollen Ihnen dabei helfen, potentielle Probleme in VIs zu erken-nen. Bei Fehlern dagegen kann ein VI nicht ausgeführt werden. Alle Fehler müssen vor dem Ausführen des VIs behoben werden.

Um die Ursachen für die Fehler zu finden, klicken Sie auf die unterbrochene Schaltfläche Ausführen (Fehlerliste) oder wählen Sie Anzeigen»Fehlerlis-te. Im Fenster Fehlerliste werden alle Fehler aufgeführt. Im Abschnitt Feh-lerhafte Elemente werden alle fehlerhaften Elemente im Speicher aufgelistet, z. B. VIs und Projektbibliotheken. Wenn mehrere Elemente den

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gleichen Namen haben, wird zusätzlich die Applikationsinstanz jedes Ele-ments angezeigt. Im Abschnitt Fehler und Warnungen werden alle Fehler und Warnungen zum VI angezeigt, das Sie unter Fehlerhafte Elemente markiert haben. Unter Details werden die Fehler und in manchen Fällen auch Hinweise zur Fehlerbehebung angezeigt. Mit einem Klick auf die Schaltfläche Hilfe öffnet sich die Fehlerbeschreibung in der LabVIEW-Hilfe und Sie erfahren, wie der Fehler Schritt für Schritt behoben wird.

Klicken Sie auf die Schaltfläche Fehler anzeigen oder klicken Sie die Feh-lerbeschreibung doppelt an, damit das fehlerhafte Objekt im Blockdiagramm oder Frontpanel angezeigt wird.

Abbildung 3-4. Beispiel für das Dialogfeld “Fehlerliste”

Häufige Ursachen für fehlerhafte VIsIm Folgenden werden häufige Ursachen für fehlerhafte VIs aufgeführt:

• Eine Verbindung im Blockdiagramm ist fehlerhaft. Das kann daran lie-gen, dass die Datentypen der verbundenen Anschlüsse nicht zueinander passen oder ein Verbindungsende lose ist. Informationen zum Beheben von Verbindungsfehlern finden Sie unter Beheben von Verbindungsfeh-lern in der LabVIEW-Hilfe.

• Ein obligatorischer Blockdiagrammanschluss wurde nicht verbunden. Welche Ein- und Ausgänge verbunden werden müssen, damit ein VI funktioniert, ist im Abschnitt Verbinden von Blockdiagrammobjekten der LabVIEW-Hilfe beschrieben.

• Ein SubVI ist nicht ausführbar oder Sie haben das Anschlussfeld bear-beitet, nachdem Sie das Symbol des SubVIs in das Blockdiagramm eingefügt haben. Weitere Informationen zu SubVIs finden Sie unter Erstellen von SubVIs in der LabVIEW-Hilfe.

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C. FehlersuchmethodenWenn ein VI ausführbar ist, aber nicht die erwarteten Werte ausgibt, suchen und beheben Sie die Probleme nach folgender Systematik:

• Verbinden Sie die Fehlerein- und -ausgänge miteinander, die sich am unteren Rand der meisten LabVIEW-VIs und -Funktionen befinden. Auf diese Weise kann im Fehlerfall festgestellt werden, an welcher Stelle im Blockdiagramm der Fehler aufgetreten ist. Fehler-Cluster kön-nen in jedem beliebigen VI verwendet werden.

• Um die Ursachen für Warnungen zu finden, wählen Sie Ansicht»Feh-lerliste und aktivieren Sie die Option Warnungen anzeigen. Ermitteln und beheben Sie dann die im VI aufgetretenen Probleme.

• Um sicherzustellen, dass die jeweiligen Anschlüsse richtig verbunden sind, klicken Sie mit dem Positionierwerkzeug drei Mal auf eine Verbin-dung. Dadurch wird der komplette Verbindungspfad markiert.

• In der Kontexthilfe finden Sie die Voreinstellungen aller Funktionen und SubVIs im Blockdiagramm. Wenn lediglich empfohlene oder optio-nale Eingänge von VIs und Funktionen nicht verbunden sind, werden deren Standardwerte verwendet. Der Wert eines booleschen Eingabeele-ments, das nicht verbunden ist, kann beispielsweise immer TRUE lauten.

• Um SubVIs, Text und andere Objekte im VI zu finden, verwenden Sie das Dialogfeld Suchen.

• Wählen Sie zur Suche nach nicht verbundenen SubVIs Ansicht»VI-Hierarchie. Anders als bei unverbundenen Funktionen kommt es bei unverbundenen VIs nicht immer zu Fehlern – es sei denn, ein Ein-gang des VIs ist so eingestellt, dass er verbunden werden muss, damit das VI funktionstüchtig ist. Wenn Sie versehentlich ein SubVI in ein Blockdiagramm eingefügt haben und dieses mit keiner anderen Kompo-nente im Blockdiagramm verbunden ist, wird es parallel zu den anderen Code-Abschnitten des Blockdiagramms ausgeführt. Das VI führt also zusätzliche Funktionen aus, die unter Umständen nicht erforderlich sind.

• Verfolgen Sie mit Hilfe der Highlight-Funktion den Datenfluss im Blockdiagramm.

• Zeigen Sie die einzelnen Aktionen des VIs im Blockdiagramm mit Hilfe der Einzelschrittausführung an.

• Prüfen Sie mit dem Sondenwerkzeug die Zwischenergebnisse und die Fehlerausgabe von VIs und Funktionen (besonders bei I/O-Operationen).

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• Klicken Sie zum Erhalten von Verbindungswerten für die Verwendung in Sonden in der Blockdiagramm-Symbolleiste auf die Schaltfläche “Verbindungswerte speichern”. Mit Hilfe dieser Funktion können Sie ganz einfach die Datenwerte überprüfen, die zuletzt durch eine Verbin-dung geflossen sind.

• Unterbrechen Sie die Ausführung mit Hilfe von Haltepunkten, um in Einzelschritten fortzufahren oder Sonden einzufügen.

• Die Ausführung eines SubVIs kann auch kurzzeitig angehalten werden, um Werte von Bedien- und Anzeigeelementen zu bearbeiten, die Anzahl der Durchläufe zu steuern oder zum Ausführungsbeginn zurückzukehren.

• Stellen Sie sicher, dass SubVIs und Funktionen keine undefinierten Werte ausgeben. Das ist oft bei numerischen Werten der Fall. So kann zum Beispiel an einer Stelle im VI eine Division durch 0 auftreten, die zur Ausgabe Inf (Unendlich) führt, wenn von nachfolgenden Funk-tionen und SubVIs aber ein Zahlenwert erwartet wird.

• Wenn das VI langsamer als erwartet ausgeführt wird, sollten Sie sich vergewissern, dass die Highlight-Funktion deaktiviert ist. Schließen Sie außerdem alle nicht benötigten Frontpanel und Blockdiagramme von SubVIs, da sich die Ausführung auch durch geöffnete Fenster verlang-samen kann.

• Prüfen Sie die Darstellung von Bedien- und Anzeigeelementen auf Überlauf. Ein solcher kann auftreten, wenn beispielsweise Fließkomma-werte in Integer oder Integer in kleinere Integer konvertiert werden. Ein Beispiel ist das Verbinden eines 16-Bit-Integers mit einer Funktion, die nur 8-Bit-Integer akzeptiert. Die Funktion konvertiert dann den 16-Bit-Integer in eine 8-Bit-Darstellung und dies kann zu Datenverlust führen.

• Stellen Sie sicher, dass For-Schleifen wie gewünscht ausgeführt und keine leeren Arrays erzeugt werden.

• Vergewissern Sie sich, dass die Schieberegister ordnungsgemäß initiali-siert werden, sofern die Ergebnisse einer Iteration nicht für die nächste gespeichert werden sollen.

• Überprüfen Sie die Reihenfolge der Cluster-Elemente an den Ausgangs- und Endpunkten. Zwar können bei der Bearbeitung eines VIs uneinheit-liche Datentypen und Cluster-Größen erkannt werden, jedoch keine Unstimmigkeiten zwischen Elementen des gleichen Typs.

• Überprüfen Sie die Ausführungsreihenfolge der Knoten.

• Vergewissern Sie sich, dass das VI keine versteckten SubVIs enthält. Das kann vorkommen, wenn Sie zwei SubVIs versehentlich übereinan-der eingefügt oder eine Struktur verkleinert haben, ohne auf das SubVI zu achten.

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• Sie können die Anzahl der verwendeten SubVIs auch mit den Ergebnis-sen von Ansicht»Beziehungen ermitteln»SubVIs dieses VIs und Ansicht»Beziehungen ermitteln»Ungeöffnete SubVIs überprüfen, um festzustellen, ob noch weitere SubVIs vorhanden sind. Im Fenster “VI-Hierarchie” können ebenfalls alle SubVIs zu einem VI angezeigt werden. Um falsche Ergebnisse durch verborgene VIs zu vermeiden, sollten alle Eingänge von VIs so markiert werden, dass sie zur ordnungs-gemäßen Funktionsweise des VIs verbunden werden müssen.

Highlight-FunktionMit der Schaltfläche für die Highlight-Funktion kann die Ausführung des VIs im Blockdiagramm sichtbar gemacht werden.

Bei aktivierter Highlight-Funktion wird mit Hilfe von Kreisen der Daten-fluss im Blockdiagramm veranschaulicht. Sinnvoll ist es, zusammen mit der Highlight-Funktion die Einzelschrittausführung zu nutzen. So können Sie sehen, wie Daten von Knoten zu Knoten durch ein VI geleitet werden.

(MathScript RT Module) In MathScript-Knoten wird mit der Highlight-Funk-tion gezeigt, wie Daten von einer Skriptzeile zur nächsten übertragen werden. Die aktuell ausgeführte Zeile wird dabei mit einem blauen blinken-den Pfeil gekennzeichnet.

Hinweis Bei aktivierter Highlight-Funktion wird die Ausführungsgeschwindigkeit des VIs erheblich herabgesetzt.

Abbildung 3-5. Anwendungsbeispiel für die Highlight-Funktion

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EinzelschrittausführungWenn ein VI im Einzelschrittmodus ausgeführt wird, lässt sich jede Aktion des VIs im Blockdiagramm verfolgen. Die Einzelschrittschaltflächen (vgl. Abbildung) gelten nur für die Ausführung von VIs oder SubVIs im Einzelschrittmodus.

Um in den Einzelschrittmodus zu wechseln, klicken Sie auf der Symbollei-ste im Blockdiagramm entweder auf die Schaltfläche Überspringen oder Hineinspringen. Wenn Sie den Cursor über die Schaltflächen Übersprin-gen, Hineinspringen oder Herausspringen bewegen, wird ein Hinweisstreifen eingeblendet, in dem der nächste Schritt nach dem Ankli-cken dieser Schaltfläche beschrieben wird. SubVIs können ebenfalls in Ein-zelschritten ausgeführt werden.

Bei der Einzelschrittausführung blinken die Knoten, um anzuzeigen, dass sie zur Ausführung bereit sind. Wenn ein VI im Einzelschrittmodus ausge-führt wird und dabei die Highlight-Funktion aktiviert ist, wird auf den Symbolen der SubVIs, die gerade ausgeführt werden, ein Ausführungssym-bol sichtbar.

SondenwerkzeugeMit der Sonde können während der Ausführung eines VIs Zwischenwerte an Verbindungen entnommen werden.

Das Sondenwerkzeug eignet sich besonders für komplizierte Blockdia-gramme mit mehreren Operationen, von denen jede zu einem falschen Ergebnis führen kann. Verwenden Sie das Sondenwerkzeug zusammen mit der Highlight-Funktion, dem Einzelschrittmodus und Haltepunkten, um festzustellen, ob und wo falsche Werte auftreten. Wenn Werte vorliegen, zeigt die Sonde diese sofort während des Einzelschrittmodus oder mit der Highlight-Funktion im Sondenüberwachungsfenster an. Das Gleiche gilt, wenn die Ausführung an einem Haltepunkt unterbrochen wird. Wenn die Ausführung in Einzelschritten durchlaufen oder an einem Haltepunkt ange-halten wird, können Sie die Sonde auch in die gerade genutzte Verbindung einfügen und sich den weitergeleiteten Wert ansehen.

SondentypenWährend der Ausführung eines VIs können Zwischenwerte an VIs mit Hilfe allgemeiner, in LabVIEW integrierter, benutzerdefinierter oder neu erstell-ter Sonden sowie mit einem Anzeigeelement der Palette Elemente erfasst werden.

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Hinweis (MathScript RT Module) Für die Zwischenergebnisse eines Skripts des Math-Script-Knotens gibt es eine spezielle MathScript-Sonde.

Allgemeine SondenMit der allgemeinen Sonde können Werte angezeigt werden, die über eine Verbindung übertragen werden. Um die Sonde zu aktivieren, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf eine Verbindung und wählen Sie aus dem Kon-textmenü die Option Benutzerdefinierte Sonde»Allgemeine Sonde aus.

Mit der allgemeinen Sonde werden die Werte nur angezeigt. Die Sonde rea-giert nicht auf die Werte.

Sofern für den entsprechenden Datentyp keine LabVIEW-Sonde oder benutzerdefinierte Sonde angegeben wurde, wird bei einem Rechtsklick auf eine Verbindung und Auswahl der Option Sonde immer die allgemeine Sonde verwendet.

Eine benutzerdefinierte Sonde kann wie ein VI auf Fehler untersucht werden. Allerdings kann mit der Sonde keine Fehlersuche im eigenen Blockdiagramm oder in eigenen SubVIs durchgeführt werden. Zur Fehler-suche in Sonden benötigen Sie die allgemeine Sonde.

Anzeige von Werten über AnzeigeelementeDie über eine Verbindung übertragenen Werte können auch mit Hilfe von Anzeigen dargestellt werden. Für numerische Werte kann in der Sonde beispielsweise ein Diagramm verwendet werden. Um das gewünschte Anzeigeelement auszuwählen, klicken Sie einen Verbindungsstrang mit der rechten Maustaste an und wählen Sie aus dem Kontextmenü Benutzerdef. Sonde»Elemente aus. Sie können auch über die Option Element auswählen auf der Elemente-Palette benutzerdefinierte Elemente oder Typdefinitionen auswählen, die auf dem Computer oder einem gemeinsam genutzten Serververzeichnis gespeichert sind. Wenn mit Typdefinitionen Zwischenergebnisse abgefragt werden, behandelt LabVIEW die Typdefini-tionen wie benutzerdefinierte Elemente.

Eine Anzeige kann nur in eine Verbindung eingefügt werden, wenn ihr Datentyp mit dem der Verbindung übereinstimmt.

LabVIEW-SondenLabVIEW-Sonden sind VIs, die umfassende Angaben zu den Werten ausge-ben, die über Verbindungen weitergeleitet werden. So gibt zum Beispiel die Sonde für VI-Referenzen den VI-Namen, VI-Pfad und den Hexadezimal-wert der entsprechenden Referenz aus. Mit LabVIEW-Sonden kann auch auf das Zwischenergebnis an einer Verbindung reagiert werden. So können zum Beispiel mit einer Fehlersonde oder einem Fehler-Cluster der Status, der Code, die Quelle und die Beschreibung eines Fehlers angezeigt werden

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und es kann festgelegt werden, ob beim Auftreten eines Fehlers oder einer Warnung ein bedingter Haltepunkt gesetzt werden soll.

Die LabVIEW-Sonden werden im oberen Bereich des Kontextmenüs Benutzerdefinierte Sonde aufgeführt. Klicken Sie zur Auswahl einer LabVIEW-Sonde mit der rechten Maustaste auf eine Verbindung und wäh-len Sie aus dem Kontextmenü die Option Benutzerdefinierte Sonde aus. Es werden immer nur die Sonden angezeigt, die zum jeweiligen Datentyp der Verbindung passen.

Ein Anwendungsbeispiel für LabVIEW-Sonden ist das VI “Using Supplied Probes” in der Bibliothek labview\examples\general\probes.llb.

Benutzerdefinierte SondenIm Dialogfeld Neue Sonde erstellen können Sie Sonden erstellen oder vor-handene Sonden Ihren Bedürfnissen anpassen. Zur Anzeige des Dialogfelds Neue Sonde erstellen klicken Sie mit der rechten Maustaste auf eine Ver-bindung und wählen Sie Benutzerdefinierte Sonde»Neu aus dem Kontextmenü. Wenn Sie Zwischenwerte im Blockdiagramm auf eine andere Weise entnehmen möchten als mit den in LabVIEW enthaltenen Sonden, lässt sich eine Sonde auch individuell erstellen. Der Datentyp der neuen Sonde entspricht dem Datentyp der dazugehörigen Verbindung. Um die von Ihnen erstellte Sonde zu bearbeiten, muss sie von dem Verzeichnis aus geöffnet werden, in dem sie gespeichert wurde.

Nachdem entweder über das Kontextmenü Benutzerdefinierte Sonde, das Symbol Element auswählen in der Palette oder mit Hilfe des Dialogfelds Neue Sonde erstellen eine Sonde ausgewählt oder erstellt wurde, wird diese für den jeweiligen Datentyp als Voreinstellung verwendet und bei der Auswahl der Option Sonde im Kontextmenü geladen. Es wird immer die zum Datentyp der Verbindung passende Sonde geladen. Das heißt, mit einer Sonde für Fließkommawerte mit doppelter Genauigkeit können keine vor-zeichenlosen 32-Bit-Integerwerte dargestellt werden, auch wenn eine Konvertierung dieser Werte in LabVIEW möglich wäre.

Hinweis Wenn eine benutzerdefinierte Sonde als Standardsonde für einen bestimmten Datentyp gelten soll, ist sie im Verzeichnis user.lib\_probes\default zu spei-chern. Sonden sollten nicht im Verzeichnis vi.lib\_probes gespeichert werden, da die Dateien in diesem Verzeichnis bei einer Neuinstallation oder einem Update von LabVIEW überschrieben werden.

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HaltepunkteMit dem Haltepunktwerkzeug werden Haltepunkte in VIs, Knoten oder Verbindungen eingefügt, so dass die VI-Ausführung an der betreffenden Stelle unterbrochen wird.

Beim Einfügen eines Haltepunkts an einer Verbindung wird die Ausführung unterbrochen, wenn die Daten die Verbindung passiert haben, und die Pause-Schaltfläche wird rot angezeigt. Um die Ausführung zu unterbre-chen, nachdem alle Knoten im Blockdiagramm ausgeführt wurden, setzen Sie einen Haltepunkt in das Blockdiagramm. Der Rand des Blockdia-gramms wird rot angezeigt und blinkt, um den eingefügten Haltepunkt anzuzeigen.

Beim Erreichen eines Haltepunkts wird das Blockdiagramm in den Vorder-grund gebracht und die betreffende Stelle hervorgehoben. Wenn Sie den Cursor über einem bestehenden Haltepunkt bewegen, wird die schwarze Fläche im Haltepunkt-Cursor weiß.

Wenn das VI während der Ausführung an einen Haltepunkt gelangt, hält es an und die Schaltfläche Pause wird rot angezeigt. Sie können nun folgen-dermaßen vorgehen:

• Bewegen Sie sich mit Hilfe der Schaltflächen zur Einzelschrittausfüh-rung schrittweise durch die Ausführung.

• Fügen Sie zur Anzeige von Zwischenergebnissen Sonden in die Verbindungen ein.

• Ändern Sie die Werte von Bedienelementen auf dem Frontpanel.

• Klicken Sie auf die Schaltfläche Pause, um die Ausführung bis zum nächsten Haltepunkt oder bis zum Ende des VIs fortzusetzen.

Aussetzen der AusführungDie Ausführung eines SubVIs kann unterbrochen werden, um Werte von Bedien- und Anzeigeelementen zu ändern, zum Ausführungsbeginn zurück-zukehren oder um festzulegen, wie oft das SubVI vor der Rückkehr zum aufrufenden Objekt ausgeführt werden soll. Sie können LabVIEW so ein-stellen, dass alle aufgerufenen SubVIs nach dem Start unterbrochen werden, oder Sie können einen bestimmten Aufruf eines SubVIs unterbrechen.

Um ein SubVI bei jedem Aufruf vorübergehend zu stoppen, öffnen Sie das SubVI und wählen Sie Ausführen»Bei Aufruf anhalten. Die Ausführung des SubVIs wird dann automatisch vorübergehend gestoppt, wenn es von einem anderen VI aufgerufen wird. Wenn Sie diesen Menüpunkt im Einzel-schrittmodus wählen, wird die Ausführung des SubVIs nicht sofort unterbrochen. Das SubVI wird erst unterbrochen, wenn es aufgerufen wird.

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Um ein SubVI bei einem bestimmten Aufruf vorübergehend zu stoppen, klicken Sie im Blockdiagramm mit der rechten Maustaste auf den SubVI-Knoten und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option SubVI-Einstellungen aus. Aktivieren Sie die Option Bei Aufruf anhalten. Die Ausführung wird dann nur bei diesem Exemplar des SubVIs unterbrochen.

Ob die Ausführung eines VIs durch die Pause-Schaltfläche angehalten oder beim Aufruf temporär gestoppt wurde, sehen Sie im Fenster VI-Hierarchie unter Ansicht»VI-Hierarchie anzeigen. Ein Pfeil (vgl. Abbildung) zeigt an, dass ein VI im regulären oder im Einzelschrittmodus ausgeführt wird.

Ein Pause-Symbol zeigt VIs an, die über die Pause-Schaltfläche oder bei ihrem Aufruf angehalten werden.

Ein VI, dessen Ausführung beim Aufruf angehalten wird, ist entweder durch ein grünes Pause-Symbol oder ein weißes Symbol mit schwarzem Rand gekennzeichnet. Wenn die Ausführung eines VIs durch die Pause-Schaltfläche angehalten wurde, wird dies durch ein rotes Pause-Sym-bol oder ein ausgefülltes Symbol in Schwarz/Weiß symbolisiert. Ein Ausrufezeichen kennzeichnet ein vorübergehend unterbrochenes VI.

Ein VI kann gleichzeitig durch die Pause-Schaltfläche angehalten und bei Aufruf unterbrochen sein.

Ermitteln des aktuell ausgeführten SubVI-ExemplarsWenn die Ausführung eines SubVIs angehalten wird, werden im Pulldown-Menü Aufrufkette in hierarchischer Reihenfolge alle VIs aufge-führt, die eine Aufrufkette bilden. Die Liste ist nicht mit der Option Ansicht»Beziehungen ermitteln»Aufrufer dieses VIs gleichzusetzen, denn mit dieser Option werden alle aufrufenden VIs aufgeführt – ungeachtet dessen, ob sie aktuell ausgeführt werden oder nicht. Wenn das Blockdia-gramm mehrere Exemplare des SubVIs enthält, kann mit dem Menü Aufrufkette das aktuelle Exemplar des SubVIs ermittelt werden. Wenn Sie ein VI aus dem Menü Aufrufkette wählen, wird dessen Blockdiagramm geöffnet, und LabVIEW hebt das VI hervor, welches das aktuelle SubVI aufgerufen hat.

Die Liste der Aufrufe zwischen dem aktuellen VI und dem Haupt-VI kann auch mit der Funktion “Aufrufkette” ermittelt werden.

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D. Undefinierte oder unerwartete DatenMit undefinierten Daten, die als NaN (Not a Number, keine Zahl) oder Inf (Infinity, unendlich) ausgegeben werden, werden alle nachfolgenden Ope-rationen ungültig. Bei Rechenoperationen mit Fließkommazahlen werden die folgenden beiden Werte zur Kennzeichnung fehlerhafter Berechnungen oder unbrauchbarer Ergebnisse ausgegeben:

• NaN steht für einen Fließkommawert, der bei einer ungültigen Rechen-operation ausgegeben wird, zum Beispiel beim Berechnen der Quadratwurzel einer negativen Zahl.

• Inf (Unendlich) steht für einen Fließkommawert, der bei gültigen Rechenoperationen wie beispielsweise der Division durch Null ausge-geben wird.

Ganzzahlige Werte werden in LabVIEW nicht auf positiven oder negativen Überlauf geprüft. Positiver und negativer Überlauf bei Fließkommawerten entspricht der Norm IEEE 754 mit dem Titel Standard for Binary Floating-Point Arithmetic (Standard für binäre Fließkomma-Arithmetik).

NaN und Inf werden von Fließkommaoperationen genau weitergegeben. Wenn Sie NaN oder Inf manuell oder programmatisch in ganze Zahlen oder boolesche Werte umwandeln, kommt es zu unbrauchbaren Werten. So lautet das Ergebnis einer Division von Eins durch Null beispielsweise Inf. Die Umwandlung von Inf in einen 16-Bit-Integer ergibt 32.767, was ein scheinbar normaler Wert ist.

Prüfen Sie daher mit einer Sonde die Gültigkeit von Zwischenergebnissen, bevor Sie Werte in einen Integer-Datentyp umwandeln. Prüfen Sie auf NaN, indem Sie die Vergleichsfunktion “Keine Zahl/Kein Pfad/Keine Referenz?” mit dem Wert verbinden, den Sie für möglicherweise ungültig halten.

Als Anhaltspunkt, ob ein VI undefinierte Werte ausgibt, sollten nicht Werte wie NaN, Inf oder leere Arrays dienen. Sinnvoller ist es, einen Fehleralgo-rithmus einzufügen, so dass bei fraglichen Situationen ein Fehler gemeldet wird.

Wenn Sie beispielsweise ein VI erstellen, bei dem eine For-Schleife durch ein Array automatisch indiziert wird, sollten Sie den Fall eines leeren Arrays einkalkulieren und eine entsprechende Vorgehensweise dafür bestimmen. Sie könnten beispielsweise das VI so gestalten, dass eine Fehlermeldung angezeigt wird, oder die Ausgabewerte der Schleife durch definierte Werte ersetzen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die For-Schleife von einer Case-Struktur abhängig zu machen, so dass die For-Schleife nur bei einem Array mit gültigen Werten ausgeführt wird.

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E. Fehlerprüfung und FehlerbehandlungGanz gleich, wie viel Vertrauen Sie in die von Ihnen erstellten VIs setzen, Sie können nicht jedes Problem vorhersehen, auf das ein Benutzer mögli-cherweise stößt. Ohne Fehlerprüfung wissen Sie nur, dass ein VI nicht ordnungsgemäß funktioniert. Die Fehlerprüfung zeigt Ihnen, wo und warum Fehler auftreten.

Automatische FehlerbehandlungZu jedem Fehler gibt es einen Zahlencode und eine dazugehörige Fehlermeldung.

Per Voreinstellung reagiert LabVIEW automatisch auf einen Fehler in einem VI, indem die Ausführung angehalten, das SubVI oder die Funktion mit dem Fehler hervorgehoben, und ein Fehlerdialogfeld anzeigt wird.

Um die automatische Fehlerbehandlung für das aktuelle VI zu deaktivieren, wählen Sie Datei»VI-Einstellungen und klicken Sie im Pulldown-Menü Kategorie auf Ausführung. Zur Deaktivierung der automatischen Fehler-behandlung in allen zukünftig erstellten VIs wählen Sie Werkzeuge»Optionen und klicken Sie anschließend unter Kategorie auf Blockdia-gramm. Um die automatische Fehlerbehandlung für ein SubVI oder eine Funktion innerhalb eines VIs zu deaktivieren, verbinden Sie den Parameter Fehler (Ausgang) mit dem Fehler (Eingang) eines anderen SubVIs, einer anderen Funktion oder mit einer Fehlerausgang-Anzeige.

Manuelle FehlerbehandlungNeben der automatischen Fehlerbehandlung stehen Ihnen weitere Metho-den zur Fehlerbehandlung zur Verfügung. So ist es beispielsweise denkbar, dass ein I/O-VI bei einer Zeitüberschreitung nicht mit einer Fehlermeldung gestoppt werden soll. Stattdessen soll das VI ggf. für einen bestimmten Zeit-raum weiterlaufen. In LabVIEW können Sie solche Entscheidungen zur Fehlerbehandlung im Blockdiagramm des VIs treffen.

Zur Fehlerprüfung gibt es die Fehlerbehandlungs-VIs und -Funktionen auf der Palette Dialog & Benutzeroberfläche sowie die Parameter Fehler (Eingang) und Fehler (Ausgang) der meisten VIs und Funktionen. Wenn LabVIEW einen Fehler feststellt, können Sie beispielsweise verschiedene Dialogfelder zur Anzeige der Fehlermeldung verwenden. Die Methoden zur Fehlerbehandlung und die Fehlersuchwerkzeuge helfen Ihnen, Fehler zu finden und darauf zu reagieren.

Fehler werden von VIs und Funktionen entweder als numerische Fehler-codes oder über einen Fehler-Cluster ausgegeben. Normalerweise arbeiten Funktionen mit numerischen Fehlercodes und VIs mit Fehler-Clustern – in der Regel über Fehlerein- und -ausgänge. Fehler-Cluster entsprechen in der

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Regel den Funktionen der Anschlüsse “Standardfehler (Eingang)” und “Standardfehler (Ausgang)”.

Bei jeder Art des Datenaustauschs (I/O) sollte mit Fehlern gerechnet werden. Fast alle I/O-Funktionen geben Fehlermeldungen aus. Versehen Sie VIs mit Fehlerprüfmechanismen, insbesondere bei I/O-Operationen (Datei, seriell, Instrumentierung, Datenerfassung und Kommunikation), und stellen Sie ein Verfahren für eine geeignete Fehlerbehandlung bereit.

LabVIEW bietet eine Reihe von VIs, Funktionen und Parametern zur Feh-lerbehandlung. Bei einem Fehler kann beispielsweise eine Fehlermeldung eingeblendet werden. Stattdessen können Sie den Fehler auch programma-tisch beheben und dann löschen, indem Sie den Anschluss Fehler (Ausgang) des SubVIs oder der Funktion mit dem Anschluss Fehler (Eingang) des VIs “Fehler löschen” verbinden. Die Methoden zur Fehler-behandlung und die Fehlersuchwerkzeuge helfen Ihnen, Fehler zu finden und darauf zu reagieren. Es wird dringend empfohlen, die Möglichkeiten zur Fehlerbehandlung zu nutzen.

Fehler-ClusterDie Fehlerein- oder -ausgänge von SubVIs werden durch Fehler-Cluster mit Angaben zu Fehlern versorgt.

Die Cluster Fehler (Eingang) und Fehler (Ausgang) enthalten folgende Angaben:

• Status ist ein boolescher Wert, der TRUE ausgibt, wenn ein Fehler auf-getreten ist.

• Code ist eine Fehlerkennung in Form eines vorzeichenbehafteten 32-Bit-Integers. Wenn der Fehlercode nicht 0 lautet und der Status-Aus-gang FALSE ausgibt, handelt es sich um eine Warnung und nicht um einen Fehler.

• Quelle gibt die Fehlerquelle in Form eines Strings an.

Die Fehlerprüfung in LabVIEW folgt dem Datenflussmodell. Ebenso wie die Daten können auch Fehlerinformationen durch ein VI fließen. Verbin-den Sie die Fehlerein- und -ausgänge aller Knoten vom Anfang bis zum Ende des VIs miteinander. Durch ein Fehlerbehandler-VI am Ende des VIs können Sie ermitteln, ob dieses fehlerfrei ausgeführt wurde. Verwenden Sie in jedem von Ihnen verwendeten oder erstellten VI die Cluster “Fehler (Ein-gang)” und “Fehler (Ausgang)”, um Fehlerinformationen durch das VI zu leiten.

Während der Ausführung des VIs findet an jedem Ausführungsknoten eine Fehlerprüfung statt. Wenn LabVIEW keine Fehler findet, wird der Knoten normal ausgeführt. Ansonsten wird der Fehler von einem Knoten an den

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nächsten übergeben und der betroffene Teil der Funktion oder des VIs wird nicht ausgeführt. Der nächste Knoten geht ebenso vor und so weiter. Am Ende des Ausführungsflusses gibt LabVIEW den Fehler aus.

FehlerbeschreibungBei einem Fehler können Sie mit der rechten Maustaste auf den Cluster-Rand klicken und Fehler beschreiben aus dem Kontextmenü auswählen. Daraufhin öffnet sich das Dialogfeld Fehler beschreiben. Im Dialogfeld Fehler beschreiben sehen Sie nun nähere Angaben zum Fehler. Wenn das VI anstelle von Fehlern nur Warnungen ausgibt, enthält das Kontextmenü die Option Warnung beschreiben.

Das Dialogfeld Fehler beschreiben kann auch über das Menü Hilfe»Fehler beschreiben geöffnet werden.

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1. Wie wird die automatische Fehlerbehandlung deaktiviert?

a. Aktivieren Sie die Highlight-Funktion.

b. Verbinden Sie den Fehlerausgang eines SubVIs mit dem Fehlerein-gang eines anderen SubVIs.

c. Aktivieren Sie die Option Warnungen anzeigen im Dialogfeld Fehlerliste.

2. Welche der nachfolgenden Komponenten gehören zu einem Fehler-Cluster?

a. Status: Boolesch

b. Fehler: String

c. Code: 32-Bit-Integer

d. Quelle: String

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1. Wie wird die automatische Fehlerbehandlung deaktiviert?

a. Aktivieren Sie die Highlight-Funktion.

b. Verbinden Sie den Fehlerausgang eines SubVIs mit dem Fehle-reingang eines anderen SubVIs.

c. Aktivieren Sie die Option Warnungen anzeigen im Dialogfeld Fehlerliste.

2. Welche der nachfolgenden Komponenten gehören zu einem Fehler-Cluster?

a. Status: Boolesch

b. Fehler: String

c. Code: 32-Bit-Integer

d. Quelle: String

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Notizen

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4Implementieren eines VIs

In dieser Lektion lernen Sie, wie Sie in LabVIEW programmieren. Sie erfahren, wie Sie Benutzeroberflächen erstellen, Datentypen auswählen, das Blockdiagramm selbsterklärend gestalten, Schleifenstrukturen (z. B. While- und For-Schleifen) verwenden, das Blockdiagramm zeitlich steuern, Werte in Graphen und Diagrammen anzeigen und programmatische Entscheidun-gen mittels einer Case-Struktur treffen.

InhaltA. Entwickeln von Frontpaneln

B. LabVIEW-Datentypen

C. Dokumentieren von Programmcode

D. While-Schleifen

E. For-Schleifen

F. Zeitsteuerung eines VIs

G. Iterative Datenübertragung

H. Visualisierung von Daten

I. Case-Strukturen

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Lektion 4 Implementieren eines VIs


A. Entwickeln von FrontpanelnBevor Sie mit der eigentlichen Programmierung beginnen, müssen Sie zunächst die Ein- und Ausgangsgrößen Ihres Programms festlegen. Nach diesen Größen richtet sich dann der Aufbau des Frontpanels.

Die Eingangsgrößen können folgendermaßen an das VI übergeben werden:

• von einem Messgerät (z. B. einem DAQ-Gerät oder Multimeter)

• durch Auslesen aus einer Datei

• durch Bedienen der Bedienelemente

Die Ausgangsgrößen können entweder über Anzeigeelemente wie Graphen, Diagramme oder LEDs ausgegeben oder in einer Datei protokolliert wer-den. Ebenso können sie aber auch an Geräten ausgegeben werden, die an den Computer angeschlossen sind. Lektionen zur Datenerfassung, Signaler-zeugung und Datenprotokollierung folgen im weiteren Verlauf des Kurses.

Konzipieren von Bedien- und AnzeigeelementenBeachten Sie bei der Auswahl von Bedien- und Anzeigeelementen, dass sich die Elemente für die jeweilige Aufgabe eignen. So wird zum Beispiel die Frequenz einer Sinuskurve am besten mit einem Drehregler eingestellt und eine Temperatur mit einer Thermometeranzeige dargestellt.

Beschriftungen und UntertitelAlle Bedien- und Anzeigeelemente müssen klar beschriftet sein. Dadurch wird der Zweck jedes Elements für den Benutzer besser ersichtlich. Eindeutige Beschriftungen helfen Ihnen auch beim Dokumentieren des Blockdiagramms. Die Beschriftungen von Bedien- und Anzeigeelementen entsprechen den Namen der Anschlüsse im Blockdiagramm.

Mit Hilfe von Untertiteln können Sie ein Frontpanel-Element beschreiben. Untertitel werden nicht im Blockdiagramm angezeigt. Untertitel sind für zusätzliche Angaben auf der Benutzeroberfläche vorgesehen. Dadurch wird das Blockdiagramm nicht durch zusätzlichen Text unübersichtlich. In der Wetterstation müssen Sie zum Beispiel einen oberen Grenzwert für die Temperatur angeben. Wenn die Temperatur über diesen Grenzwert steigt, wird von der Wetterstation eine Hitzewarnung ausgegeben. Sie könnten dieses Element Obere Temperaturgrenze (Celsius) nennen. Diese Beschriftung würde jedoch unnötig viel Platz im Blockdiagramm einnehmen. Verwenden Sie stattdessen den Untertitel Obere Tempera-turgrenze (Celsius) und eine kürzere Beschriftung wie Obere Temp. für das Blockdiagramm.

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Optionen für Bedien- und AnzeigeelementeSie können für Elemente Standardwerte festlegen. In Abbildung 4-1 lautet der Standardwert 35 °C. Er gilt für den Fall, dass der Benutzer während der VI-Ausführung keinen anderen Wert einstellt. Standardwerte sollten daher sinnvoll gewählt werden. Gehen Sie zum Festlegen eines Standardwerts wie folgt vor:

1. Geben Sie den gewünschten Wert ein.

2. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Bedienelement und wäh-len Sie im Kontextmenü die Option Datenoperationen»Aktuellen Wert als Standard aus.

Abbildung 4-1. Festlegen von Standardwerten

Objekte an Bedien- und Anzeigeelementen lassen sich ein- und ausblenden. In Abbildung 4-2 sind zum Beispiel Beschriftung und Untertitel eingeblen-det. Es ist jedoch nur der Untertitel nötig. Zum Ausblenden der Beschriftung klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Element und wählen Sie Sichtbare Objekte»Beschriftung (vgl. Abbildung 4-2).

Abbildung 4-2. Ausblenden einer Frontpanel-Beschriftung

1 Frontpanel 2 Blockdiagramm

1 Vor dem Ausblenden der Beschriftung 2 Nach dem Ausblenden der Beschriftung

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FarbgestaltungEine angemessene farbliche Gestaltung verbessert die Darstellung und Funktion Ihrer Benutzeroberfläche. Bei zu vielen Farben kann die Benut-zeroberfläche allerdings schnell überladen wirken und es wird vom Wesentlichen abgelenkt.

Die LabVIEW-Farbpalette hilft Ihnen bei der Auswahl angemessener Far-ben. Zum Einblenden der Farbpalette aktivieren Sie das Farbwerkzeug und klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ein Objekt oder in die Arbeitsflä-che. Im oberen Bereich der Farbpalette gibt es eine Graustufenskala und eine Transparenzschaltfläche. In der zweiten Farbskala finden Sie gedeckte Farben, die sich sehr gut für den Hintergrund und Frontpanel-Elemente eig-nen. Das dritte Spektrum enthält Farben, die sich zum Hervorheben von Objekten eignen. Zur Auswahl der passenden Farben für Vorder- und Hin-tergrund bewegen Sie den Cursor entlang der Farbskalen.

Beachten Sie bei der Farbauswahl folgende Hinweise:

• Verwenden Sie die Standardfarben von LabVIEW. LabVIEW ersetzt Farben ähnlich wie Schriftarten. Ist eine im VI verwendete Farbe nicht verfügbar, wird sie durch eine ähnliche Farbe ersetzt. Das Frontpanel kann auch an die Systemfarben des Computers angepasst werden, auf dem das VI ausgeführt wird.

• Beginnen Sie mit Grautönen. Wählen Sie ein oder zwei Graustufen aus und dazu Farben, die sich gut vom Hintergrund abheben.

• Setzen Sie leuchtende Farben sparsam ein – an Kurven, Abbruch-Schaltflächen und eventuell an Schiebereglern für wichtige Einstellungen. Kleinere Objekte müssen häufig heller sein und mehr Kontrast gegenüber größeren Objekten haben.

• Im Allgemeinen sollte mehr mit farblichen Abstufungen als mit unter-schiedlichen Farben gearbeitet werden. Für farbenblinde Benutzer ist es schwieriger, Objekte mit unterschiedlichen Farben zu erkennen als Objekte, die sich in einer Farbnuance von anderen abheben.

• Gruppieren Sie Objekte nicht mit Hilfe von Farben, sondern durch Abstände.

• Gute Anschauungsbeispiele zur Farbgestaltung sind Schalttafeln, Land-karten oder Zeitschriften.

• Wählen Sie Objekte aus der Kategorie System auf der Palette Ele-mente, wenn die Elemente des Frontpanels die Systemfarben verwenden sollen.

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Abstände und AusrichtungObjekte werden in der Regel durch ihren Abstand und ihre Ausrichtung gruppiert. Je mehr Objekte sich auf einer Linie befinden, desto übersichtli-cher und logischer wirkt der Aufbau. Befinden sich Objekte auf einer Linie, folgt das Auge der Linie von links nach rechts oder von oben nach unten – je nach Abfolge des Skripts. Auch wenn in einigen Kulturen von rechts nach links geschrieben und gelesen wird, so folgen doch fast alle einer Ausrich-tung von oben nach unten.

Folgen Sie den folgenden Richtlinien zum Gestalten eines Frontpanels, das als Benutzeroberfläche dient:

• Sorgen Sie für ausreichend Abstand zwischen Objekten, um das Front-panel übersichtlich zu gestalten. Durch ausreichend große Abstände wird darüber hinaus verhindert, dass der Benutzer versehentlich auf das falsche Element oder eine falsche Schaltfläche klickt.

• Objekte sollten möglichst nie übereinander angeordnet werden. Bei übereinander befindlichen Elementen wird die Bildschirmdarstellung langsamer aktualisiert und die Anzeige kann daher flimmern. Das gilt auch für Objekte, die sich teilweise überlappen.

• Durch die Trennlinien im Menü in Abbildung 4-3 sind Menüpunkte leichter zu finden und zusammenhängende Menüpunkte sind besser zu erkennen.

Abbildung 4-3. Beispiele für ein gut und ein schlecht strukturiertes Menü

1 Gut strukturiertes Menü 2 Schlecht strukturiertes Menü

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Text und SchriftartenAngemessen dargestellter Text liest sich einfacher und darin enthaltene Informationen werden besser verstanden. Verwenden Sie die Standard-schriftarten von LabVIEW. LabVIEW-Schriftarten werden automatisch als Standardsystemschriftarten betrachtet. Wenn Sie VIs auf verschiedenen Plattformen verwenden, passt LabVIEW die Schriftart automatisch an die Standardschriftart der neuen Plattform an. Eine nicht verfügbare Schriftart wird automatisch durch eine ähnliche ersetzt. Wenn Sie beispielsweise ein VI mit der Schriftart “Arial” auf einem Computer ohne diese Schriftart anzeigen möchten, wird diese Schriftart durch eine ähnliche ersetzt.

Wenn ein Frontpanel zu viele Schriftarten enthält, kann es schnell überladen und unübersichtlich wirken. Verwenden Sie daher lieber zwei oder drei ver-schiedene Größen derselben Schriftart. Serifen erleichtern das Erkennen von ganzen Wörtern aus der Ferne. Wenn Sie mit mehreren Schriftgrößen arbeiten, achten Sie darauf, dass sich die Größen sichtbar voneinander unterscheiden. Andernfalls kann der Eindruck entstehen, sie wären aus Ver-sehen unterschiedlich. Wenn Sie zwei verschiedene Schriftarten verwenden, sollten diese ebenfalls gut unterscheidbar sein.

Gestalten Sie die Benutzeroberfläche für industrielle Bedienpulte mit grö-ßeren Schriftarten und viel Kontrast. Bei blendendem Licht und aus größeren Entfernungen sind normale Schriftarten schwer zu lesen. Beachten Sie auch, dass bei Touchscreens in der Regel größere Schriftarten und grö-ßere Abstände zwischen den einzelnen Auswahlmöglichkeiten nötig sind.

Hinweis Wenn es Schriftarten auf einem System nicht gibt und sie ersetzt werden, kann es jedoch vorkommen, dass Text länger wird und sich Beschriftungen überlappen oder anderweitig verschoben werden.

Werkzeuge und Hinweise zum Gestalten von BenutzeroberflächenFrontpanel lassen sich z. B. durch System- und Registerkartenelemente, Gestaltungselemente, Menüs, automatische Größenanpassung für Frontpa-nel-Elemente benutzerfreundlich gestalten.

SystemelementeAuf der Benutzeroberfläche werden gewöhnlich Dialogfelder zur Kommu-nikation mit dem Benutzer angezeigt. Sie können ein VI so erstellen, dass es sich wie ein Dialogfeld verhält, wenn Sie Datei»VI-Einstellungen, dann die Kategorie Fenstererscheinungsbild und anschließend die Option Dialog auswählen.

Für die Gestaltung von Dialogfeldern werden die Bedien- und Anzeigeele-mente der Palette “System” verwendet. Die Darstellung der Systemelemente ändert sich entsprechend der Plattform, auf dem das VI

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ausgeführt wird. Wenn Sie ein VI auf einer anderen Plattform ausführen, passen sich die Systemelemente in Farbe und Erscheinungsbild an die Dia-logfeldelemente der Plattform an.

Bei Systemelementen werden gewöhnlich alle Farben (mit Ausnahme von “transparent”) ignoriert. Wenn Sie auf dem Frontpanel Graphen oder Nicht-Systemelemente verwenden, passen Sie diese an, indem Sie bei-spielsweise Ränder ausblenden oder dafür ähnliche Farben wie die Systemfarben auswählen.

RegisterkartenelementeMessgeräte haben in der Regel eine gute Benutzeroberfläche. Orientieren Sie sich bewusst an der Gestaltung dieser Messgeräte, aber verwenden Sie kleinere und Platz sparendere Elemente (z. B. Ring- oder Registerkartenele-mente), wenn es sich anbietet. Mit Registerkartenelementen können Bedien- und Anzeigeelemente auf dem Frontpanel in einem kleineren Bereich überlappt werden.

Um einem Registerkartenelement eine weitere Seite hinzuzufügen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf eine Registerkarte und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option Seite davor einfügen oder Seite danach ein-fügen aus. Beschriften Sie die Registerkarten mit Hilfe des Beschriftungswerkzeugs und fügen Sie Frontpanel-Objekte in die Register-karten ein. Die Anschlüsse für die Objekte werden (wie Anschlüsse für alle anderen Frontpanel-Objekte mit Ausnahme von Gestaltungselementen) im Blockdiagramm angezeigt.

Um Blockdiagramme mit Registerkartenelementen klarer zu strukturieren, können Case-Strukturen verwendet werden. Verbinden Sie dazu den Enum-Anschluss des Elements mit dem Selektor der Struktur. Dadurch wird jeder Registerkarte ein Unterdiagramm in der Case-Struktur zugewiesen. Die Symbole der Bedien- und Anzeigeelemente auf einer Registerkarte sowie die mit diesen Symbolen verbundenen Blockdiagrammfunktionen und -verbindungen werden dann jeweils in die Unterdiagramme der Case-Struktur abgelegt.

GestaltungselementeMit den Elementen der Palette “Gestaltungselemente” können Sie verschie-dene Objekte mit Hilfe von Feldern, Linien und Pfeilen zusammenfassen oder separieren.

MenüsMit Hilfe von benutzerdefinierten Menüs lassen sich Frontpanel-Optionen geordnet und auf kleinem Raum zusammenfassen. Je weniger Bedienfunk-tionen auf dem Frontpanel verwendet werden, desto mehr Platz steht für

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wesentliche Bedien- und Anzeigeelemente zur Verfügung. Sie können auch Tastenkombinationen für Menüpunkte erstellen.

Zum Erstellen eines Laufzeit-Kontextmenüs für ein Frontpanel-Element klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Objekt und wählen Sie Fort-geschritten»Laufzeit-Kontextmenü»Bearbeiten. Zum Erstellen eines benutzerdefinierten Laufzeitmenüs für ein VI wählen Sie Bearbeiten»Laufzeitmenü.

Automatische Größenanpassung von Frontpanel-ElementenÜber Datei»VI-Einstellungen»Fenstergröße können Sie die Mindestgrö-ße eines Fensters einstellen, festlegen, ob die Fensterproportionen bei Änderungen auf dem Bildschirm beibehalten werden sollen und die Skalie-rung von Frontpanel-Objekten aktivieren oder deaktivieren. Denken Sie beim Entwickeln eines VIs daran, dass es möglicherweise auf Computern mit einer anderen Bildschirmauflösung genutzt wird. Um die Größe des Frontpanels relativ zur Bildschirmauflösung konstant zu halten, wählen Sie Datei»VI-Einstellungen, klicken Sie im Pulldown-Menü Kategorie auf Fenstergröße und aktivieren Sie die Option Fensterproportionen bei unterschiedlichen Bildschirmauflösungen beibehalten.

B. LabVIEW-DatentypenEs gibt viele unterschiedliche Datentypen. In Lektion 2, Implementieren eines VIs, haben Sie bereits die Datentypen “numerisch”, “boolesch” und “String” kennengelernt. Andere Datentypen sind zum Beispiel “Enum” oder “dynamisch”. Selbst der Datentyp “numerisch” ist noch einmal in unter-schiedliche Typen wie “Integer” (ganze Zahlen) oder “Bruchzahlen” unterteilt.

AnschlüsseBlockdiagrammanschlüsse zeigen an, für welchen Datentyp sie stehen. So ist zum Beispiel der Datentyp in Abbildung 4-4 für die Höhe (cm) “Fließ-kommazahl mit doppelter Genauigkeit”. Das wird durch die Farbe des Anschlusses (Orange) und den Text im Anschluss (DBL) angezeigt.

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Abbildung 4-4. Beispiel eines Anschlussdatentyps

Numerische DatentypenDer Datentyp “numerisch” steht für verschiedene Zahlenformate. Zum Ändern der Darstellung eines Werts klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Bedien- oder Anzeigeelement oder die Konstante und wählen Sie Darstellung (vgl. Abbildung 4-5).

Abbildung 4-5. Datenformate

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Wenn Sie zwei numerische Eingänge mit unterschiedlichem Format mit einer Funktion verbinden, wird am Ausgang in der Regel der genauere Wert ausgegeben. Die Funktionen wandeln die Werte vor der Ausführung in das genauere Datenformat um und LabVIEW fügt einen Typumwandlungs-punkt an dem entsprechenden Anschluss ein.

Der Datentyp “numerisch” umfasst die Unterkategorien “Fließkommazahl”, “vorzeichenbehafteter Integer”, “vorzeichenloser Integer” und “komplexe Zahl”.

FließkommazahlenFließkommazahlen stellen gebrochene Zahlen dar. Sie werden in LabVIEW orangefarben dargestellt.

Single (SGL) – Single-Fließkommazahlen liegen im 32-Bit-Single-Format nach IEEE vor. Bei Fließkommazahlen mit einfacher Genauigkeit wird weniger Speicher benötigt und der Wertebereich kann nicht überlaufen.

Double (DBL) – Double-Fließkommazahlen liegen im 64-Bit-Double- Format nach IEEE vor. Die doppelte Genauigkeit (“Double”) gilt als Stan-dardformat für numerische Objekte. Es wird empfohlen, in den meisten Fällen Double-Fließkommazahlen zu verwenden.

Extended (EXT) – Fließkommazahlen mit erweiterter Genauigkeit werden plattformabhängig mit unterschiedlicher Genauigkeit gespeichert. Unter Windows haben sie das 80-Bit-Extended-Format nach IEEE.

FestkommadatentypDer Festkommadatentyp ist ein numerischer Datentyp, der mithilfe von Binärziffern (Bits) bestimmte rationale Zahlen darstellt. Im Vergleich zu Fließkommawerten, bei denen die für die Darstellung notwendige Anzahl der Bits variiert, kann für Festkommawerte eine bestimmte Anzahl an Bits festgelegt werden. Festkommawerte eignen sich für Zielsysteme, die nur Daten mit einer begrenzten Anzahl an Bits speichern und verarbeiten kön-nen. Bereich und Genauigkeit von Festkommawerten kann von Ihnen festgelegt werden.

Hinweis Um rationale Zahlen mithilfe des Festkommadatentyps darzustellen, muss der Nenner des Werts eine Potenz von 2 sein, da das binäre Zahlensystem auf 2 basiert.

Verwenden Sie Festkommawerte, wenn die dynamische Funktionalität der Fließkommadarstellung nicht benötigt wird oder Sie mit einem Ziel arbei-ten, das keine Fließkomma-Arithmetik unterstützt (z. B. FPGA).

Legen Sie Kodierung, Wortlänge und Integer-Wortlänge fest, wenn der Fest-kommawert einer bestimmten Bit-Größe entsprechen soll.

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Kodierung – Bestimmt die binäre Kodierung der Festkommawerte. Sie können zwischen “vorzeichenbehaftet” und “vorzeichenlos” wählen. Bei Auswahl von “vorzeichenbehaftet” ist das Vorzeichen-Bit immer das erste Bit im Bit-String, der die Daten darstellt.

Wortlänge – Gibt die Anzahl der Bits im Bit-String an, die LabVIEW für die Darstellung aller möglichen Festkommawerte verwendet. LabVIEW arbeitet mit Wortlängen von bis zu 64 Bits. Auf bestimmten Zielsystemen kann die maximal zulässige Wortlänge kleiner sein. Wenn Sie ein VI mit größeren als den auf dem Zielsystem erlaubten Wortlängen öffnen, wird das VI mit unterbrochenen Verbindungen angezeigt. Informationen zur maxi-mal möglichen Wortlänge finden Sie in der Dokumentation des Zielsystems.

Integer-Wortlänge – Gibt die Anzahl der Integer-Bits im Bit-String an, die LabVIEW für die Darstellung aller möglichen Festkommawerte verwendet. Im Falle einer Anfangsposition links oder rechts neben dem höchstwertigen Bit, handelt es sich hier um die Anzahl der Bits, um die der Binärpunkt zum Erreichen des höchstwertigen Bits verschoben werden muss. Die Inte-ger-Wortlänge kann positiv oder negativ und kleiner oder größer als die Wortlänge sein.

IntegerInteger stellen ganze Zahlen dar. Integer mit Vorzeichen können sowohl positiv als auch negativ sein. Verwenden Sie den Datentyp “vorzeichenloser Integer” für positive Ganzzahlen. In LabVIEW werden Integer blau dargestellt.

Bei der Konvertierung von Fließkomma- in Ganzzahlen wird in LabVIEW auf die nächste gerade Zahl gerundet. So wird zum Beispiel 2,5 auf 2 und 3,5 auf 4 gerundet.

Byte (I8) – Byte-Integer belegen 8 Bit Speicherplatz und einen Bereich von –128 bis 127.

Word (I16) – Word-Integer belegen 16 Bit Speicherplatz und einen Bereich von –32.768 bis 32.767.

Long (I32) – Long-Integer belegen 32 Bit Speicherplatz und einen Bereich von –2.147.483.648 bis 2.147.483.647. In den meisten Fällen ist die Ver-wendung von Long-Integer-Werten zu empfehlen.

Quad (I64) – Quad-Integer belegen 64 Bit Speicherplatz und einen Bereich von –1e19 bis 1e19.

Byte (U8) – Byte-Integer ohne Vorzeichen belegen 8 Bit Speicherplatz und einen Bereich von 0 bis 255.

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Word (U16) – Word-Integer ohne Vorzeichen belegen 16 Bit Speicherplatz und einen Bereich von 0 bis 65.535.

Long (U32) – Long-Integer ohne Vorzeichen belegen 32 Bit Speicherplatz und einen Bereich von 0 bis 4.294.967.295.

Quad (U64) – Quad-Integer ohne Vorzeichen belegen 64 Bit Speicherplatz und einen Bereich von 0 bis 2e19.

Komplexe ZahlenKomplexe Zahlen werden durch zwei Werte dargestellt, die im Speicher miteinander verknüpft sind. Ein Wert steht für den Realteil, der andere für den Imaginärteil der Zahl. Da komplexe Zahlen eine Art von Fließkomma-zahlen sind, werden sie in LabVIEW ebenfalls orangefarben dargestellt.

Komplex, einfache Genauigkeit (CSG) – Komplexe Fließkommazahlen mit einfacher Genauigkeit bestehen aus einem Real- und einem Imaginärteil im 32-Bit-Format nach IEEE.

Komplex, doppelte Genauigkeit (CDB) – Komplexe Fließkommazahlen mit doppelter Genauigkeit bestehen aus einem Real- und einem Imaginärteil im 64-Bit-Format nach IEEE.

Komplex, erweiterte Genauigkeit (CXT) – Komplexe Fließkommazahlen mit erweiterter Genauigkeit bestehen aus einem Real- und einem Imaginär-teil mit erweiterter Genauigkeit nach IEEE. Größe und Genauigkeit von Fließkommazahlen erweiterter Genauigkeit sind je nach Plattform unter-schiedlich. Unter Windows haben sie das 80-Bit-Extended-Format nach IEEE.

Boolesche WerteBoolesche Werte werden in LabVIEW durch acht Bit dargestellt. Ist der 8-Bit-Wert 0, so lautet der boolesche Wert FALSE. Alle Werte ungleich 0 stehen für TRUE. In LabVIEW werden boolesche Werte grün gekennzeichnet.

Booleschen Werten ist ein Schaltverhalten zugeordnet. Die beiden wichtig-sten Schaltverhalten sind “Latch” und “Schalten”. Folgende Schaltverhalten stehen zur Auswahl:

• Beim Drücken schalten – Das Element schaltet, wenn Sie es mit dem Bedienwerkzeug anklicken. Die Häufigkeit, mit der das VI das Element liest, wirkt sich nicht auf dieses Verhalten aus.

• Beim Loslassen schalten – Der Wert des Elements wird nur geändert, nachdem Sie die Maustaste innerhalb der grafischen Begrenzungen des

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Bedienelements losgelassen haben. Die Häufigkeit, mit der das VI das Element liest, wirkt sich nicht auf dieses Verhalten aus.

• Bis zum Loslassen schalten – Ändert den Wert des Bedienelements, wenn Sie es anklicken und schaltet erst zurück, wenn Sie die Maustaste wieder loslassen. Das Element schaltet also wie ein Türöffner immer wieder in seinen Ausgangszustand zurück. Die Häufigkeit, mit der das VI das Element liest, wirkt sich nicht auf dieses Verhalten aus. Bei Opti-onsfeldern kann dieses Schaltverhalten nicht ausgewählt werden.

• Latch beim Drücken – Schaltet beim Anklicken des Elements. Der neue Wert wird so lange beibehalten, bis er vom VI einmal erfasst wurde. Das Element schaltet dann automatisch zurück, auch wenn Sie die Maustaste weiterhin gedrückt halten. Dieses Schaltverhalten ähnelt dem eines Leistungsschalters und eignet sich beispielsweise zum Anhal-ten von While-Schleifen oder wenn beim Schalten eine Aktion nur einmal erfolgen soll. Bei Optionsfeldern kann dieses Schaltverhalten nicht ausgewählt werden.

• Latch beim Loslassen – Schaltet erst, wenn die Maustaste über dem Element losgelassen wurde. Wenn der Wert einmal vom VI gelesen wurde, schaltet das Element zurück. Dieses Element funktioniert damit auf die gleiche Weise wie Dialogfeld- und Systemschaltflächen. Bei Optionsfeldern kann dieses Schaltverhalten nicht ausgewählt werden.

• Latch bis zum Loslassen – Das Element schaltet, wenn Sie darauf kli-cken, und schaltet erst wieder zurück, wenn es einmal vom VI ausge-lesen oder die Maustaste losgelassen wurde (je nachdem, welcher Vor-gang als letzter durchgeführt wird). Bei Optionsfeldern kann dieses Schaltverhalten nicht ausgewählt werden.

Wenn Sie mehr zum Thema “Schaltverhalten” erfahren möchten, sehen Sie sich das VI “Mechanical Action of Booleans” in der NI-Suchmaschine für Beispiele an.

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Abbildung 4-6. Schaltverhalten von booleschen Elementen

StringsEin String ist eine Zeichenkette, die darstellbare und nicht darstellbare ASCII-Zeichen umfassen kann. Strings sind plattformunabhängig. Sie werden unter anderem in folgenden Anwendungsbereichen eingesetzt:

• Erstellen von einfachen Textmeldungen

• Steuern von Messgeräten durch Senden von Befehlen an das Gerät. Diese Rückmeldung des Geräts kann dabei entweder in Form von ASCII- oder Binär-Strings vorliegen, die in Zahlenwerte umgerechnet werden können.

• Speichern von Zahlenwerten auf einem Datenträger. Zum Speichern von Zahlenwerten in einer ASCII-Datei auf dem Datenträger müssen Sie die Werte zunächst in Strings umwandeln.

• Erstellen von Dialogfeldern mit Anweisungen und Eingabeaufforderungen.

Auf dem Frontpanel werden Strings in Tabellen, Texteingabefeldern und Beschriftungen verwendet. Mit Hilfe der in LabVIEW enthaltenen VIs und Funktionen können Sie Strings beispielsweise formatieren oder analysieren.

Weitere Informationen zu ASCII-Codes und Umwandlungsfunktionen finden Sie im Thema “ASCII-Codes”.

In LabVIEW werden Strings rosa dargestellt.

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Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ein String-Bedien- oder -Anzei-geelement auf dem Frontpanel, um aus den in der folgenden Tabelle dargestellten Anzeigearten zu wählen. Die Tabelle enthält auch eine Bei-spielmeldung für jede Anzeigeart.

LabVIEW speichert Strings als Zeiger auf eine Struktur, die einen 4 Byte langen Wert gefolgt von einem 1D-Array aus Byte-Integer-Werten (8-Bit-Zeichen) enthält.

Darstellungsart Beschreibung Meldung

Normale Anzeige Zeigt die druckbaren Zeichen in der Schriftart des Elements an. Nicht darstellbare Zeichen werden in diesem Modus meist als Käst-chen angezeigt.

Es gibt vier Anzeigearten. \ ist ein Backslash.

‘\’-Code-Anzeige Zeigt alle nicht darstellbaren Zei-chen als Escape-Sequenzen an.

Es\sgibt\svier\sAnzeigear-ten:\s\\\sist\sein\sumgekehrter\sSchr\E4gstrich.

Passwortanzeige Zeigt für jedes Zeichen einschließ-lich Leerzeichen ein Sternchen (*) an.

*********************************************

Hexadezimal-anzeige

Zeigt den ASCII-Wert jedes Zeichens in Hexadezimalschreib-weise anstelle des Zeichens selbst an.

4573 2067 6962 7420 7669 6572 2041 6E7A 6569 6765 6172 7465 6E3A 205C 2069 7374 2065 696E 2075 6D67 656B 6568 7274 6572 2053 6368 72E4 6773 7472 6963 682E

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EnumEine Enum ist eine Kombination aus Datentypen. Es gibt Enum-Bedienele-mente, -Konstanten und -Anzeigeelemente. Jede Enum besteht aus einem String und einer Nummer. Enum-Elemente zeigen also Aufzählungen an. Wenn Sie zum Beispiel eine Enum mit der Bezeichnung “Monat” erstellt haben, kann es für “Monat” folgende Einstellungen geben: Januar-0, Februar-1 ... Dezember-11. In Abbildung 4-7 sehen Sie ein Beispiel für die nummerierten Strings im Dialogfeld Eigenschaften des Enum-Bedienelements.

Abbildung 4-7. Eigenschaften des Enum-Elements “Monat”

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Enum-Elemente sind nützlich, da sich Zahlen im Blockdiagramm einfacher verarbeiten lassen als Strings. In Abbildung 4-8 sehen Sie das Enum-Ele-ment Monat, die Auswahl eines Strings und den Anschluss des Enum-Elements im Blockdiagramm.

Abbildung 4-8. Enum-Element “Monat”

DynamischDer Datentyp “dynamisch” umfasst die von einem Express-VI erzeugten oder erfassten Daten. Anschlüsse des Datentyps “dynamisch” werden im Blockdiagramm dunkelblau dargestellt (vgl. Abbildung links). Der Daten-typ “dynamisch” wird von den meisten Express-VIs angenommen und/oder ausgegeben. Dynamische Daten können mit jedem Element verbunden wer-den, das mit Zahlen, Signalverläufen oder booleschen Werten arbeitet. Dabei sollte immer ein Anzeigeelement gewählt werden, mit dem sich die Werte bestmöglich darstellen lassen. Zu den Anzeigen gehören Graphen, Diagramme und numerische Anzeigen.

Die meisten VIs und Funktionen in LabVIEW arbeiten jedoch nicht mit dynamischen Daten. Wenn ein VI oder eine Funktion in LabVIEW dynami-sche Daten analysieren oder anderweitig verarbeiten soll, müssen die Daten daher zunächst umgewandelt werden.

Dynamische Daten können mit dem Express-VI “Von dynamischen Daten konvertieren” in Zahlen, Signalverläufe, boolesche Werte oder Arrays umgewandelt werden. Wenn Sie dieses Express-VI in das Blockdiagramm einfügen, wird das Dialogfeld Von dynamischen Daten konvertieren

1 Bedienelement auf dem Frontpanel

2 Auswahl eines Monats 3 Anschluss im Blockdiagramm

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angezeigt. In diesem Dialogfeld werden Optionen angezeigt, mit denen die Formatierung der von diesem Express-VI ausgegebenen Daten festgelegt werden kann.

Wenn dynamische Daten mit einer Array-Anzeige verbunden werden, fügt LabVIEW das Express-VI “Von dynamischen Daten konvertieren” automa-tisch in das Blockdiagramm ein. Klicken Sie das Express-VI doppelt an und legen Sie im Dialogfeld Von dynamischen Daten konvertieren die Dar-stellung der Daten im Array fest.

C. Dokumentieren von ProgrammcodeProfessionelle Entwickler, die VIs bearbeiten und pflegen, wissen eine gute Dokumentation zu schätzen. Durch eine gute Beschreibung des Blockdia-gramms werden zukünftige Änderungen erleichtert. Fügen Sie ebenso Beschreibungen in das Frontpanel ein, um den Zweck des VIs und der ein-zelnen Elemente zu erläutern.

Informationen zu Frontpaneln können durch Hinweisstreifen und in den VI-Eigenschaften gegeben werden. Eine gute Gestaltung erleichtert eben-falls das Verständnis des VIs.

Hinweisstreifen und BeschreibungenHinweisstreifen sind kurze Beschreibungen, die angezeigt werden, wenn während der VI-Ausführung der Cursor über ein Bedien- oder Anzeigeele-ment bewegt wird. So können Sie zum Beispiel durch einen Hinweisstreifen darauf hinweisen, dass eine Temperatur in Grad Celsius angegeben ist, oder Eingangsgrößen eines Algorithmus näher erläutern. Beschreibungen bieten zusätzliche Informationen zu einem bestimmten Bedien- oder Anzeigeele-ment. Beschreibungen werden in der Kontexthilfe angezeigt, wenn Sie den Cursor über das betreffende Objekt bewegen. Zum Hinzufügen eines Hin-weisstreifens oder einer Beschreibung klicken Sie das Element mit der rechten Maustaste an und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option Beschreibung und Tipp aus.

VI-EigenschaftenIm Dialogfeld Eigenschaften für VI können Sie unter “Dokumentation” VI-Beschreibungen eingeben und VIs mit HTML-Dateien oder kompilier-ten Hilfedateien verknüpfen. Zum Anzeigen des Dialogfelds “Eigenschaften für VI” klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das VI-Symbol auf dem Frontpanel oder im Blockdiagramm und wählen Sie VI-Einstellungen aus dem Kontextmenü oder wählen Sie Datei»VI-Ein-stellungen. Wählen Sie dann aus dem Dropdown-Menü Kategorie die Option Dokumentation aus. Das Dialogfeld kann nur im Bearbeitungsmo-dus geöffnet werden.

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Die Seite enthält folgende Komponenten:

• VI-Beschreibung – Enthält den Text, der in der Kontexthilfe angezeigt wird, wenn Sie den Cursor über das VI-Symbol bewegen. Mit den Tags <B> und </B> wird der Text fett dargestellt. Zum programmatischen Bearbeiten der VI-Beschreibung wählen Sie die Eigenschaft “VI-Beschreibung”.

• Hilfe-Tag – Enthält entweder den Namen der HTML-Datei oder das Index-Stichwort zum Thema in einer kompilierten Hilfedatei, mit dem das VI verknüpft werden soll. Programmatisch werden Hilfe-Tags mit der Eigenschaft “Hilfe:Dokument-Tag” eingefügt.

• Hilfepfad – Enthält den Pfad zur HTML- oder kompilierten Hilfedatei, mit der die Kontexthilfe verknüpft werden soll. Wenn dieses Feld leer ist, erscheint der Link Ausführliche Hilfe nicht in der Kontexthilfe und die Schaltfläche Ausführliche Hilfe ist ausgegraut.

• Suchen – Zeigt ein Dialogfeld an, über das Sie zu einer HTML- oder kompilierten Hilfedatei navigieren und somit einen Hilfepfad festlegen können.

Beschriften von Bedien- und AnzeigeelementenDurch eine logische und aussagekräftige Beschriftung können Bedien- und Anzeigeelemente benutzerfreundlicher gestaltet werden. Wenn Sie ein Ele-ment mit Temperatur beschriften, weiß der Benutzer möglicherweise nicht, welche Einheit zu verwenden ist. Aussagekräftiger ist es, das Element Temperatur (°C) zu nennen. Sie wissen nun, dass die Temperatur in Grad Celsius angegeben wird.

Grafisches ProgrammierenAuch wenn die grafische Programmierung in LabVIEW dabei hilft, das Blockdiagramm selbsterklärend zu gestalten, sollten Sie für zukünftige Änderungen am VI zusätzliche Kommentare einfügen. Es gibt zwei Arten von Kommentaren im Blockdiagramm: die Funktion und den Ablauf eines Algorithmus beschreibende Kommentare und Kommentare, die den Zweck weitergeleiteter Daten erklären. Beide Arten von Kommentaren sind im folgenden Blockdiagramm zu sehen. Eine Standardbeschriftung kann ent-weder mit dem Beschriftungswerkzeug oder über die Palette Funktionen»Programmierung»Strukturen»Gestaltungselemente als freie Beschrif-tung eingefügt werden. Freie Beschriftungen haben per Voreinstellung einen gelben Hintergrund.

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Abbildung 4-9. Dokumentieren eines Blockdiagramms

Beachten Sie beim Kommentieren Ihrer VIs folgende Hinweise:

• Fügen Sie Kommentare ein, mit denen die Funktion des Blockdia-gramms erklärt wird.

• Auch wenn das LabVIEW-Blockdiagramm oft einfach zu verstehen ist, da es aus grafischen Symbolen besteht, sollten Sie die Blockdiagramm-funktionen trotzdem mittels frei verschiebbarer Beschriftungen erklären.

• Beschriftungen an Funktions- und SubVI-Aufrufen sollten jedoch ver-mieden werden, da diese groß und unübersichtlich werden können. Ein Entwickler, der sich mit dem Blockdiagramm beschäftigt, kann den Namen einer Funktion oder eines SubVIs auch über die Kontexthilfe ermitteln.

• Beschreibungen von langen Verbindungen sollten klein sein und einen weißen Hintergrund haben. Das Beschriften empfiehlt sich besonders bei Verbindungen, die Schieberegister verlassen oder sich über das gesamte Blockdiagramm erstrecken. Weitere Informationen zu Schiebe-registern finden Sie im Abschnitt Case-Strukturen dieser Lektion.

• Erklären Sie mit Hilfe von Beschriftungen die wichtigste Funktion der Strukturen.

• Beschriften Sie Konstanten, um sie näher zu erläutern.

• Algorithmen sollten im Blockdiagramm mit freien Beschriftungen erklärt werden. Wenn Sie einen Algorithmus aus einem Buch oder von einer anderen Quelle verwenden, geben Sie die Quelle an.

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D. While-SchleifenEine While-Schleife führt ähnlich wie eine Do- oder Repeat-Until-Schleife in befehlsorientierten Programmiersprachen ein Unterdiagramm so lange aus, bis eine bestimmte Bedingung erfüllt wird (vgl. Abbildung 4-10).

In der folgenden Abbildung sehen Sie eine While-Schleife in LabVIEW, ein Ablaufdiagramm, das die Funktion der While-Schleife widerspiegelt, und die Programmierung einer While-Schleife in Pseudo-Code.

Abbildung 4-10. While-Schleife

Die While-Schleife befindet sich auf der Palette Strukturen. Wählen Sie die While-Schleife aus der Palette und ziehen Sie anschließend bei gedrück-ter Maustaste mit dem Cursor ein Rechteck um den Bereich im Blockdiagramm auf, der wiederholt werden soll. Wenn Sie die Maustaste loslassen, schließt sich der Rahmen der While-Schleife um den markierten Bereich.

Der While-Schleife werden Blockdiagrammobjekte hinzugefügt, indem diese einfach per Drag-and-Drop in das Innere der Schleife gezogen werden.

Tipp Die While-Schleife wird immer mindestens einmal ausgeführt.

Mit einer While-Schleife wird das Unterdiagramm so lange ausgeführt, bis der Bedingungseingang einen bestimmten booleschen Wert empfängt. Der Bedingungsanschluss einer While-Schleife funktioniert genau wie bei For-Schleifen mit Bedingungsanschluss. Da bei einer For-Schleife jedoch eine Anzahl von Iterationen vorgegeben ist, wird eine For-Schleife beim Nichterfüllen der Bedingung nicht unendlich oft wiederholt. Eine While-Schleife hat dagegen keine vorgegebene Anzahl von Iterationen und kann daher beim Ausbleiben der Bedingung unendlich oft durchlaufen.

1 LabVIEW-While-Schleife 2 Ablaufdiagramm 3 Pseudo-Code

Code

Ende

Wiederholen (Code);

Bis Bedingung erfüllt;

Ende;

Code

1 2 3

Bedingung erfüllt?

Ja

Nein

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Wenn der Bedingungsanschluss auf Stopp wenn TRUE eingestellt und mit einem booleschen Element außerhalb der Schleife verbunden ist, das zu Beginn der Schleifenausführung auf FALSE steht, kommt es zu einer End-losschleife (vgl. folgende Abbildung). Eine Endlosschleife kann auch entstehen, wenn das Element außerhalb der Schleife auf TRUE und der Bedingungsanschluss auf Weiter wenn TRUE gesetzt wurde.

Die Endlosschleife lässt sich auch durch Ändern des Werts nicht stoppen, da der Wert nur einmal abgefragt wird, bevor die Schleife beginnt. Zum Stop-pen einer Endlosschleife müssen Sie die Ausführung des VIs abbrechen, indem Sie in der Symbolleiste auf die Schaltfläche Ausführung abbrechen klicken.

Über den Bedingungsanschluss einer While-Schleife können Sie auch eine einfache Fehlerbehandlung durchführen. Wenn Sie einen Fehler-Cluster mit dem Bedingungsanschluss verbinden, wird nur der Wert TRUE oder FALSE des Parameters Status des Fehler-Clusters an den Anschluss übergeben. Darüber hinaus ändern sich auch die Kontextmenüelemente Stopp wenn TRUE und Bei TRUE fortfahren in Bei Fehler stoppen und Bei Fehler fortfahren.

Der Iterationsanschluss gibt die Anzahl der abgeschlossenen Schleifen-durchläufe aus.

Die Zählung für die While-Schleife beginnt immer bei 0.

Im folgenden Blockdiagramm wird die While-Schleife so lange ausgeführt, bis der Ausgang der Funktion “Zufallszahl” größer oder gleich 10,00 ist oder das Bedienelement Aktivieren den Wert TRUE erhält. Die Funktion “UND” gibt nur dann TRUE aus, wenn beide Eingänge TRUE sind. Andern-falls wird FALSE ausgegeben.

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Im folgenden Beispiel ist die Wahrscheinlichkeit einer Endlosschleife groß. Normalerweise wird gewünscht, dass zum Beenden der Schleife eine Bedingung erfüllt wird und nicht, dass beide erfüllt werden.

Abbildung 4-11. Mögliche Endlosschleife

StrukturtunnelDaten werden über Tunnel in Strukturen hinein- und aus Strukturen heraus-geführt. Der Schleifentunnel wird als farbiges Viereck am Rand der While-Schleife dargestellt. Das Viereck wird in der Farbe des Datentyps dargestellt, mit dem der Tunnel verbunden ist. Nach Beendigung des Schlei-fendurchlaufs verlassen die Daten die Schleife. Wenn Daten über einen Tunnel an eine Schleife weitergeleitet werden, wird die Schleife erst dann ausgeführt, wenn die Daten am Tunnel anliegen.

Im folgenden Blockdiagramm ist der Iterationsanschluss mit dem Tunnel verbunden. Der Tunnelwert wird erst dann an das Anzeigeelement Iteratio-nen weitergeleitet, wenn der Durchlauf der While-Schleife beendet ist.

Abbildung 4-12. Tunnel einer While-Schleife

Im Anzeigeelement Iterationen wird nur der letzte Wert des Iterationsan-schlusses angezeigt.

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Verwenden von While-Schleifen für die FehlerbehandlungZum Beenden der Schleifenausführung können Sie einen Fehler-Cluster mit dem Bedingungsanschluss einer For- oder While-Schleife verbinden. Wenn Sie den Fehler-Cluster mit dem Bedingungsanschluss verbinden, wird nur der Wert TRUE oder FALSE des Parameters Status des Fehler-Clusters an den Anschluss übergeben. Beim Auftreten eines Fehlers wird die Schleife angehalten. Bei einer For-Schleife mit einem Bedingungsanschluss muss zusätzlich ein Wert mit dem Zählanschluss verbunden oder ein automatisch indiziertes Array an den Eingang der Schleife angelegt werden, um die maximale Anzahl an Iterationen festzulegen. Die For-Schleife wird so lange ausgeführt, bis ein Fehler auftritt oder die Anzahl der festgelegten Schlei-fendurchläufe erreicht ist.

Wenn Sie einen Fehler-Cluster mit dem Bedingungsanschluss verbinden, ändern sich die Kontextmenüpunkte Stopp wenn TRUE und Bei TRUE fortfahren in Bei Fehler stoppen und Bei Fehler fortfahren.

In Abbildung 4-13 wird mit einem Fehler-Cluster und einer Stopp-Schalt-fläche festgelegt, wann die Schleife anhalten soll. Diese Vorgehensweise wird für die meisten Schleifen empfohlen.

Abbildung 4-13. Anhalten einer While-Schleife

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E. For-SchleifenBei einer For-Schleife wird ein Unterdiagramm so oft wie festgelegt ausge-führt. In Abbildung 4-14 sehen Sie eine For-Schleife in LabVIEW sowie das dazugehörige Ablaufdiagramm und den Programmabschnitt in Text-form, um die Funktion der For-Schleife zu veranschaulichen.

Abbildung 4-14. For-Schleife

Die For-Schleife befindet sich auf der Palette Strukturen. Sie können aber auch eine While-Schleife durch eine For-Schleife ersetzen. Klicken Sie dazu den Rahmen der Schleife mit der rechten Maustaste an und wählen Sie Durch For-Schleife ersetzen. Der Zählanschluss ist ein Eingangsan-schluss, dessen Wert anzeigt, wie oft das Unterdiagramm wiederholt werden soll.

Der Iterationsanschluss gibt die Anzahl der abgeschlossenen Schleifen-durchläufe aus.

Die Zählung für die For-Schleife beginnt immer bei 0.

Die For-Schleife unterscheidet sich von der While-Schleife dadurch, dass die Iterationsanzahl der For-Schleife vorgegeben ist. Eine While-Schleife wird erst beendet, wenn der gewünschte Wert am Bedingungsanschluss anliegt.

1 LabVIEW-For-Schleife 2 Ablaufdiagramm 3 Pseudo-Code

N=100

i=0

i=i+1

Code

Ende

i=N?

N=100;

i=0;

Bis i=N:

Wiederholen (Code; i=i+1);

Ende;

Code

1 2 3

Nein

Ja

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Die For-Schleife in Abbildung 4-15 generiert 100 Sekunden lang eine Zufallszahl pro Sekunde, die jeweils in einer numerischen Anzeige darge-stellt wird.

Abbildung 4-15. Beispiel für eine For-Schleife

Hinzufügen eines Bedingungsanschlusses zu einer For-SchleifeWenn die Ausführung einer For-Schleife bei Erfüllung einer bestimmten Bedingung oder bei einem Fehler angehalten werden soll, können Sie der Schleife einen Bedingungsanschluss hinzufügen. Eine For-Schleife mit einem Bedingungsanschluss wird so lange ausgeführt, bis die Bedingung erfüllt ist oder alle Iterationen beendet sind (je nachdem, was zuerst eintritt). For-Schleifen mit Abbruchbedingung sind an ihrem Zähl- und Bedingungs-anschluss durch ein rotes Symbol gekennzeichnet. Nach Konfiguration einer Bedingung wird die For-Schleife wie in Abbildung 4-16 dargestellt. Mit der folgenden For-Schleife wird jede Sekunde eine Zufallszahl erzeugt, bis entweder 100 Sekunden verstrichen sind oder die Stopp-Schaltfläche angeklickt wird.

Abbildung 4-16. For-Schleife mit Abbruchbedingung

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Um einer For-Schleife einen Bedingungsanschluss hinzuzufügen, klicken Sie den Rand der Schleife mit der rechten Maustaste an und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option “Bedingungsanschluss” aus. Verbinden Sie dann sowohl den Bedingungs- als auch den Zählanschluss mit einem Bedienelement.

Abbildung 4-17. Hinzufügen eines Bedingungsanschlusses zu einer For-Schleife

Umwandeln numerischer WerteWie in Abschnitt LabVIEW-Datentypen besprochen, können numerische Werte in LabVIEW als ganze Zahlen mit und ohne Vorzeichen, Fließkom-mazahlen oder komplexe Zahlen dargestellt werden. Wenn Werte mit unterschiedlich genauer Darstellung mit einer Funktion verbunden werden, wird bei der Ausgabe in der Regel die genauere Darstellung gewählt. Bei Verwendung eines vorzeichenbehafteten Integers mit einem vorzeichenlo-sen Integer wird in den vorzeichenlosen Integer umgewandelt. Bei Verwendung eines vorzeichenlosen Integers mit einem Fließkommawert wird in den Fließkommawert umgewandelt. Wenn Sie mit Fließkommazah-len und komplexen Zahlen arbeiten, wird in die komplexe Zahl umgewandelt. Bei Verwendung von zwei Zahlen des gleichen Typs mit unterschiedlichen Bit-Breiten wird in die größere der beiden Bit-Breiten umgewandelt. Stimmt die Anzahl der Bits überein, werden vorzeichenlose Integer vorzeichenbehafteten Integern vorgezogen. Wenn Sie zum Beispiel einen DBL- und einen I32-Wert mit der Funktion “Multiplizieren” verbin-den, ist das Ergebnis ein DBL-Wert (vgl. Abbildung 4-18). Der vorzeichenbehaftete 32-Bit-Integer wird umgewandelt, da er weniger Bits enthält als der Fließkommawert mit doppelter Genauigkeit. Am unteren Eingang der Funktion “Multiplizieren” sehen Sie einen roten Typumwand-lungspunkt. Damit wird angezeigt, dass die Werte umgewandelt wurden.

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Abbildung 4-18. Beispiel zum Umwandeln numerischer Werte

Der Zählanschluss der For-Schleife funktioniert genau umgekehrt. Wenn Sie eine Fließkommazahl doppelter Genauigkeit mit dem 32-Bit-Zählan-schluss verbinden, wandelt LabVIEW den größeren DBL-Wert in einen 32-Bit-Integer mit Vorzeichen um, da es sich dabei um das maximal dar-stellbare Datenformat handelt. Diese Umwandlung widerspricht zwar den üblichen Umwandlungsstandards, ist aber notwendig, da eine For-Schleife nur ganzzahlige Werte annehmen kann.

Abbildung 4-19. Typumwandlung an einer For-Schleife

1 Typumwandlungspunkt

1 Typumwandlungspunkt

1

1

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Zur Verbesserung der Ausführungsgeschwindigkeit sollten Sie die Typum-wandlung vermeiden. Verwenden Sie zueinander passende Datentypen oder wandeln Sie Datentypen programmatisch in übereinstimmende Datentypen um (vgl. Abbildung 4-20).

Abbildung 4-20. Vermeidung von Typumwandlung durch Verwendung von übereinstimmenden Datentypen

F. Zeitsteuerung eines VIsWenn eine Schleife durchgelaufen ist, beginnt sofort die nächste Iteration – es sei denn, die Stopp-Bedingung wird erfüllt. Häufig muss die Durchlauf-geschwindigkeit (Frequenz) eingestellt werden. Wenn Sie zum Beispiel einmal alle 10 Sekunden einen Wert erfassen möchten, müssen Sie die Schleife so konfigurieren, dass sie alle 10 Sekunden durchläuft.

Selbst wenn die Schleife nicht mit einer bestimmten Frequenz ausgeführt werden muss, benötigt der Prozessor Zeit für andere Tasks, wie die Verar-beitung von Benutzereingaben. In diesem Abschnitt lernen Sie einige Verfahren zur Zeitsteuerung von Schleifen kennen.

WartefunktionenBeim Einfügen einer Wartefunktion in eine Schleife wird das VI die ange-gebene Zeit lang angehalten. Während dieser Wartezeit kann Ihr Prozessor andere Tasks ausführen. Wartefunktionen arbeiten mit dem 1-Millisekun-den-Takt des Betriebssystems.

Die Funktion “Bis zum nächsten Vielfachen von ms warten” hat einen Mil-lisekundenzähler und wartet, bis dieser Zähler ein Vielfaches des angegebenen Werts erreicht hat. Diese Funktion dient zur Synchronisation von Vorgängen. Durch Einfügen der Funktion in eine Schleife können Sie die Ausführungsrate von Schleifen bestimmen. Damit diese Funktion effek-tiv ausgeführt werden kann, muss die Code-Ausführungszeit kürzer sein als die für diese Funktion festgelegte Zeit. Die Ausführungsrate für die erste Iteration der Schleife ist unbestimmt.

Die Funktion “Warten (ms)” wartet, bis der Millisekundenzähler so hoch gezählt hat wie festgelegt. Durch diese Funktion wird gewährleistet, dass

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die Schleife immer mindestens so häufig durchgeführt wird, wie Sie ange-geben haben.

Hinweis Das Express-VI “Verzögerung” funktioniert ähnlich wie die Funktion “Warten (ms)”, hat aber darüber hinaus Fehler-Cluster. Weitere Informationen zu Fehler-Clustern finden Sie in Lektion 3, Suchen und Beheben von Fehlern in VIs.

Verstrichene ZeitIn einigen Fällen muss ermittelt werden, wie viel Zeit nach einem bestimm-ten Punkt in einem VI verstrichen ist. Das Express-VI “Verstrichene Zeit” zeigt die Zeit an, die seit einem bestimmten Zeitpunkt vergangen ist. Auf diese Weise können Sie während der Weiterführung eines VIs Aussagen zur Ausführungsgeschwindigkeit des VIs treffen. Dem Prozessor wird wäh-renddessen keine Zeit für andere Tasks gegeben. Das Express-VI “Verstrichene Zeit” kommt im Projekt “Wetterstation” dieses Kurses zum Einsatz.

G. Iterative DatenübertragungBeim Programmieren mit Schleifen müssen Sie häufig auf Daten vorherge-hender Schleifeniterationen zurückgreifen. Wenn Sie zum Beispiel während jeder Iteration einen Wert erfassen und anschließend von fünf Werten den Durchschnitt ermitteln sollen, benötigen Sie die Werte vorheriger Schleifendurchläufe.

Hinweis Auch durch Rückkopplungsknoten können Werte aus einer Iteration in die nächste übertragen werden. Weitere Informationen zu Rückkopplungsknoten finden Sie im Abschnitt Rückkopplungsknoten der LabVIEW-Hilfe.

Schieberegister arbeiten ähnlich wie statische Variablen in befehlsorientier-ten Programmiersprachen.

Wenn Werte von einem Durchlauf in den nächsten übernommen werden sol-len, empfiehlt sich die Verwendung von Schieberegistern. Ein Schieberegister besteht aus zwei Anschlüssen, die sich an den Längsseiten der Schleife gegenüber liegen.

Der Anschluss an der rechten Seite der Schleife (durch einen Pfeil nach oben gekennzeichnet) speichert die Werte jedes Durchlaufs. Diese werden jeweils in den nächsten Durchlauf übernommen. Nachdem die Schleife aus-geführt wurde, gibt der rechte Schleifenanschluss den letzten Wert des Schieberegisters aus.

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Zum Erstellen eines Schieberegisters klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den linken oder rechten Rand einer Schleife und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option Schieberegister hinzufügen aus.

Mit Schieberegistern kann jeder beliebige Datentyp übertragen werden, da Schieberegister automatisch den Datentyp des ersten mit ihnen verbundenen Objekts annehmen. Die Daten, die an die Anschlüsse eines Schieberegisters übergeben werden, müssen vom gleichen Typ sein.

Eine Schleife kann auch mehrere Schieberegister enthalten. Dadurch kön-nen die Werte verschiedener Operationen in die jeweils nächste Schleifenausführung übernommen werden (vgl. folgende Abbildung).

Abbildung 4-21. Verwendung von mehreren Schieberegistern

Initialisierung von SchieberegisternDurch Initialisieren des Schieberegisters wird der Wert zurückgesetzt, der beim Start des VIs an den ersten Schleifendurchlauf übergeben wird. Zum Initialisieren eines Schieberegisters verbinden Sie den Anschluss auf der linken Seite der Schleife mit einem Bedienelement oder einer Konstante (vgl. Abbildung 4-22).

Abbildung 4-22. Initialisiertes Schieberegister

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In Abbildung 4-22 sehen Sie eine For-Schleife, die fünfmal ausgeführt wird. Der Wert des Schieberegisters wird dabei jeweils um eins erhöht. Nach fünf Durchläufen der For-Schleife gibt das Schieberegister den Endwert 5 an das Anzeigeelement weiter und das VI wird abgebrochen. Bei jeder VI-Ausfüh-rung beginnt das Schieberegister mit dem Wert 0.

Wenn Sie das Schieberegister nicht initialisieren, wird als Ausgangswert entweder der Endwert der letzten Schleifenausführung oder der Standard-wert für den entsprechenden Datentyp verwendet, wenn die Schleife noch nicht ausgeführt wurde.

Mit nicht initialisierten Schieberegistern können z. B. Statusinformationen für die nachfolgende Ausführung des VIs gespeichert werden. In Abbildung 4-23 sehen Sie ein nicht initialisiertes Schieberegister.

Abbildung 4-23. Nicht initialisiertes Schieberegister

In Abbildung 4-23 sehen Sie eine For-Schleife, die fünfmal ausgeführt wird. Der Wert des Schieberegisters wird dabei jeweils um eins erhöht. Bei der ersten Ausführung des VIs startet das Schieberegister mit dem Wert 0. Das ist die Voreinstellung für 32-Bit-Integer. Nach fünf Durchläufen der For-Schleife gibt das Schieberegister den Endwert 5 an das Anzeigeelement weiter und das VI wird abgebrochen. Bei der nächsten VI-Ausführung beginnt das Schieberegister mit dem Wert 5, also dem letzten Wert der vor-hergehenden Ausführung. Nach fünf Durchläufen der For-Schleife gibt das Schieberegister den Endwert 10 an das Anzeigeelement weiter. Bei einer erneuten VI-Ausführung beginnt das Schieberegister mit dem Wert 10 und so weiter. Nicht initialisierte Schieberegister behalten den Wert des voran-gegangenen Durchlaufs bei, bis das VI geschlossen wird.

Gestapelte SchieberegisterÜber gestapelte Schieberegister haben Sie die Möglichkeit, auf die Werte vergangener Schleifendurchläufe zuzugreifen. Mit Hilfe von gestapelten Schieberegistern können die Werte mehrerer vorangegangener Schleifen-

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durchläufe gespeichert und in die nachfolgenden übertragen werden. Zum Erstellen eines gestapelten Schieberegisters klicken Sie den linken Anschluss mit der rechten Maustaste an und wählen Sie aus dem Kontext-menü die Option Element hinzufügen aus.

Gestapelte Schieberegister kommen nur an der linken Seite der Schleife vor, da über den rechten Anschluss nur die Werte des aktuellen Schleifendurch-laufs an den nächsten übertragen werden (vgl. Abbildung 4-24).

Abbildung 4-24. Verwendung von gestapelten Schieberegistern

Wenn in der Abbildung dem linken Anschluss ein weiterer hinzugefügt wird, werden die Werte der letzten zwei Durchläufe in den nächsten über-tragen, wobei der neuere Wert immer im oberen Schieberegister gespeichert wird. Im unteren Anschluss befindet sich der Wert der vorherigen Ausführung.

H. Visualisierung von DatenSie haben bereits mit Hilfe von Diagrammen und Graphen einfache Werte dargestellt. In diesem Abschnitt erfahren Sie mehr zum Verwenden und benutzerdefinierten Anpassen von Diagrammen und Graphen.

SignalverlaufsdiagrammeIn einem Signalverlaufsdiagramm werden üblicherweise Kurven darge-stellt, die mit einer konstanten Rate erfasst wurden. In Signalverlaufsdiagrammen können eine oder mehrere Kurven angezeigt werden. In Abbildung 4-25 sehen Sie die Komponenten eines Signalver-laufsdiagramms mit mehreren Kurven. Es werden zwei Kurven angezeigt, und zwar “Rohdaten” und “Laufender Mittelwert”.

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Abbildung 4-25. Signalverlaufsdiagramme

Konfigurieren Sie die Art der Aktualisierung zur Anzeige neuer Daten. Um einen Modus für die Diagrammaktualisierung auszuwählen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Diagramm und wählen Sie aus dem Kontext-menü die Option Fortgeschritten»Aktualisierungsmodus aus. Im Diagramm werden folgende Modi zur Anzeige von Werten verwendet.

• Streifendiagramm – Dient zur kontinuierlichen Anzeige, wobei die angezeigte Kurve von links nach rechts läuft. Neue Werte werden jeweils rechts an die bestehenden angefügt. Ein Streifendiagramm funk-tioniert ähnlich wie ein XT-Schreiber. Streifendiagramm ist der Standard-Aktualisierungsmodus.

• Oszilloskopdiagramm – Stellt zum Beispiel einen Impuls oder eine Kurve dar, wobei die Anzeige jeweils von links kontinuierlich wieder aufgebaut wird. Jeder neue Wert wird rechts an den vorhergehenden angefügt. Wenn der Plot den rechten Rand des Darstellungsbereichs erreicht, wird er komplett gelöscht und von links nach rechts neu gezeichnet. Die Anzeige eines solchen Diagramms ähnelt der eines Oszillographen.

• Laufdiagramm – Funktioniert ähnlich wie ein Oszilloskopdiagramm, allerdings werden hier die alten Werte auf der rechten und die neuen Werte auf der linken Seite durch eine vertikale Linie getrennt angezeigt. Wenn der Plot den rechten Rand des Darstellungsbereichs erreicht, wird er nicht gelöscht, sondern läuft weiter. Ein Laufdiagramm ähnelt einem EKG-Diagramm.

1 Beschriftung2 y-Achse

3 x-Achse4 Achsenlegende

5 Graph-Palette6 Plotlegende

1

2

4

3

5

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In Abbildung 4-26 sehen Sie jeweils ein Beispiel für die einzelnen Modi. Die Anzeigen des Oszillograph- und des Laufdiagramms ähneln der eines Oszillographen. Da das Neuzeichnen einer Kurve weniger Zeit in Anspruch nimmt, werden die Daten in einem Oszilloskop- und Laufdiagramm schnel-ler als in einem Streifendiagramm angezeigt.

Abbildung 4-26. Aktualisierungsmodi von Diagrammen

Verbinden von DiagrammenEin skalarer Ausgang lässt sich direkt mit einem Signalverlaufsdiagramm verbinden. Der Anschluss des Signalverlaufsdiagramms in Abbildung 4-27 stimmt mit dem Eingangsdatentyp überein.

Abbildung 4-27. Verbinden eines Plots mit einem Signalverlaufsdiagramm

Mit Hilfe der Funktion “Bündeln”, die sich auf der Palette Cluster, Klasse, Variant befindet, können in einem Signalverlaufsdiagramm mehrere Kurven dargestellt werden. In Abbildung 4-28 werden mit Hilfe der Funk-tion “Bündeln” die Ausgänge von drei VIs zusammengefasst, damit sie in einem Signalverlaufsdiagramm dargestellt werden können.

Abbildung 4-28. Verbinden mehrerer Plots mit einem Signalverlaufsdiagramm

Der Anschluss des Signalverlaufsdiagramms passt sich dem Ausgang der Funktion “Bündeln” an. Wenn weitere Plots hinzugefügt werden sollen, ziehen Sie die Funktion “Bündeln” mit dem Positionierwerkzeug weiter auf.

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Weitere Informationen zur Funktion “Bündeln” finden Sie in Lektion 5, Zusammenfassen von Daten.

SignalverlaufsgraphBei VIs mit Graphen werden die Werte üblicherweise in einem Array zusammengefasst und anschließend im Graphen dargestellt. In Abbildung 4-29 sehen Sie den Aufbau eines Graphen.

Abbildung 4-29. Signalverlaufsgraph

Auf der Palette “Graph” finden Sie unter anderem den Signalverlaufsgra-phen und den XY-Graphen. Mit dem Signalverlaufsgraphen können nur einwertige Funktionen wie y = f(x) dargestellt werden, bei denen die Werte gleichmäßig über die x-Achse verteilt sind. Das ist zum Beispiel bei zeitabhängigen Signalen der Fall. Mit XY-Graphen wird eine beliebige Anzahl von Werten angezeigt, die gleichmäßig abgetastet sein kann oder nicht.

Ziehen Sie zur Anzeige mehrerer Plots die Plotlegende auf. Mit Hilfe meh-rerer Plots in einem Graphen können Sie Platz auf dem Frontpanel sparen und die Plots miteinander vergleichen. XY- und Signalverlaufsgraphen passen sich automatisch an die Plotanzahl an.

1 Plotlegende2 Cursor3 Gitterlinie

4 Feingitterlinie5 Achsenlegende6 Cursor-Steuerung

7 Cursor-Legende8 Graph-Palette9 x-Achse

10 y-Achse11 Beschriftung

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Signalverlaufsgraphen mit einem PlotDer Signalverlaufsgraph für einen Plot ist mit verschiedenen Datentypen kompatibel. Zum einen arbeitet der Graph mit Arrays aus Werten, die als y-Werte im Graphen dargestellt werden. Der x-Index wird dabei beginnend bei x = 0 jeweils um eins erhöht. Außerdem kann der Graph mit einem Clu-ster aus einem x-Anfangswert, einem Delta-x-Wert und einem Array aus y-Werten verbunden werden. Zudem arbeitet der Graph mit dem Datentyp “Signalverlauf”, der die y-Werte, den t0-Wert sowie Delta t eines Signalver-laufs enthält.

Mit welchen Datentypen Signalverlaufsgraphen arbeiten, ist beispielsweise im VI “Waveform Graph” in der Bibliothek labview\examples\general\graphs\gengraph.llb dargestellt.

Signalverlaufsgraph mit mehreren PlotsEin Signalverlaufsgraph für mehrere Plots arbeitet mit verschiedenen Datentypen. An einen Signalverlaufsgraphen kann ein 2D-Array ange-schlossen werden, bei dem jede Zeile einem Plot entspricht. Der Graph interpretiert die Array-Werte als x,y-Werte des Graphen und erhöht den Index x beginnend bei x = 0 um jeweils eins. Soll jede Spalte des Arrays als Plot interpretiert werden, verbinden Sie ein 2D-Array mit dem Graphen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Graphen und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option Array transponieren aus. Dies ist insbeson-dere dann nützlich, wenn Sie mehrere Kanäle einer DAQ-Karte abtasten, da das Gerät die Daten als 2D-Arrays ausgeben kann, wobei die Samples der einzelnen Kanäle in eigenständigen Spalten gespeichert werden.

Ein Beispiel für diesen Datentyp ist der Graph “(Y) Multi Plot 1” im VI “Waveform Graph” in der Bibliothek labview\examples\general\graphs\gengraph.llb.

Ein Signalverlaufsgraph arbeitet auch mit Arrays aus Clustern, die einen x-Wert, einen Delta-x-Wert und ein Array aus y-Werten enthalten. Die y-Werte werden im Graphen dargestellt, wobei der x-Wert beginnend mit dem Anfangswert x um jeweils Delta x erhöht wird. Der Datentyp eignet sich daher zur Anzeige von mehreren Signalen, die alle mit der gleichen regelmäßigen Sample-Rate erfasst wurden. Ein Anwendungsbeispiel für die Arbeit mit diesem Datentyp ist der Graph “(Xo = 10, dX = 2, Y) Multi Plot 2” im VI “Waveform Graph” in der Bibliothek labview\examples\general\graphs\gengraph.llb.

Der Signalverlaufsgraph arbeitet mit einem Array aus Plots, die in Form von Clustern gespeichert sind. Jeder Cluster enthält ein 1D-Array mit den y-Werten. Das innere Array beschreibt die Werte eines Plots, das äußere Array enthält einen Cluster für jeden Plot. In Abbildung 4-30 wird das Array mit dem y-Cluster dargestellt.

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Abbildung 4-30. Array des y-Clusters

Verwenden Sie ein Plot-Array anstelle eines 2D-Arrays, wenn die Anzahl der Elemente in den einzelnen Plots nicht übereinstimmt, z. B. wenn Sie Daten mehrerer Kanäle abtasten und für jeden Kanal unterschiedliche Zei-tintervalle verwenden, da jede Zeile eines 2D-Arrays die gleiche Anzahl von Elementen enthalten muss. Die Anzahl der Elemente in den inneren Arrays eines Cluster-Arrays kann variieren. Ein Beispiel für diesen Datentyp ist der Graph “(Y) Multi Plot 2” im VI “Waveform Graph” in der Bibliothek labview\examples\general\graphs\gengraph.llb.

Der Signalverlaufsgraph arbeitet mit Clustern aus einem x0-Wert, einem Delta-x-Wert und einem Array aus Clustern. Jeder Cluster enthält ein 1D-Array mit den y-Werten. Mit der Funktion “Bündeln” können Sie die Arrays in Clustern bündeln und mit der Funktion “Array erstellen” lässt sich aus den resultierenden Clustern ein Array erstellen. Sie können auch die Funktion “Cluster-Array erstellen” verwenden. Diese erstellt Arrays aus Clustern mit den angegebenen Eingangswerten. Ein Anwendungsbeispiel für die Arbeit mit diesem Datentyp ist der Graph “(Xo = 10, dX = 2, Y) Multi Plot 3” im VI “Waveform Graph” in der Bibliothek labview\examples\general\graphs\gengraph.llb.

Der Signalverlaufsgraph arbeitet mit Arrays aus Clustern mit einem x-Wert, einem Delta-x-Wert und einem Array aus y-Werten. Diese Datentypen sind bei Signalverlaufsgraphen für mehrere Plots am gebräuchlichsten, da für jeden Plot ein Anfangs- und ein Delta-x-Wert festgelegt werden kann. Ein Anwendungsbeispiel für die Arbeit mit diesem Datentyp ist der Graph “(Xo = 10, dX = 2, Y) Multi Plot 1” im VI “Waveform Graph” in der Biblio-thek labview\examples\general\graphs\gengraph.llb.

Der Signalverlaufsgraph arbeitet auch mit Daten des Typs “dynamisch”, der in Express-VIs verwendet wird. Außer den Daten des Signals selbst sind in dynamischen Daten auch Informationen zum Signal gespeichert, wie Datum und Uhrzeit der Erfassung. Diese Attribute bestimmen, wie das Signal in einem Signalverlaufsgraphen dargestellt wird. Wenn Daten des Typs “dynamisch” mehrere Kanäle umfassen, stellt der Graph pro Kanal einen Plot dar und formatiert die Plotlegende und den Zeitstempel der x-Achse automatisch.

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XY-Graphen mit einem PlotDer XY-Graph kann mit drei verschiedenen Datentypen verwendet werden. Die Daten eines XY-Graphen können z. B. in Form eines Clusters aus einem x- und einem y-Array vorliegen. Ein Beispiel für einen Graphen mit diesem Datentyp ist der Graph “(X and Y arrays) Single Plot” im VI “XY Graph” in der Bibliothek labview\examples\general\graphs\gengraph.llb.

XY-Graphen eignen sich außerdem für Arrays aus Clustern mit einem x- und einem y-Wert. Ein Beispiel für einen Graphen mit diesem Datentyp ist der Graph “(Array of Pts) Single Plot” im VI “XY Graph” in der Bibliothek labview\examples\general\graphs\gengraph.llb. XY-Graphen arbeiten auch mit Arrays aus komplexen Werten. In diesem Fall wird der Realteil auf der x-Achse und der Imaginärteil auf der y-Achse dargestellt.

XY-Graph mit mehreren PlotsDer XY-Graph arbeitet zur Anzeige mehrerer Plots mit drei verschiedenen Datentypen. Ein XY-Graph kann mit einem Plot-Array verbunden werden, in dem jeder Plot als Cluster aus einem x- und einem y-Array dargestellt wird. Als Beispiel für einen Graphen, mit dem dieser Datentyp verwendbar ist, dient der Graph “(X and Y arrays) Multi Plot” im VI “XY-Graph” in der Bibliothek labview\examples\general\graphs\gengraph.llb.

Der XY-Graph kann auch mit Arrays aus Plot-Clustern verwendet werden, wobei jeder Plot einem Werte-Array entspricht. Jeder Punkt der Plots ist als Cluster aus einem x- und y-Wert gespeichert. Ein Beispiel für einen Graphen mit diesem Datentyp ist der Graph “(Array of Pts) Multi Plot” im VI “XY Graph” in der Bibliothek labview\examples\general\graphs\gengraph.llb. Der dritte gültige Datentyp für XY-Graphen ist ein Array aus Plot-Clustern, wobei jeder Plot ein Array aus komplexen Werten mit dem Realteil auf der x-Achse und dem Imaginärteil auf der y-Achse ist.

I. Case-StrukturenEine Case-Struktur hat mindestens zwei Unterdiagramme (Cases).

Davon ist immer nur jeweils ein Unterdiagramm sichtbar und die Struktur führt immer nur jeweils einen Case aus. Welches Unterdiagramm ausgeführt wird, hängt vom jeweiligen Eingangswert ab. Die Case-Struktur entspricht der Switch- oder If-Then-Else-Anweisung in befehlsorientierten Programmiersprachen.

Der Case-Selektor am oberen Rand der Struktur gibt den Namen des Cases an (mittlerer Teil) und enthält rechts und links einen Pfeil.

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Damit kann zwischen den einzelnen Cases gewechselt werden. Wenn Sie auf den Pfeil rechts neben dem Case-Namen klicken, wird ein Pull-down-Menü mit den vorhandenen Cases angezeigt.

Die Eingangswerte werden über den Selektoranschluss an die Schleife übergeben.

Der Selektoranschluss kann nur mit einem Integer, booleschen Wert, String oder Enum-Wert verbunden werden. Der Anschluss kann an einer beliebi-gen Stelle am linken Rand der Case-Struktur angeordnet werden. Wenn ein boolescher Wert an die Struktur übergeben wird, enthält diese automatisch einen TRUE- und einen FALSE-Case. Bei Integern, Enum-Werten und Strings kann die Struktur beliebig viele Cases enthalten.

Hinweis Bei mit dem Selektoranschluss verbundenen Strings muss per Voreinstellung die Groß-/Kleinschreibung beachtet werden. Zum Ignorieren der Groß- und Kleinschrei-bung klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Rahmen der Case-Struktur und wählen Sie Groß/Kleinschreibung ignorieren aus dem Kontextmenü.

Wenn Sie keinen Standard-Case für die Case-Struktur festlegen, in dem außerhalb des gültigen Bereichs liegende Werte bearbeitet werden, müssen Sie jeden möglichen Eingangswert einzeln auflisten. Wenn der Typ des Selektoranschlusses z. B. “Integer” lautet und Cases für die Eingangswerte 1, 2 und 3 eingerichtet sind, sollte auch ein Standard-Case für den Ein-gangswert 4 und andere nicht angegebene Integer-Werte festgelegt werden.

Hinweis Es kann kein Standard-Case angegeben werden, wenn ein boolescher Wert mit dem Selektor verbunden wird. Die Option Als Standard-Case verwenden wird dann nicht im Kontextmenü des Case-Selektors angezeigt. Legen Sie TRUE oder FALSE für das boolesche Element fest, um zu bestimmen, welcher Case ausgeführt werden soll.

Um eine Case-Struktur in eine gestapelte Sequenz umzuwandeln, klicken Sie die Struktur mit der rechten Maustaste an und wählen Sie Durch gesta-pelte Sequenz ersetzen.

Um Cases hinzuzufügen, zu kopieren, zu entfernen oder neu anzuordnen und um einen Standard-Case auszuwählen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Rand der Case-Struktur.

Auswählen eines CasesIn Abbildung 4-31 sehen Sie ein VI, das mit einer Case-Struktur verschie-dene Blockdiagrammabschnitte ausführt, je nachdem, ob °C oder °F als Einheit ausgewählt ist. Im obersten Blockdiagramm sehen Sie den TRUE-Case im Vordergrund. Im mittleren Blockdiagramm wird der FALSE-Case markiert. Zur Auswahl eines Cases geben Sie den Wert in das

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Auswahlfeld ein oder bearbeiten Sie die Werte mit dem Beschriftungswerk-zeug. Nachdem Sie einen anderen Case ausgewählt haben, wird dieser im Vordergrund angezeigt (vgl. unteres Blockdiagramm in Abbildung 4-31).

Abbildung 4-31. Ändern der Case-Ansicht in einer Case-Struktur

Bei der Eingabe eines Selektorwerts, dessen Typ nicht mit dem angeschlos-senen Objekt übereinstimmt, wird der Wert rot angezeigt. Das bedeutet, dass das VI nicht ausführbar ist und Sie den Wert ändern oder löschen müs-sen. Fließkommazahlen können aufgrund möglicher Rundungsfehler in der Berechnung nicht als Case-Selektorwerte verwendet werden. Wenn ein Fließkommawert mit dem Case verbunden wird, rundet LabVIEW den Wert auf die nächste ganze Zahl. Bei Eingabe eines Fließkommawerts in den Case-Selektor wird der Wert rot angezeigt. Das bedeutet, dass die Struktur nicht ausgeführt werden kann. Sie müssen den Wert entweder ändern oder löschen.

Eingangs- und AusgangstunnelEine Case-Struktur kann mehrere Ein- und Ausgangstunnel enthalten. Die Eingangsgrößen stehen allen Cases zur Verfügung, müssen jedoch nicht von jedem Case genutzt werden. Sie müssen aber trotzdem für jeden Case einen Ausgangstunnel konfigurieren.

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Stellen Sie sich folgendes Beispiel vor: eine Case-Struktur im Blockdia-gramm hat zwar einen Ausgangstunnel, aber dieser ist in mindestens einem Case mit keinem Ausgangswert verbunden. Bei der Ausführung des VIs ist daher für den Case nicht klar erkenntlich, welcher Wert ausgegeben werden soll. In diesem Fall wird der Tunnel weiß dargestellt. Der unverbundene Case ist möglicherweise nicht der Case, der im Vordergrund der Struktur zu sehen ist.

Um diesen Fehler zu beheben, müssen Sie den Case mit dem unverbundenen Tunnel auswählen und diesen mit einem Ausgang verbinden. Wenn Sie den Ausgangstunnel mit der rechten Maustaste anklicken und aus dem Kontext-menü die Option Standardwert für offene Verbindung auswählen, werden für alle unverbundenen Tunnel Standardwerte verwendet. Wenn der Ausgang in allen Cases ordnungsgemäß verbunden ist, wird der Aus-gangstunnel farbig dargestellt.

Vermeiden Sie nach Möglichkeit die Option Standardwert für offene Ver-bindung. Die Option macht das Blockdiagramm schlechter nachvollziehbar und kann bei der Bearbeitung des VIs durch andere Benutzer zu Unklarhei-ten führen. Durch die Option Standardwert für offene Verbindung wird auch die Fehlersuche erschwert. Wenn Sie dennoch diese Option wählen, beachten Sie, dass es sich bei dem verwendeten Standardwert um den Stan-dardwert für den Datentyp handelt, der mit dem Tunnel verbunden ist. Bei einem Tunnel mit dem Datentyp “boolesch” lautet der Standardwert bei-spielsweise FALSE. Die Standardwerte aller Datentypen sind in der Tabelle 4-1 aufgeführt.

BeispieleIn den folgenden Beispielen werden die numerischen Werte durch Tunnel zur Case-Struktur geleitet und je nach dem Wert, der mit dem Selektoran-schluss verbunden ist, addiert oder subtrahiert.

Tabelle 4-1. Standardwerte für Datentypen

Datentyp Standardwert

Numerisch 0

Boolesch FALSE

String leer (“”)

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Boolesche Case-StrukturIn Abbildung 4-32 sehen Sie eine boolesche Case-Struktur. Die Cases über-lappen sich, um die Darstellung zu vereinfachen.

Abbildung 4-32. Boolesche Case-Struktur

Wenn das boolesche Bedienelement am Selektoranschluss den Wert TRUE hat, werden die numerischen Werte addiert. Andernfalls wird eine Subtrak-tion durchgeführt.

Integer-Case-StrukturIn Abbildung 4-33 sehen Sie eine Integer-Case-Struktur.

Abbildung 4-33. Integer-Case-Struktur

Integer ist ein Textring-Bedienelement, also ein Menüelement mit nummerierten Einträgen. Es befindet sich auf der Unterpalette Text-Bedienelemente. Wenn der Selektoranschluss mit dem Wert 0 (Addieren) verbunden ist, werden die numerischen Werte addiert. Wenn

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der Wert 1 (Subtrahieren) lautet, werden die Zahlen subtrahiert. Bei einem anderen Wert als 0 (Addieren) oder 1 (Subtrahieren) werden die Zahlen addiert, da der Standard-Case “Addieren” lautet.

String-Case-StrukturIn Abbildung 4-34 sehen Sie eine String-Case-Struktur.

Abbildung 4-34. String-Case-Struktur

Wenn String den Wert Addieren hat, werden die numerischen Werte addiert. Wenn String den Wert Subtrahieren hat, werden die numeri-schen Werte subtrahiert.

Enum-Case-StrukturIn Abbildung 4-35 sehen Sie eine Enum-Case-Struktur.

Abbildung 4-35. Enum-Case-Struktur

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Mit Enum-Elementen werden Auswahllisten erstellt. Der Datentyp von Enum-Elementen enthält Angaben zu den Optionen des Elements und ihrer jeweiligen Nummer. Der Case-Selektor zeigt die Beschriftung für jeden Eintrag des Enum-Elements an, wenn Sie aus dem Kontextmenü “Case-Struktur” Case für jeden Wert hinzufügen auswählen. Die Case-Struktur führt das Case-Unterdiagramm auf Grundlage des im Enum-Element angezeigten Objekts aus. Wenn die Enum im vorhergehen-den Blockdiagramm Addieren lautet, bildet das VI die Summe der numerischen Werte. Lautet die Enum Subtrahieren, werden die Werte subtrahiert.

Fehlerbehandlung mit Case-StrukturenIm folgenden Beispiel sehen Sie eine Case-Struktur, bei der die einzelnen Cases durch einen Fehler-Cluster bestimmt werden.

Abbildung 4-36. Case “Kein Fehler”

Abbildung 4-37. Case “Fehler”

Wenn der Selektoranschluss einer Case-Struktur mit einem Fehler-Cluster verbunden ist, werden zwei Cases angezeigt – Fehler und Kein Fehler. Der Rahmen des Fehler -Cases wird rot und der des Kein Fehler-Cases grün dargestellt. Im Falle eines Fehlers wird der Fehler-Case ausgeführt.

Wenn Sie einen Fehler-Cluster mit dem Selektoranschluss der Case-Struk-tur verbinden, wird nur der Wert des booleschen Elements Status beachtet.

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1. Wodurch unterscheiden sich Bedien- und Anzeigeelemente im Blockdiagramm?

a. Untertitel

b. Position

c. Beschriftung

d. Wert

2. Welche Struktur muss mindestens einmal ausgeführt werden?

a. While-Schleife

b. For-Schleife

3. Was gibt es nur im Blockdiagramm?

a. Bedienelement

b. Konstante

c. Anzeigeelement

d. Anschlussfeld

4. Welches Schaltverhalten führt dazu, dass ein boolesches Element beim Anklicken von FALSE auf TRUE wechselt und bis zum Loslassen und Auslesen des Werts TRUE bleibt?

a. Bis zum Loslassen schalten

b. Beim Loslassen schalten

c. Latch bis zum Loslassen

d. Latch beim Loslassen

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1. Wodurch unterscheiden sich Bedien- und Anzeigeelemente im Blockdiagramm?

a. Untertitel

b. Position

c. Beschriftung

d. Wert

2. Welche Struktur muss mindestens einmal ausgeführt werden?

a. While-Schleife

b. For-Schleife

3. Was gibt es nur im Blockdiagramm?

a. Bedienelement

b. Konstante

c. Anzeigeelement

d. Anschlussfeld

4. Welches Schaltverhalten führt dazu, dass ein boolesches Element beim Anklicken von FALSE auf TRUE wechselt und bis zum Loslassen und Auslesen des Werts TRUE bleibt?

a. Bis zum Loslassen schalten

b. Beim Loslassen schalten

c. Latch bis zum Loslassen

d. Latch beim Loslassen

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Notizen

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5Zusammenfassen von Daten

In manchen Fällen ist es hilfreich, zusammenhängende Daten zu gruppie-ren. Dazu können Sie in LabVIEW Arrays und Cluster nutzen. Durch Arrays werden Daten gleichen Datentyps und in Clustern Daten unter-schiedlichen Datentyps zusammengefasst. Mit Hilfe von Typdefinitionen lassen sich benutzerdefinierte Arrays und Cluster erstellen. In dieser Lek-tion werden Arrays, Cluster und Typdefinitionen beschrieben und Sie erfahren, wo deren Einsatz hilfreich ist.

InhaltA. Arrays

B. Cluster

C. Typdefinitionen

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Lektion 5 Zusammenfassen von Daten


A. ArraysEin Array ist durch Elemente und Dimensionen gekennzeichnet. Die Ele-mente sind die Werte, aus denen sich das Array zusammensetzt. Eine Dimension definiert die Länge, Höhe oder Tiefe eines Arrays. Ein Array kann eine oder mehrere Dimensionen und bei einem entsprechend großen Speicher bis zu (231) – 1 Elemente pro Dimension enthalten.

Arrays können Zahlen, boolesche Werte, Pfade, Strings, Signalverläufe und Cluster enthalten. Sie bieten sich besonders bei ähnlichen Daten oder sich wiederholenden Berechnungen an. Arrays eignen sich nicht nur zum Spei-chern von Signalverläufen – auch die Ausgangswerte von Schleifen können in Arrays gespeichert werden. In diesem Fall wird bei jeder Schleifenitera-tion ein neues Array-Element erzeugt.

Hinweis Array-Indizes beginnen in LabVIEW mit Null. Das heißt, der Index des ersten Elements im Array ist, unabhängig von der Dimension des Arrays, immer Null.

NachteileArrays können keine anderen Arrays enthalten. Sie können jedoch ein mehr-dimensionales Array oder ein Array aus Clustern mit einem oder mehreren Arrays erstellen. Ebenso wenig dürfen Arrays Unterpanel, Registerkarten, .NET- oder ActiveX-Elemente, Diagramme oder XY-Graphen mit mehreren Plots enthalten. Nähere Hinweise zu Clustern entnehmen Sie bitte dem Abschnitt “Cluster” dieser Lektion.

Ein Beispiel für ein einfaches Array ist ein Text-Array, in dem die acht Pla-neten unseres Sonnensystems aufgeführt sind. Dazu wird ein aus Strings bestehendes 1D-Array mit acht Elementen verwendet.

Array-Elemente unterliegen einer Ordnung. Bei einem Array wird ein Index verwendet, so dass Sie auf jedes Element direkt zugreifen können. Der Index liegt im Bereich von 0 bis n – 1, wobei n für die Anzahl der Elemente im Array steht. Zum Beispiel steht n = 12 für die zwölf Monate des Jahres. Der Index umfasst den Bereich 0 bis 11. März ist der dritte Monat und hat somit den Index 2.

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In Abbildung 5-1 sehen Sie ein Beispiel für ein Zahlen-Array. Das erste Ele-ment im Array (3,00) entspricht dem Indexwert 1 und das zweite Element (1,00) dem Indexwert 2. Das Element mit dem Indexwert 0 wird in dieser Abbildung nicht angezeigt, da Element 1 ausgewählt ist. Der in der Index-anzeige ausgewählte Wert bezieht sich immer auf das erste Element links in der Elementanzeige.

Abbildung 5-1. Zahlen-Array

Erstellen von Array-Bedien- und -AnzeigeelementenZur Erzeugung eines Array-Elements fügen Sie einen Array-Container (vgl. Abbildung) in das Frontpanel ein und ziehen ein Datenobjekt oder Element in den Container. Dabei kann es sich um ein numerisches, boolesches, String-, Pfad-, Referenz- oder Cluster-Element handeln.

Abbildung 5-2. Einfügen eines numerischen Elements in einen Array-Container

Wenn Sie versuchen, ein ungültiges Bedien- oder Anzeigeelement in den Array-Container zu ziehen, ist das Ablegen im Array-Container nicht möglich.

Leere Array-Container können im Blockdiagramm nicht verwendet werden. Der Array-Anschluss wird sonst mit einem schwarzen Rahmen und einer leeren Klammer angezeigt und ihm ist kein Datentyp zugeordnet.

1 Indexanzeige 2 Elementanzeige

2

1

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2D-ArraysDie bisherigen Beispiele galten für 1D-Arrays. Bei einem 2D-Array werden die Elemente in einem Raster gespeichert. Dazu wird allerdings ein Spalten- und ein Zeilenindex zum Suchen eines Elements benötigt, der jeweils bei 0 beginnt. In Abbildung 5-3 sehen Sie ein 2D-Array mit jeweils acht Zeilen und Spalten. Es enthält also 8 × 8 = 64 Elemente.

Abbildung 5-3. 2D-Array

Zum Hinzufügen einer Dimension klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Indexanzeige und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option Dimen-sion hinzufügen aus. Es ist aber auch möglich, die Indexanzeige durch Aufziehen auf die gewünschte Dimensionenanzahl zu erweitern.

Initialisierung von ArraysDas Initialisieren von Arrays ist optional. Bei einem initialisierten Array ist die Anzahl der Elemente pro Dimension und der Inhalt jedes Elements angegeben. Ein nicht initialisiertes Array enthält eine feste Anzahl an Dimensionen, aber keine Elemente. In Abbildung 5-4 ist ein nicht initiali-siertes 2D-Array dargestellt. Wie Sie sehen, sind alle Elemente ausgegraut. Das bedeutet, dass das Array nicht initialisiert ist.

Abbildung 5-4. Nicht initialisiertes 2D-Array

0 1 2 3 4 5 6 7

0

1

2

3

4

5

6

7

Spaltenindex

Zei

leni

ndex

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In Abbildung 5-5 sind sechs Elemente initialisiert. Nachdem Sie bei einem 2D-Array ein Element in einer Zeile initialisiert haben, werden die anderen Elemente in der Zeile ebenfalls initialisiert und auf den voreingestellten Wert für den entsprechenden Datentyp gesetzt. Wird beispielsweise in Abbildung 5-5 in das Element in der ersten Spalte und dritten Zeile der Wert 4 eingeben, wird in den Elementen in der zweiten und dritten Spalte von Zeile 3 automatisch 0 angezeigt.

Abbildung 5-5. Initialisiertes 2D-Array mit sechs Elementen

Erstellen von Array-KonstantenZum Erstellen einer Array-Konstante im Blockdiagramm wählen Sie eine solche aus der Palette Funktionen aus, fügen Sie einen Array-Container in das Blockdiagramm ein und ziehen Sie einen String, einen Cluster oder eine numerische oder boolesche Konstante hinein. Eine Array-Konstante kann auch als Basis für den Vergleich mit einem anderen Array oder zum Spei-chern von Konstanten dienen.

Auto-Indizierung von Array-EingängenWenn Sie ein Array mit dem Ein- oder Ausgang einer For- oder While-Schleife verbinden, können Sie durch Auto-Indizierung jede Itera-tion der Schleife einem Array-Element zuordnen. Das Symbol des Tunnels wird dann nicht mehr als einfarbiges Rechteck dargestellt. Es entspricht der Abbildung links. Um den Status der Indizierung zu ändern, klicken Sie den Tunnel mit der rechten Maustaste an und wählen Sie Indizierung aktivie-ren oder Indizierung deaktivieren.

Array-EingängeWenn Sie die Auto-Indizierung für ein mit einer For-Schleife verbundenes Array aktivieren, stellt LabVIEW den Zähleranschluss entsprechend der Array-Größe ein, so dass Sie den Zähleranschluss nicht verbinden müssen. Da Arrays mit For-Schleifen elementweise verarbeitet werden können, wird die Auto-Indizierung per Voreinstellung für jedes Array aktiviert, das Sie mit einer For-Schleife verbinden. Wenn Arrays nicht elementweise verar-beitet werden müssen, kann die Auto-Indizierung deaktiviert werden.

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In Abbildung 5-6 entspricht die Anzahl der Iterationen der For-Schleife der Anzahl der Elemente im Array. Normalerweise ist der Pfeil auf der Schalt-fläche “Ausführen” unterbrochen, wenn der Schleifenzähler offen gelassen wird. In diesem Fall ist das VI jedoch nicht fehlerhaft.

Abbildung 5-6. Array zum Einstellen des Schleifenzählers

Wenn Sie für mehrere Tunnel die Auto-Indizierung aktivieren und den Zähl-anschluss mit einem Wert verbinden, richtet sich die Iterationsanzahl nach dem kleinsten Wert. Wenn beispielsweise an der Schleife zwei automatisch indizierte Arrays anliegen (eines davon mit zehn und das andere mit 20 Ele-menten) und Sie den Zählanschluss mit dem Wert 15 verbinden, wird die Schleife trotz dieses Werts nur zehnmal ausgeführt. Während dieser Zeit werden alle Elemente des ersten Arrays und die ersten zehn Elemente des zweiten Arrays indiziert.

Array-AusgängeWenn Sie den Ausgangstunnel eines Arrays indizieren, kommt pro Schlei-fendurchlauf ein Element zum Ausgangs-Array hinzu. Daher entsprechen automatisch indizierte Ausgangs-Arrays in der Größe immer der Anzahl der Iterationen.

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Die Verbindung vom Ausgangstunnel zur Array-Anzeige wird mit der Änderung in ein Array vom Schleifenrand an dicker und der Ausgabetunnel enthält eckige Klammern, die ein Array darstellen (vgl. Abbildung 5-7).

Abbildung 5-7. Auto-indizierter Ausgang

Zum Ein- und Ausschalten der Auto-Indizierung klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Schleifenrand und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option Indizierung aktivieren oder Indizierung deaktivieren aus. Die Auto-Indizierung für While-Schleifen ist per Voreinstellung deaktiviert.

Die Auto-Indizierung muss beispielsweise deaktiviert werden, wenn Sie nur den letzten Wert des Tunnels benötigen.

Erstellen von 2D-Arrays2D-Arrays werden mit zwei For-Schleifen erstellt, wobei sich eine Schleife in der anderen befindet. Mit der äußeren For-Schleife werden die Zeilenele-mente erzeugt und mit der inneren die Spaltenelemente (vgl. Abbildung 5-8).

Abbildung 5-8. Erstellen eines 2D-Arrays

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B. ClusterMit Clustern besteht die Möglichkeit, Daten unterschiedlichen Typs zu gruppieren. Ein Beispiel für einen Cluster ist der LabVIEW-Fehler-Cluster, der einen booleschen Wert, einen numerischen Wert und einen String ent-hält. Ein Cluster entspricht einem Datensatz oder einer Struktur in befehlsorientierten Programmiersprachen.

Durch Bündeln mehrerer Datenelemente in Clustern werden unübersichtli-che Verbindungen im Blockdiagramm vermieden und die Anzahl der von SubVIs benötigten Anschlüsse im Anschlussfeld verringert sich. Ein Anschlussfeld kann maximal 28 Anschlüsse enthalten. Wenn das Frontpa-nel mehr als 28 Bedien- und Anzeigeelemente enthält, die an ein anderes VI weitergegeben werden sollen, fassen Sie einige als Cluster zusammen und weisen Sie dem Cluster einen Anschluss des Anschlussfelds zu.

Die meisten Cluster im Blockdiagramm sind durch rosafarbene Verbindun-gen und Anschlüsse gekennzeichnet. Fehler-Cluster haben dunkelgelbe Verbindungsmuster und Datentypanschlüsse. Cluster aus Zahlenwerten werden durch ein braunes Verbindungsmuster und Symbol dargestellt. Diese Cluster können mit numerischen Funktionen wie beispielsweise “Addieren” oder “Quadratwurzel” verbunden werden, um eine Rechenope-ration gleichzeitig an allen Cluster-Elementen durchzuführen.

Reihenfolge der Cluster-ElementeObwohl Cluster- und Array-Elemente geordnet sind, müssen Sie alle Ele-mente gleichzeitig mithilfe der Aufschlüsseln-Funktion aufschlüsseln. Mit der Funktion “Nach Namen aufschlüsseln” werden Cluster-Elemente nach ihren Namen aufgeschlüsselt. Bei Verwendung dieser Funktion müssen alle Elemente eine Beschriftung aufweisen. Cluster unterscheiden sich auch durch ihre feste Größe von Arrays. Ein Cluster kann genau wie ein Array als Bedien- oder Anzeigeelement verwendet werden. Ein Cluster kann jedoch immer nur einen Elementtyp (Bedien- oder Anzeigeelement) enthalten.

Erstellen von Cluster-Bedien- und -AnzeigeelementenZur Erzeugung eines Cluster-Elements fügen Sie einen Cluster-Container (vgl. die folgende Abbildung) auf dem Frontpanel ein. Ziehen Sie anschlie-ßend ein Datenobjekt oder Element hinein. Dabei kann es sich um ein numerisches, boolesches, String-, Pfad-, Referenz-, Cluster- oder Array-Element handeln.

Ziehen Sie den Cluster-Container beim Einfügen auf die gewünschte Größe auf.

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Abbildung 5-9. Erstellen von Cluster-Bedienelementen

In Abbildung 5-10 sehen Sie ein Beispiel für einen Cluster mit drei Bedienelementen: einem String-Element, einem booleschen Schalter und einem numerischen Element. Ein Cluster ist entweder ein Bedien- oder ein Anzeigeelement. Er kann nicht sowohl Bedien- als auch Anzeigeelemente enthalten.

Abbildung 5-10. Beispiel für ein Cluster-Bedienelement

Erstellen von Cluster-KonstantenZum Erstellen einer Cluster-Konstante im Blockdiagramm wählen Sie eine solche aus der Palette Funktionen aus, fügen Sie den Cluster-Container in das Blockdiagramm ein und ziehen Sie eine String-, Cluster-, numerische oder boolesche Konstante hinein. Sie können eine Cluster-Konstante für den Vergleich mit einem anderen Cluster oder zum Speichern von Konstanten-daten verwenden.

Wenn sich auf dem Frontpanel ein Cluster-Element befindet und Sie im Blockdiagramm eine Cluster-Konstante mit denselben Elementen erstellen möchten, haben Sie zwei Möglichkeiten: Sie können den Cluster entweder vom Frontpanel in das Blockdiagramm ziehen oder im Blockdiagramm mit der rechten Maustaste auf den Cluster klicken und aus dem Kontextmenü die Option Erstellen»Konstante auswählen.

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Cluster-ElementindexCluster-Elemente haben eine logische Reihenfolge, die in keiner Beziehung zu ihrer Position innerhalb des Containers steht. Das erste Element, das Sie in den Cluster einfügen, ist Element 0, das zweite ist Element 1 und so wei-ter. Wenn Sie ein Element löschen, wird die Nummerierung automatisch angepasst. Der Cluster-Elementindex legt auch fest, in welcher Reihenfolge die Elemente als Anschlüsse in den Funktionen “Elemente bündeln” und “Aufschlüsseln” im Blockdiagramm angezeigt werden. Zur Anzeige und zum Bearbeiten der Reihenfolge der Cluster-Elemente klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Rand des Clusters und wählen Sie aus dem Kon-textmenü die Option Elemente im Cluster neu ordnen aus.

Symbolleiste und Cluster ändern sich wie in Abbildung 5-11 dargestellt.

Abbildung 5-11. Neuordnen des Cluster-Inhalts

Das weiße Kästchen an den Elementen zeigt ihre aktuelle Position im Clus- ter an. Das schwarze Kästchen zeigt die neue Position eines Elements an. Zum Ändern der Position eines Cluster-Elements geben Sie in das Feld Durch Klick setzen auf eine andere Nummer ein und klicken Sie das Ele-ment an. Die Cluster-Position des Elements wird geändert und die Reihenfolge der anderen Elemente entsprechend angepasst. Zum Speichern der Änderungen klicken Sie in der Symbolleiste auf die Schaltfläche OK. Wenn Sie auf die Schaltfläche Abbrechen klicken, werden die ursprüngli-chen Einstellungen wiederhergestellt.

1 Bestätigungsschalt- fläche

2 Abbruchschaltfläche

3 Cursor für Cluster-Elementindex

4 Aktuelle Reihenfolge

5 Neue Reihenfolge

45

1

2

3

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Verwenden von Cluster-FunktionenDie Cluster-Funktionen dienen zum Erzeugen und Bearbeiten von Clustern. Damit sind beispielsweise folgende Arbeitsschritte möglich:

• Extrahieren von einzelnen Elementen aus einem Cluster

• Hinzufügen von einzelnen Elementen zu einem Cluster

• Aufteilen eines Clusters in die einzelnen Elemente

Ein Cluster wird mit der Funktion “Bündeln” erstellt, mit den Funktionen “Bündeln” und “Nach Namen bündeln” bearbeitet und mit den Funktionen “Aufschlüsseln” und “Nach Namen aufschlüsseln” in seine Bestandteile aufgegliedert.

Eine Möglichkeit, die Funktionen “Bündeln”, “Nach Namen bündeln”, “Aufschlüsseln” und “Nach Namen aufschlüsseln” in das Blockdiagramm einzufügen, besteht darin, mit der rechten Maustaste im Blockdiagramm auf einen Cluster-Anschluss zu klicken und die Option Palette Cluster, Klasse, Variant auszuwählen. Die Funktionen “Bündeln” und “Aufschlüsseln” ent-halten automatisch die richtige Anzahl von Anschlüssen. Die Funktionen “Nach Namen bündeln” und “Nach Namen aufschlüsseln” erscheinen mit dem ersten Element im Cluster. Mit dem Positionierwerkzeug können die Funktionen vergrößert werden, so dass auch die anderen Elemente im Clus-ter angezeigt werden.

Zusammenstellen von ClusternMit der Funktion “Bündeln” können Sie nicht nur Cluster erstellen, sondern auch Werte von Cluster-Elementen ändern, ohne neue Werte für alle Ele-mente im Cluster angeben zu müssen. Zum Hinzufügen von Eingängen, ziehen Sie entweder die Funktion mit dem Positionierwerkzeug auf oder klicken Sie mit der rechten Maustaste auf einen Elementanschluss und wäh-len Sie aus dem Kontextmenü die Option Eingang hinzufügen aus.

Abbildung 5-12. Erstellen eines Clusters im Blockdiagramm

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Bearbeiten von ClusternSie müssen nur neue Werte für die Elemente verbinden, die Sie ändern möchten. So enthält der Eingangs-Cluster in Abbildung 5-13 beispielsweise drei Elemente.

Abbildung 5-13. Bearbeiten eines Clusters mit der Funktion “Bündeln”

Wenn Sie den Cluster-Elementindex kennen, können Sie den Wert von Befehl mit der Funktion “Bündeln” ändern, indem Sie die Elemente wie in der Abbildung 5-13 verbinden.

Mit der Funktion “Nach Namen bündeln” können Sie beschriftete Elemente eines bestehenden Clusters ersetzen oder darauf zugreifen. Die Funktion “Nach Namen bündeln” arbeitet ähnlich wie die Funktion “Elemente bün-deln”. Die Cluster-Elemente werden jedoch nicht nach ihrer Reihenfolge, sondern nach ihren Beschriftungen referenziert. Es kann nur auf Elemente mit Beschriftungen zugegriffen werden. Die Anzahl der Eingangsanschlüs-se muss nicht mit der Anzahl der Elemente im Ausgangs-Cluster übereinstimmen.

Klicken Sie mit dem Bedienwerkzeug auf einen Eingangsanschluss und wählen Sie aus dem Pulldown-Menü ein Element aus. Sie können auch mit der rechten Maustaste auf den Eingangsanschluss klicken und im Kontext-menü Objekt auswählen ein Element anklicken.

In Abbildung 5-14 wird die Funktion “Nach Namen bündeln” zum Aktuali-sieren der Werte von Befehl und Funktion mit den Werten von Neuer Befehl und Neue Funktion verwendet.

Abbildung 5-14. Bearbeiten von Clustern mit der Funktion “Nach Namen bündeln”

Die Funktion “Nach Namen bündeln” ist für Datenstrukturen konzipiert, die sich während der Entwicklung ändern können. Wenn Sie einem Cluster ein

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neues Element hinzufügen oder die Reihenfolge seiner Elemente ändern, muss er nicht erneut mit der Funktion “Nach Namen bündeln” verbunden werden, da die Namen auch weiterhin gültig sind.

Aufschlüsseln von ClusternMit der Funktion “Aufschlüsseln” wird ein Cluster in seine Bestandteile aufgegliedert.

Mit der Funktion “Nach Namen aufschlüsseln” werden die Cluster-Ele-mente ausgegeben, deren Namen Sie angegeben haben. Die Anzahl der Ausgangsanschlüsse hängt nicht von der Anzahl der Elemente im Ein-gangs-Cluster ab.

Klicken Sie mit dem Bedienwerkzeug auf einen Ausgangsanschluss und wählen Sie aus dem Pulldown-Menü ein Element aus. Sie können auch mit der rechten Maustaste auf den Ausgangsanschluss klicken und das Element im Kontextmenü Objekt auswählen wählen.

Wenn Sie zum Beispiel die Funktion “Aufschlüsseln” für den in Abbildung 5-15 dargestellten Cluster verwenden, erhält er vier Ausgangs-anschlüsse, die den vier Bedienelementen im Cluster entsprechen. Um den Schalter im Cluster dem dazugehörigen booleschen Anschluss des aufge-schlüsselten Clusters zuzuordnen, müssen Sie den Elementindex des Clusters kennen. In diesem Beispiel sind die Elemente bei 0 beginnend von oben nach unten angeordnet. Wenn Sie die Funktion “Nach Namen auf-schlüsseln” verwenden, können Sie bei einer beliebigen Anzahl von Ausgangsanschlüssen in jeder Reihenfolge namentlich auf einzelne Ele-mente zugreifen.

Abbildung 5-15. “Aufschlüsseln” und “Nach Namen aufschlüsseln”

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Fehler-ClusterIn LabVIEW gibt es einen besonderen Cluster, und zwar den Fehler-Cluster. Über Fehler-Cluster werden Angaben zu Fehlern ausgetauscht. Jeder Feh-ler-Cluster enthält die folgenden Elemente:

• Status ist ein boolescher Wert, der beim Auftreten eines Fehlers TRUE ist.

• Code ist eine Fehlerkennung in Form eines 32-Bit-Integers mit Vorzeichen.

• Quelle ist ein String, der angibt, an welcher Stelle der Fehler aufgetreten ist.

Weitere Informationen zur Verwendung von Fehler-Clustern finden Sie in Lektion 3 (Suchen und Beheben von Fehlern in VIs) in diesem Kurshand-buch und in der LabVIEW-Hilfe unter dem Thema Fehlerbehandlung.

C. TypdefinitionenMit Typdefinitionen können benutzerdefinierte Arrays und Cluster erstellt werden.

Benutzerdefinierte ElementeDie in LabVIEW vorhandenen Bedien- und Anzeigeelemente können um benutzerdefinierte Frontpanel-Elemente erweitert werden. Benutzerdefi-niert bedeutet, dass Sie zu einer Anwendung passende Komponenten der Benutzeroberfläche erstellen, die äußerlich von den Standardelementen abweichen. Die Elemente können auch in ein Verzeichnis oder eine LLB gespeichert und für andere Frontpanel verwendet werden. Sie können auch ein Symbol für das Element erstellen und es der Elemente-Palette hinzufü-gen.

Weitere Informationen zum Erstellen und zur Verwendung von benutzerde-finierten Elementen und Typdefinitionen finden Sie in der LabVIEW-Hilfe unter Erstellen benutzerdefinierter Bedien- und Anzeigeelemente und Typdefinitionen.

Mit dem Element-Editor können Sie Bedien- und Anzeigeelemente benut-zerdefiniert gestalten. So können Sie beispielsweise Größe, Farbe oder relative Position der Komponenten des Bedien- oder Anzeigeelements ändern und Bilder in das Element einfügen.

Zum Aufrufen des Element-Editors gibt es mehrere Möglichkeiten:

• Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ein Frontpanel-Element und wählen Sie Fortgeschritten»Anpassen aus.

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• Markieren Sie ein Bedien- oder Anzeigeelement mit dem Positionier-werkzeug und wählen Sie Bearbeiten»Element anpassen aus.

• Verwenden Sie das Dialogfeld Neu.

Der Element-Editor wird geöffnet und das ausgewählte Frontpanel-Element angezeigt. Der Element-Editor hat einen Bearbeitungs- und einen Anpassungsmodus.

Die Symbolleiste im Element-Editor zeigt an, ob Sie sich im Bearbeitungs- oder Anpassungsmodus befinden. Der Editor wird immer im Bearbeitungs-modus geöffnet. Um zum Anpassungsmodus zu wechseln, klicken Sie auf die Schaltfläche In Anpassungsmodus wechseln. Um zum Bearbeitungs-modus zurück zu wechseln, klicken Sie auf die Schaltfläche In Bearbei-tungsmodus wechseln. Sie können auch durch Wahl der Option Ausfüh-ren»In Anpassungsmodus wechseln oder Ausführen»In Bearbeitungsmodus wechseln zwischen den Modi wechseln.

Im Bearbeitungsmodus des Element-Editors können Sie genau wie im Bear-beitungsmodus des Frontpanels die Größe oder Farbe eines Elements ändern und Optionen aus dem Kontextmenü auswählen.

Im Anpassungsmodus können Sie größere Veränderungen an den Bedien- und Anzeigeelementen vornehmen, das heißt, individuelle Bestandteile der Elemente ändern.

BearbeitungsmodusIm Bearbeitungsmodus können Sie ein Element mit der rechten Maustaste anklicken und genau wie in der LabVIEW-Umgebung dazu Einstellungen vornehmen.

1 Bearbeitungsmodus2 Typdefinitionsstatus3 Text4 Objekte ausrichten

5 Objekte anordnen6 Objektgröße verändern7 Objekte neu ordnen

1 2 3 4 5 6 7

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AnpassungsmodusIm Anpassungsmodus können Sie die Bestandteile des Elements verschie-ben. Eine Übersicht über alle editierbaren Bestandteile finden Sie unter Fenster»Bestandteile anzeigen.

Eine mögliche Anpassung von Elementen ist die Änderung der Typdefini-tion. Sie können ein Element entweder als Element, Typdefinition oder strikte Typdefinition speichern, je nachdem, welche Option unter Typ-Def. Status zu sehen ist. Die Option “Element” entspricht Elementen der Palette Elemente. Sie können ein Element beliebig bearbeiten und kopieren. Dabei werden die individuellen Eigenschaften beibehalten.

Speichern benutzerdefinierter ElementeNach dem Erstellen eines benutzerdefinierten Elements können Sie es zur späteren Nutzung speichern. Elementdateien haben per Voreinstellung die Erweiterung .ctl.

Im Element-Editor können Sie Elemente mit benutzerdefinierten Vorein-stellungen speichern. So können Sie beispielsweise im Element-Editor die Voreinstellungen zu einem Signalverlaufsgraphen ändern, ihn speichern und dann in andere VIs einfügen.

TypdefinitionenEine Typdefinition oder strikte Typdefinition ist eine Datei, in der ein Element definiert ist. Auf diese Weise können Sie ein Bedien- oder Anzei-geelement, das beispielsweise in mehreren VIs vorkommt, in nur einem Arbeitsgang verändern, indem Sie die Datei entsprechend bearbeiten.

Wenn Sie ein benutzerdefiniertes Element in ein VI einfügen, ist dieses nicht mit der Datei verknüpft, in der das Element gespeichert wurde. Jedes Exemplar eines benutzerdefinierten Elements ist eine separate unabhängige Kopie. Änderungen an der Datei mit dem Element wirken sich daher nicht auf VIs aus, in denen eine Kopie des Elements enthalten ist. Wenn Sie ein benutzerdefiniertes Element mit der dazugehörigen Datei verknüpfen möchten, speichern Sie das Element als Typdefinition oder strikte Typdefi-

1 Anpassungsmodus2 Typdefinitionsstatus3 Text4 Objekte ausrichten

5 Objekte anordnen6 Objektgröße verändern7 Objekte neu ordnen

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nition. Alle Exemplare einer Typdefinition oder strikten Typdefinition sind mit der Datei verknüpft, in der sie erzeugt wurden.

Wenn ein benutzerdefiniertes Element als Typdefinition oder strikte Typde-finition gespeichert wird, werden Änderungen daran auf alle Exemplare der Typdefinition übernommen. Das gilt auch für Änderungen an der Darstellung.

Typdefinitionen geben den Datentyp für jedes Exemplar eines benutzerdefi-nierten Elements an. Wird der Datentyp einer Typdefinition geändert, so werden die einzelnen Exemplare automatisch angepasst. Das heißt, der Datentyp der einzelnen Exemplare der Typdefinition wird in jedem VI geän-dert, in dem die Typdefinition vorkommt. Da Typdefinitionen aber nur für den Datentyp gelten, werden lediglich die zum Datentyp gehörenden Werte aktualisiert. Bei numerischen Elementen ist beispielsweise der Wertebe-reich vom Datentyp unabhängig. Daher bestimmen Typdefinitionen für numerische Elemente nicht den Wertebereich der einzelnen Exemplare. Auch der Text in Ringelementen gehört nicht zum Datentyp. Daher hat eine Änderung des Textes in einer Typdefinition keine Auswirkung auf die ein-zelnen Exemplare. Ändern Sie dagegen den Objektnamen in der Typdefinition von Enum-Elementen, so werden die einzelnen Exemplare entsprechend angepasst, da der Objektname Teil des Datentyps ist. Exem-plare einer Typdefinition können eigene Untertitel, Beschriftungen, Beschreibungen, Hinweisstreifen, Standardwerte, Maße und Farben haben. Auch die Komponenten können variieren, z. B. kann anstelle eines Dreh-schalters ein Schieberegler genutzt werden.

Wenn Sie den Datentyp einer Typdefinition ändern, wird der Standardwert aller Exemplare nach Möglichkeit der Typdefinition entsprechend ange-passt. Wenn der Datentyp in einen inkompatiblen Typ geändert wird (z. B. beim Ersetzen eines numerischen Elements durch ein String-Element) kann der alte Standardwert nicht beibehalten werden. Wird der Datentyp einer Typdefinition geändert und der neue Datentyp ist nicht mit der vorherigen Typdefinition kompatibel, wird der Standardwert der Exemplare des Ele-ments auf den Wert gesetzt, den Sie in der *.ctl-Datei angeben. Wenn Sie keinen Wert angeben, wird automatisch der Standardwert des Datentyps verwendet. Wenn beispielsweise eine Typdefinition von “numerisch” in “String” geändert wird, ersetzt LabVIEW alle mit dem numerischen Daten-typ zusammenhängenden Standardwerte durch leere Strings.

Strikte TypdefinitionenBei einer strikten Typdefinition sind in Bezug auf die Eigenschaften des Ele-ments mit Ausnahme des Untertitels, der Beschriftung, Beschreibung, des Hinweisstreifens und des Standardwerts keine Abweichungen von der Typ-definition möglich. Wie auch bei normalen Typdefinitionen ist der Datentyp einer strikten Typdefinition überall gleich. Durch strikte Typdefinitionen

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werden auch andere Einstellungen bestimmt, zum Beispiel die Bereichsprü-fung bei numerischen Elementen oder der Text in Ringelementen. Die einzigen für strikte Typdefinitionen verfügbaren VI-Server-Eigenschaften sind solche, die das Erscheinungsbild betreffen, z. B. “sichtbar”, “deakti-viert”, “Tastaturfokus”, “blinkend”, “Position” oder “Begrenzungen”.

Ein Exemplar einer strikten Typdefinition kann nur von der automatischen Aktualisierung ausgeschlossen werden, wenn die Verknüpfung zwischen Exemplar und strikter Typdefinition entfernt wird.

Mit Typdefinitionen und strikten Typdefinitionen wird aus einem Cluster mit mehreren Elementen ein benutzerdefiniertes Element erstellt. Wenn Sie ein neues Element hinzufügen und damit an jedes SubVI einen neuen Wert übergeben möchten, können Sie das neue Element zum Cluster hinzufügen. Auf diese Weise müssen Sie es nicht auf jedem Frontpanel der einzelnen SubVIs einfügen und neue Verbindungen herstellen.

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1. Sie können Arrays aus Arrays erstellen.

a. Richtig

b. Falsch

2. Sie haben eine For-Schleife mit zwei Eingangs-Arrays. An beiden Tun-neln ist die Auto-Indizierung aktiviert. Das eine Array hat zehn Elemente, das andere fünf. Der Zählanschluss ist mit dem Wert 7 ver-bunden (vgl. Abbildung 5-16). Welchen Wert hat die Iterationsanzeige nach der Ausführung des VIs?

Abbildung 5-16. Welchen Wert hat die Iterationsanzeige?

3. Sie passen ein Element benutzerdefiniert an, wählen aus dem Pull-down-Menü Elementtyp die Option Element aus und speichern das Element als *.ctl-Datei. Anschließend verwenden Sie ein Exemplar des benutzerdefinierten Elements auf dem Frontpanel. Wenn Sie die *.ctl-Datei öffnen und das Element bearbeiten, ändert sich dann das Element auf dem Frontpanel?

a. Ja

b. Nein

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4. Sie geben Werte zur Beschreibung eines Kreises ein. Dabei handelt es sich um (x,y)-Koordinaten und den Radius. Die Werte haben eine Genauigkeit von zwei Stellen nach dem Komma. In Zukunft benötigen Sie möglicherweise noch die Farbe des Kreises (Ganzzahl). Wie sollte der Kreis auf dem Frontpanel dargestellt werden?

a. In Form dreier verschiedener Bedienelemente für die zwei Koordi-naten und den Radius.

b. In Form eines Clusters aus allen Werten.

c. In Form eines benutzerdefinierten Elements, das einen Cluster enthält.

d. In Form einer Typdefinition, die einen Cluster enthält.

e. In Form eines Arrays aus drei Elementen.

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1. Sie können Arrays aus Arrays erstellen.

a. Richtig

b. Falsch

Sie können ein Array nicht in einen Array-Container ziehen. Sie können aber zweidimensionale Arrays erstellen.

2. Sie haben eine For-Schleife mit zwei Eingangs-Arrays. An beiden Tun-neln ist die Auto-Indizierung aktiviert. Das eine Array hat zehn Elemente, das andere fünf. Der Zählanschluss ist mit dem Wert 7 ver-bunden (vgl. Abbildung). Welchen Wert hat die Iterationsanzeige nach der Ausführung des VIs?

Abbildung 5-17. Welchen Wert hat die Iterationsanzeige?

Iterationswert = 4

Die Array-Größe wird nie überschritten. Auf diese Weise wird Program-mierfehlern vorgebeugt. Die Mathematikfunktionen in LabVIEW arbeiten genauso. Wenn Sie ein Array mit 10 Elementen mit dem x-Ein-gang der Funktion “Addieren” und ein Array mit 5 Elementen mit dem y-Eingang verbinden, wird ein Array mit 5 Elementen ausgegeben.

Die Schleife läuft zwar 5 Mal durch, aber die Iterationen beginnen immer bei Null. Die Iterationsanzeige hat daher den Wert 4.

3. Sie passen ein Element benutzerdefiniert an, wählen aus dem Pull-down-Menü Elementtyp die Option Element aus und speichern das Element als *.ctl-Datei. Anschließend verwenden Sie ein Exemplar des benutzerdefinierten Elements auf dem Frontpanel. Wenn Sie die *.ctl-Datei öffnen und das Element bearbeiten, ändert sich dann das Element auf dem Frontpanel?

a. Ja

b. Nein

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4. Sie geben Werte zur Beschreibung eines Kreises ein. Dabei handelt es sich um (x,y)-Koordinaten und den Radius. Die Werte haben eine Genauigkeit von zwei Stellen nach dem Komma. In Zukunft benötigen Sie möglicherweise noch die Farbe des Kreises (Ganzzahl). Wie sollte der Kreis auf dem Frontpanel dargestellt werden?

a. In Form dreier verschiedener Bedienelemente für die zwei Koordi-naten und den Radius.

b. In Form eines Clusters aus allen Werten.

c. In Form eines benutzerdefinierten Elements, das einen Cluster enthält.

d. In Form einer Typdefinition, die einen Cluster enthält.

e. In Form eines Arrays aus drei Elementen.

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6Verwalten von Ressourcen

Sie haben bereits gelernt, wie Daten erfasst und angezeigt werden, aber in der Regel ist auch das Speichern von Daten wichtiger Bestandteil von Pro-jekten. Sie haben ebenfalls gelernt, wie Sie mit Hilfe des Measurement & Automation Explorers Hardware einrichten und konfigurieren. In dieser Lektion erfahren Sie mehr zum Speichern von Daten, Programmieren einer einfachen DAQ-Applikation mit Hilfe der DAQmx-API und Steuern eines Messgeräts mit Hilfe der VISA-API und Gerätetreibern in LabVIEW.

InhaltA. Prinzip der Datei-I/O

B. Prinzip der High-Level-Datei-I/O

C. Prinzip der Low-Level-Datei-I/O

D. DAQ-Programmierung

E. Programmierung der Gerätesteuerung

F. Verwenden von Gerätetreibern

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Lektion 6 Verwalten von Ressourcen


A. Prinzip der Datei-I/ODas Übertragen von Daten in und aus Dateien wird als “Datei-I/O” bezeichnet.

Zur Datei-I/O gehören in der Regel folgende Schritte:

1. Eine Datei wird erstellt oder geöffnet. Nach dem Öffnen erhält die Datei eine eindeutige Kennung (Referenz), mit der auf die Datei verwiesen wird.

2. Mit der Funktion oder dem VI zur Datei-I/O werden Daten geladen und gespeichert.

3. Die Datei wird geschlossen.

Abbildung 6-1. Typische Schritte der Datei-I/O

DateiformateLabVIEW arbeitet mit Binär-, ASCII-, LVM- und TDMS-Dateien.

• Binär – Liegt allen anderen Dateiformaten zugrunde.

• ASCII – Ist ein spezieller Typ von Binärdateien und gilt als Standard-format der meisten Anwendungen. Das Format besteht aus einer Folge von ASCII-Codes. ASCII-Dateien werden auch Textdateien genannt.

• LVM – Datei mit LabVIEW-Messdaten (*.lvm). Ist eine durch Tabu-latoren gegliederte Textdatei, die mit einem Tabellenkalkulations- oder Textverarbeitungsprogramm geöffnet werden kann. In einer *.lvm-Datei sind Angaben zu den Messwerten enthalten, zum Beispiel Datum und Zeit der Erzeugung der Daten. Dieses Dateiformat ist eine besondere Art von ASCII-Datei und wurde speziell für LabVIEW entwickelt.

• TDMS – Ist eine spezielle Art von Binärdatei, die für Produkte von National Instruments entwickelt wurde. TDMS-Dateien setzen sich aus zwei Dateien zusammen, und zwar einer Binärdatei mit den Messwerten und dazugehörigen Angaben sowie einer binären Indexdatei mit zusam-mengefassten Angaben zu allen Attributen und Zeigern in der Binärdatei.

1 Datei öffnen2 Aus Datei lesen/In Datei schreiben

3 Datei schließen4 Auf Fehler prüfen

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In diesem Kurs erlernen Sie das Erstellen von Textdateien (ASCII-Dateien). Dateien im Textformat sollten immer dann verwendet werden, wenn Daten anderen Benutzern oder Applikationen zur Verfügung gestellt werden sol-len, Festplattenspeicherplatz und Geschwindigkeit der Datei-I/O nicht von Bedeutung sind, Lese- und Schreibzugriffe regelmäßig erfolgen oder die numerische Genauigkeit keine Rolle spielt.

Sie haben in Lektion 2, Bedienung von LabVIEW, mit einer LVM-Datei gearbeitet. Weitere Informationen zu Binär- und TDMS-Dateien finden Sie in der LabVIEW-Hilfe oder im Kurs LabVIEW-Grundlagen 2.

LabVIEW-DatenverzeichnisIm Standardverzeichnis LabVIEW Data können von LabVIEW erzeugte Dateien gespeichert werden, z. B. *.lvm- oder *.txt-Dateien. Der Ordner LabVIEW Data wird im Standardverzeichnis Ihres Betriebssystems ange-legt und soll Ihnen dabei helfen, von LabVIEW ausgegebene Daten zu organisieren und einfach wiederzufinden. Die vom Express-VI “Messwerte in Datei schreiben” erzeugten *.lvm-Dateien werden per Voreinstellung in diesem Ordner gespeichert. Das VI “Messwerte aus Datei lesen” arbeitet ebenfalls standardmäßig mit diesem Ordner. Die Konstante “Stan-dard-Datenverzeichnis” und die gleichnamige Eigenschaft verweisen per Voreinstellung auf das Verzeichnis LabVIEW Data.

Zum Festlegen eines anderen Standardverzeichnisses klicken Sie auf Werk-zeuge»Optionen und wählen Sie unter Kategorie die Option Pfade aus. Das Standarddatenverzeichnis ist nicht mit dem Standardverzeichnis zu ver-wechseln, in dem neue VIs, benutzerdefinierte Elemente, VI-Vorlagen oder andere von Ihnen erstellte LabVIEW-Komponenten gespeichert werden.

B. Prinzip der High-Level-Datei-I/OManche Datei-I/O-VIs führen alle drei Schritte eines Datei-I/O-Prozesses aus: 1.) Öffnen, 2.) Schreiben/Lesen und 3.) Schließen der Datei. Wenn ein VI alle drei Schritte ausführt, wird es als High-Level-VI bezeichnet. Aller-dings sind diese VIs unter Umständen weniger effizient als Low-Level-VIs und -Funktionen, die für einzelne Teile des Prozesses erstellt wurden. Zum Übertragen von Werten in eine Datei mittels einer Schleife sind die Low-Level-VIs besser geeignet. Wenn Daten in einem Vorgang in eine Datei geschrieben werden sollen, bieten sich dagegen die High-Level-VIs an.

LabVIEW enthält folgende High-Level-VIs zur Datei-I/O:

• In Tabellenkalkulationsdatei schreiben – Wandelt ein 2D- oder 1D-Array aus Fließkommazahlen mit doppelter Genauigkeit in einen Text-String um und überträgt diesen entweder in eine neue Byte-stream-Datei (ASCII-Datei) oder hängt ihn an eine vorhandene Datei

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an. Sie können die Daten auch transponieren. Vor dem Schreiben der Daten öffnet das VI die Datei oder erstellt eine neue Datei und schließt diese anschließend wieder. Die von diesem VI erstellte Textdatei kann von den meisten Tabellenkalkulationsprogrammen gelesen werden.

• Aus Tabellenkalkulationsdatei lesen – Liest aus einer Textdatei mit Zahlenwerten beginnend am angegebenen Zeichen-Offset eine festge-legte Anzahl von Zeilen aus und konvertiert die Daten in ein 2D-Array aus Fließkommazahlen doppelter Genauigkeit. Die Datei wird vor dem Lesevorgang geöffnet und anschließend wieder geschlossen. Mit diesem VI können auch im Textformat gespeicherte Tabellenkalkulationsda-teien ausgelesen werden.

• Messwerte in Datei schreiben – Ein Express-VI, mit dem Daten in eine Textdatei für Messwerte (*.lvm) oder eine Binärdatei für Messwerte (*.tdms) geschrieben werden. Sie können angeben, in welchem Datei-format (*.lvm oder *.tdms) und mit welcher optischen Aufteilung die Daten gespeichert werden sollen.

• Messwerte aus Datei lesen – Ein Express-VI, mit dem Daten aus einer Textdatei für Messwerte (*.lvm) oder einer Binärdatei für Messwerte (*.tdms) gelesen werden. Sie können den Dateinamen, das Dateifor-mat und die Abschnittsgröße angeben.

Tipp Da die Funktionen “Öffnen” und “Schließen” nur jeweils einmal ausgeführt werden müssen, sollten diese VIs nicht in Schleifen verwendet werden.

C. Prinzip der Low-Level-Datei-I/ODie VIs und Funktionen zur Low-Level-Datei-I/O führen nur jeweils einen Teil des Datei-I/O-Prozesses aus. So gibt es beispielsweise jeweils eine Funktion zum Öffnen, Auslesen und Schließen einer ASCII-Datei. Nutzen Sie Low-Level-Funktionen, wenn die Datei-I/O innerhalb einer Schleife durchgeführt wird.

Datenträger-Streaming mit Low-Level-FunktionenMit den Datei-I/O-Funktionen ist auch Datenträger-Streaming möglich, wodurch Speicherressourcen durch selteneres Öffnen und Schließen einge-spart werden. Das Datenträger-Streaming ist ein Verfahren, bei dem Dateien während mehrerer Schreiboperationen (beispielsweise in einer Schleife) geöffnet bleiben.

Wenn Sie ein Pfadelement oder eine Konstante mit der Funktion “In Textdatei schreiben”, “In Binärdatei schreiben” oder dem VI “In Tabellenkalkulations-datei schreiben” verbinden, kommt bei jedem Ausführen der Funktion oder des VIs das Öffnen und Schließen hinzu. VIs arbeiten jedoch oft schneller, wenn häufiges Öffnen und Schließen der Datei vermieden wird.

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Damit dieselbe Datei nicht immer wieder geöffnet und geschlossen wird, muss eine Referenz auf die Datei in die Schleife geleitet werden. Wenn Sie eine Datei öffnen, die Kommunikation mit einem Gerät beginnen oder eine Netzwerkverbindung herstellen, erstellt LabVIEW eine dazugehörige Refe-renz. Bei allen Operationen, die Sie mit geöffneten Dateien, Geräten oder Netzwerkverbindungen ausführen, dienen diese Referenzen zur Erkennung des Objekts.

Die Vorteile des Datenträger-Streamings sind in den Abbildungen 6-2 und 6-3 dargestellt. In Abbildung 6-2 muss das VI die Datei in jeder Itera-tion der Schleife öffnen und schließen. Beim Beispiel in Abbildung 6-3 wird die Häufigkeit des Öffnens und Schließens durch Datenträger-Streaming reduziert. Durch einmaliges Öffnen der Datei vor dem Beginn des ersten Schleifendurchlaufs und Schließen der Datei nach dem Ende des letzten Schleifendurchlaufs werden in jeder Iteration zwei Dateioperationen eingespart.

Abbildung 6-2. Beispiel ohne Datenträger-Streaming

Abbildung 6-3. Beispiel mit Datenträger-Streaming

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D. DAQ-ProgrammierungSie haben bereits Vorwissen zu Messwandlern, Signalen, DAQ-Gerätekon-figurationen und MAX. Nun erfahren Sie mehr zur Verwendung von LabVIEW zum Entwickeln einer Applikation zur Datenerfassung. NI-DAQmx unterstützt LabVIEW und andere Softwarepakete. In diesem Kurs wird aber nur die Entwicklung von DAQ-Applikationen mit LabVIEW erklärt.

DAQmx-NamenselementeDie Palette “DAQmx-Namenselemente” enthält Bedienelemente für Task-name, Kanalname, physikalischen Kanal, Anschluss, Skalierungsname, Gerätenummer und Switch. Sie können diese Bedienelemente auch über einen Rechtsklick auf den entsprechenden Eingangsanschluss eines DAQmx-VIs und Auswahl von Erstellen»Bedienelement erstellen. Wei-tere Informationen zu diesen Bedienelementen finden Sie in der Hilfe zu NI-DAQmx.

DAQmx-VIs zur DatenerfassungVerwenden Sie die NI-DAQmx-VIs und die NI-DAQ-Hardware zur Ent-wicklung von Datenerfassungs- und Steuerapplikationen. Eine vollständige Übersicht über die von NI-DAQmx unterstützten Geräte finden Sie in der Anleitung Erste Schritte mit NI-DAQ oder in der NI-DAQmx Readme.

Auf der Palette “DAQmx - Datenerfassung” befinden sich die folgenden Konstanten und VIs.

Konstanten• “DAQmx-Taskname” – Führt alle Tasks auf, die mit dem DAQ-Assi-

stenten erstellt und gespeichert worden sind. Damit nur bestimmte Tasks auswählbar oder bestimmte Eingaben möglich sind, klicken Sie die

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Konstante mit der rechten Maustaste an und wählen Sie aus dem Kon-textmenü die Option “I/O-Namen filtern” aus.

• “DAQmx-Globaler Kanal” – Führt alle globalen Kanäle auf, die mit dem DAQ-Assistenten erstellt und gespeichert worden sind. Klicken Sie auf das Element und wählen Sie “Durchsuchen” zur Auswahl mehrerer Kanäle aus. Damit nur bestimmte Kanäle auswählbar oder bestimmte Eingaben möglich sind, klicken Sie die Konstante mit der rechten Maus-taste an und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option “I/O-Namen filtern” aus.

VIs• VI “DAQmx - Virtuellen Kanal erzeugen” – Erstellt einen virtuellen

Kanal oder eine Gruppe virtueller Kanäle und fügt sie einem Task hinzu. Die Instanzen dieses polymorphen VIs entsprechen der Funktion des Kanals, z. B. Erfassung analoger Signale, Ausgabe digitaler Signale oder zählergestützte Signalausgabe; der Messung oder Signalerzeu-gung, z. B. Temperaturmessung, Spannungserzeugung oder Ereigniszählung; und manchmal dem zu verwendenden Sensor, z. B. Thermoelement oder RTD zur Temperaturmessung.

Mit dieser Funktion werden die gleichen Einstellungen vorgenommen wie bei der Konfiguration im MAX während der Erstellung eines virtu-ellen Kanals. Verwenden Sie diese Funktion, wenn der Benutzer Ihres Programms die physikalischen Kanäle periodisch ändert aber keine anderen wichtigen Einstellungen, wie z. B. die Schaltungsart oder die verwendete benutzerspezifische Skalierung. Erstellen Sie ein Element “Physikalische Kanäle” durch einen Rechtsklick auf den Eingang “Physikalische Känale” und Auswahl von Erstellen»Konstante. Mit Hilfe des Pulldown-Menüs “Physikalischer Kanal” können Sie die Gerätenummer des DAQ-Geräts sowie den tatsächlichen physikalischen Kanal festlegen, mit dem Ihr Signal verbunden ist.

• VI “DAQmx - Lesen” – Liest Samples vom angegebenen Task oder von angegebenen Kanälen. Die Instanzen dieses polymorphen VIs bestim-men, in welchem Format Samples ausgegeben werden sollen, das heißt, ob nur ein einzelnes Sample oder mehrere Samples gleichzeitig gelesen oder ein oder mehrere Kanäle abgefragt werden sollen. Sie können eine Instanz durch einen Rechtsklick auf das VI und Auswahl von “Typ aus-wählen” auswählen, um zusätzliche Konfigurationsoptionen für Lesevorgänge festzulegen.

• VI “DAQmx - Schreiben” – Schreibt Samples in den angegebenen Task oder in die angegebenen Kanäle. Dieses VI ist polymorph und für unter-schiedliche Sample-Formate geeignet. Außerdem kann ausgewählt werden, ob nur ein oder mehrere Samples geschrieben werden sollen und ob das VI für einen oder mehrere Kanäle gelten soll. Sie können eine Instanz durch einen Rechtsklick auf das VI und Auswahl von “Typ

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auswählen” auswählen, um zusätzliche Konfigurationsoptionen für Schreibvorgänge festzulegen.

• VI “DAQmx - Warten bis beendet” – Wartet auf die Fertigstellung der Messung oder Signalerzeugung. Mit diesem VI können Sie sicherstel-len, dass die angegebene Operation abgeschlossen ist, bevor der Task beendet wird.

• VI “DAQmx - Timing” – Konfiguriert die Anzahl der zu erfassenden oder erzeugenden Samples und erstellt bei Bedarf einen Puffer. Die Instanzen dieses polymorphen VIs entsprechen der für diesen Task gel-tenden Art des Timings.

• VI “DAQmx - Trigger” – Konfiguriert die Triggerung für den Task. Die Instanzen dieses polymorphen VIs entsprechen dem zu konfigurieren-den Trigger und Trigger-Typ.

• VI “DAQmx - Task starten” – Wechselt in den Ausführungszustand des Tasks und beginnt mit der Messung oder Signalerzeugung. Die Verwen-dung dieses VIs ist für einige Applikationen notwendig und für andere optional.

• VI “DAQmx - Task stoppen”– Stoppt den Task und wechselt in den Zustand, in dem sich der Task vor Ausführung des VIs “DAQmx - Task starten” oder “DAQmx - Schreiben” befand, wenn der Eingang “Auto-start” des VIs auf TRUE gesetzt wurde.

• VI “DAQmx - Task zurücksetzen”– Setzt den Task zurück. Vor dem Löschen stoppt das VI ggf. den Task und gibt alle vom Task reservierten Ressourcen frei. Wenn Sie den Task dann noch einmal benötigen, müs-sen Sie ihn erneut erstellen.

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E. Programmierung der GerätesteuerungVISA ist eine High-Level-API, die Low-Level-Treiber aufruft. VISA arbei-tet mit computergestützten Messsystemen sowie Geräten mit VXI-, GPIB- und serieller Schnittstelle und ruft je nach Gerätetyp die entsprechenden Treiber auf. Beachten Sie bei der Fehlersuche, dass es sich bei einem schein-baren VISA-Problem auch um ein Installationsproblem bei einem der von VISA aufgerufenen Treiber handeln kann.

In LabVIEW stellt VISA eine Bibliothek mit Funktionen zur Kommunika-tion mit Geräten (GPIB, VXI oder seriell) und computergestützten Messsystemen dar. Zur Programmierung eines Geräts benötigen Sie keine separaten I/O-Paletten. Bei einigen Geräten können Sie beispielsweise den Schnittstellentyp auswählen. Wenn der LabVIEW-Gerätetreiber mit den Funktionen der Palette Instrumenten-I/O»GPIB erstellt wurde, funktio-nieren diese Gerätetreiber-VIs bei einem Instrument mit serieller Schnittstelle nicht. Dieses Problem wird bei VISA durch universelle Funk-tionen gelöst, mit denen alle Schnittstellentypen arbeiten. Viele LabVIEW-Gerätetreiber kommunizieren daher mit VISA.

Terminologie der VISA-ProgrammierungDie folgende Terminologie ähnelt der der Gerätetreiber-VIs:

• Ressourcen – Alle Geräte im System einschließlich serieller und paral-leler Ports.

• Session – Muss für jede Ressource einzeln begonnen werden, damit mit der Ressource kommuniziert werden kann (ähnlich wie bei einem Kom-munikationskanal). Beim Beginn einer Session für eine Ressource wird eine VISA-Session-Nummer ausgegeben, die als eindeutige Kennung (Referenz) für das Gerät dient. Diese Nummer müssen Sie bei allen fol-genden VISA-Operationen verwenden.

• Gerätedeskriptor – Genauer Name der Ressource. Der Deskriptor legt den Schnittstellentyp (GPIB, VXI, ASRL), die Adresse des Geräts (logi-sche Adresse bzw. Primäradresse) und den Typ der VISA-Session (INSTR bzw. Ereignis) fest.

Der Deskriptor entspricht in etwa einer Telefonnummer, die Ressource der Person, mit der Sie sprechen möchten, und die Session der Telefonleitung. Bei jedem Anruf wird eine Leitung belegt. Ein Kreuzen der Leitungen führt zu einem Fehler. In Tabelle 6-1 finden Sie die richtige Syntax für den Gerätedeskriptor.

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Sie können anstelle des Deskriptors einen Alias für das Gerät verwenden, den Sie im MAX festlegen.

Die am häufigsten genutzten VISA-Funktionen sind “VISA: Schreiben” und “VISA: Lesen”. Bei den meisten Geräten muss zunächst ein Befehl oder eine Anfrage an das Gerät gesendet werden, bevor Rückmeldungen des Geräts empfangen werden können. Nach der Funktion “VISA: Schreiben” folgt daher in der Regel die Funktion “VISA: Lesen”. Die Funktionen “VISA: Schreiben” und “VISA: Lesen” sind in Bezug auf die Datenübertra-gung universell (arbeiten also sowohl mit GPIB- als auch mit seriellen Schnittstellen). Da bei der seriellen Kommunikation jedoch zusätzliche Parameter zu konfigurieren sind, müssen Sie die Kommunikation über seri-elle Anschlüsse mit dem VI “VISA: Seriellen Port konfigurieren” starten.

VISA und serieller PortMit dem VI “VISA: Seriellen Port konfigurieren” wird die durch VISA-Ressourcenname bezeichnete Schnittstelle den Einstellungen ent-sprechend initialisiert. Timeout bestimmt den Timeout-Wert für die serielle Kommunikation. Baudrate, Datenbits, Parität und Ablaufsteuerung sind die für den seriellen Port anzugebenden Parameter. Mit den Clustern Fehler (Eingang) und Fehler (Ausgang) wird der Fehlerstatus des VIs mit anderen VIs und Funktionen ausgetauscht.

In Abbildung 6-4 sehen Sie, wie die Identifikationsabfrage *IDN? an ein Gerät am seriellen COM2-Port gesendet wird. Das VI “VISA: Seriellen Port konfigurieren” eröffnet die Kommunikation mit COM2 und setzt den Anschluss auf 9600 Baud, 8 Datenbits, ungerade Parität, ein Stoppbit und XON/XOFF-Handshaking. Danach wird mit der Funktion “VISA: Schrei-ben” der Befehl an das Gerät gesendet. Mit der Funktion “VISA: Lesen” werden bis zu 200 Bytes in den Lesepuffer geladen und der Fehlerstatus wird vom VI “Einfacher Fehlerbehandler” geprüft.

Tabelle 6-1. Syntax für verschiedene Geräteschnittstellen

Schnittstelle Syntax

Asynchron, seriell ASRL[Gerät][::INSTR]

GPIB GPIB[Gerät]::Primäradresse[::Sekundäradresse] [::INSTR]

VXI-Gerät über Embedded- bzw. MXIbus-Controller

VXI[Gerät]::logische VXI-Adresse[::INSTR]

GPIB-VXI-Controller GPIB-VXI[Gerät][::primäre GPIB-VXI-Adresse]::logische VXI-Adresse[::INSTR]

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Abbildung 6-4. Beispiel zur Konfiguration eines seriellen Ports mit VISA

Hinweis Der parallele Port kann auch mit den VIs und Funktionen auf der Palette Seriell angesteuert werden. Dazu muss nur ein VISA-Ressourcenname als LPT-Port festgelegt werden. So könnten Sie z. B. im MAX für LPT1 den VISA-Ressourcennamen ASRL10::INSTR festlegen.

F. Verwenden von GerätetreibernStellen Sie sich folgende Situation vor: Sie haben ein LabVIEW-VI zur Kommunikation mit einem bestimmten Oszillographen erstellt. Leider funktioniert der Oszillograph nicht mehr und muss ersetzt werden. Das Modell wird allerdings nicht mehr hergestellt. Sie haben sich für einen Oszillographen eines anderen Herstellers entschieden, aber Ihr VI funktio-niert nicht mit diesem Gerät. Deshalb müssen Sie das VI ändern.

Wenn Sie mit einem Treiber arbeiten, enthält dieser alle gerätespezifischen Befehle. Daher müssen Sie beim Austausch der Geräte nur die Treiber-VIs durch die VIs für das neue Gerät ersetzen, wodurch sich der Aufwand stark reduziert. Durch Gerätetreiber können Applikationen einfacher an neue Bedingungen angepasst werden, da die Bibliothek der Treiber alle erforder-lichen Befehle enthält. Die Applikation kann daher einfacher an neue Geräte angepasst werden, da der Treiber bereits den gesamten gerätespezifischen Programmcode enthält.

Prinzip der GerätetreiberEin LabVIEW-Plug-and-Play-Treiber besteht aus mehreren VIs zur Steue-rung programmierbarer Geräte. Jedes VI steht für einen Arbeitsschritt des Geräts (z. B. Konfiguration des Geräts, Triggerung, Abfragen von Messer-gebnissen). Mit Treibern für Messgeräte wird der Einstieg in die Steuerung von Messgeräten mit dem PC vereinfacht. Außerdem lassen sich durch die Treiber Entwicklungszeit und damit Kosten sparen, da keine gerätespezifi-schen Programmierprotokolle erlernt werden müssen. Gut dokumentierte Open-Source-Gerätetreiber können einfach geändert werden, um schneller oder effektiver zu arbeiten. Durch ihren modularen Aufbau lassen sich Trei-ber außerdem problemlos benutzerspezifisch anpassen.

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Suchen nach GerätetreibernDie meisten LabVIEW-Treiber für Plug-and-Play-Geräte können mit der Suchmaschine für NI-Gerätetreiber gesucht werden. Die Suchmaschine für NI-Gerätetreiber kann von LabVIEW aus geöffnet werden. Wählen Sie dazu Werkzeuge»Instrumentierung»Gerätetreiber suchen oder Hilfe»Gerätetreiber suchen. Zur Suche nach Treibern wird eine Verbindung mit ni.com hergestellt. Wenn Sie einen Gerätetreiber installieren, wird der NI-Suchmaschine für Beispiele ein Beispielprogramm mit dem Treiber hinzugefügt.

Beispiel für ein Gerätetreiber-VIDas VI in Abbildung 6-5 initialisiert das digitale Agilent-Multimeter 34401 (HP 34401), wählt anhand eines Konfigurations-VIs eine Auflösung und einen Messbereich aus, wählt die Funktion aus, aktiviert oder deaktiviert die automatische Bereichsauswahl, fragt mit einem Daten-VI einen Messwert ab, beendet die Kommunikation mit dem Gerät und fragt den Fehlerstatus ab. Alle Applikationen mit Gerätetreibern sind ähnlich aufgebaut. Sie ent-halten nacheinander eine Funktion zur Initialisierung und Konfiguration des Geräts, zur Datenerfassung und zum Schließen der Session.

Abbildung 6-5. Beispiel zum digitalen Agilent-Multimeter 34401

In der Abbildung sehen Sie ein Beispielprogramm, das nach Installation des LabVIEW-Plug-and-Play-Treibers für das Agilent-Multimeter 34401 in der NI-Suchmaschine für Beispiele angezeigt wird.

Viele programmierbare Geräte haben eine große Anzahl an Funktionen und Modi. Bei einer solchen Komplexität ist ein einheitliches Programmiermo-dell notwendig, das sowohl den Entwicklern der Treiber als auch den Benutzern hilft, die Applikationen mit den Treibern erstellen. Das LabVIEW-Plug-and-Play-Treibermodell enthält Richtlinien für die äußere und innere Struktur der Treiber. Die äußere Struktur zeigt, wie der Treiber mit dem Benutzer und anderen Software-Komponenten im System inter-agiert. Die innere Struktur zeigt den internen Aufbau des Treibermoduls.

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Zur Arbeit mit dem Treiber gibt es in der Regel entweder eine API oder eine Benutzeroberfläche. Die Benutzeroberfläche wird entweder für Tests oder zur Bedienung des Treibers durch den Benutzer verwendet. Die API befin-det sich in LabVIEW. Die Abstraktionsebene, über die der Treiber mit dem Messgerät kommuniziert, ist VISA.

Intern sind die VIs eines Treibers in sechs Kategorien unterteilt. Die Kate-gorien sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

Kategorie Beschreibung

Initialisieren Mit dem VI “Initialisieren” wird eine Verbindung mit dem Messgerät hergestellt und der Datenaus-tausch getestet. Dieses VI wird als erstes aufgerufen.

Konfigurieren Mit den Konfigurations-VIs werden die Arbeits-schritte festgelegt, die das Messgerät ausführen soll. Nach Aufruf dieser VIs können Sie mit dem Gerät eine Messung durchführen oder Signale ausgeben.

Aktion/Status Aktions-/Status-VIs senden Befehle an das Gerät (z. B. zum Auslösen eines Triggers) oder fragen den Status des Geräts oder ausstehender Operationen ab.

Daten Mit den Daten-VIs werden Daten mit dem Gerät ausgetauscht.

Utility Mit Utility-VIs werden Arbeitsschritte ausgeführt, die eine ordnungsgemäße Funktionsweise des Geräts gewährleisten, z. B. Zurücksetzen oder Selbsttest.

Schließen Mit dem VI “Schließen” wird die Verbindung zwi-schen Software und Gerät beendet. Dieses VI wird zuletzt aufgerufen.

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1. Ein kontinuierlich laufendes Testprogramm überträgt die Ergebnisse aller Tests, die innerhalb einer Stunde ablaufen, in eine Datei. Sollten Sie bei Bedenken bezüglich der Ausführungsgeschwindigkeit Ihres Pro-gramms mit Low- oder High-Level-VIs zur Datei-I/O arbeiten?

a. Low-Level-VIs zur Datei-I/O

b. High-Level-VIs zur Datei-I/O

2. Welches Format sollte die Datei haben, wenn Sie sich den Inhalt der Datei in einem Texteditor wie Notepad anschauen möchten?

a. ASCII

b. TDMS

3. Wie wird der grundlegende Datenfluss der DAQmx-Programmierung ausgedrückt?

a. Task erstellen»Task konfigurieren»Daten erfassen/erzeugen»Task starten

b. Daten erfassen/erzeugen»Task starten»Task zurücksetzen

c. Task starten»Task erstellen»Task konfigurieren»Daten erfas-sen/erzeugen»Task zurücksetzen

d. Task erstellen»Task konfigurieren»Task starten»Daten erfas-sen/erzeugen»Task zurücksetzen

4. VISA ist eine High-Level-API, die Low-Level-Treiber aufruft.

a. Richtig

b. Falsch

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1. Ein kontinuierlich laufendes Testprogramm überträgt die Ergebnisse aller Tests, die innerhalb einer Stunde ablaufen, in eine Datei. Sollten Sie bei Bedenken bezüglich der Ausführungsgeschwindigkeit Ihres Pro-gramms mit Low- oder High-Level-VIs zur Datei-I/O arbeiten?

a. Low-Level-VIs zur Datei-I/O

b. High-Level-VIs zur Datei-I/O

2. Welches Format sollte die Datei haben, wenn Sie sich den Inhalt der Datei in einem Texteditor wie Notepad anschauen möchten?

a. ASCII

b. TDMS

3. Wie wird der grundlegende Datenfluss der DAQmx-Programmierung ausgedrückt?

a. Task erstellen»Task konfigurieren»Daten erfassen/erzeugen»Task starten

b. Daten erfassen/erzeugen»Task starten»Task zurücksetzen

c. Task starten»Task erstellen»Task konfigurieren»Daten erfas-sen/erzeugen»Task zurücksetzen

d. Task erstellen»Task konfigurieren»Task starten»Daten erfas-sen/erzeugen»Task zurücksetzen

4. VISA ist eine High-Level-API, die Low-Level-Treiber aufruft.

a. Richtig

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Notizen

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7Entwicklung modularer Applikationen

In dieser Lektion wird die Entwicklung modularer Applikationen beschrie-ben. Die Stärke von LabVIEW liegt im hierarchischen Aufbau der VIs. Wenn Sie ein VI erstellt haben, können Sie es in das Blockdiagramm eines anderen VIs einfügen. Die Anzahl der Ebenen in der Hierarchie ist unbe-grenzt. Durch modulares Programmieren wird die Verwaltung von Änderungen erleichtert und eine schnelle Fehlersuche im Blockdiagramm ermöglicht.

InhaltA. Prinzip der Modularität

B. Erstellen von Symbol und Anschlussfeld

C. Verwenden von SubVIs

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Lektion 7 Entwicklung modularer Applikationen


A. Prinzip der ModularitätModularität gibt an, in welchem Maße ein Programm aus einzelnen Modu-len besteht, so dass sich eine Änderung an einem Modul minimal auf andere Module auswirkt. Module in LabVIEW werden als SubVIs bezeichnet.

Ein VI, das einem anderen VI untergeordnet ist, wird als SubVI bezeichnet. Ein SubVI entspricht einem Unterprogramm in befehlsorientierten Pro-grammiersprachen. Bei einem Doppelklick auf ein SubVI wird kein Dialogfeld mit Einstellungen zum VI angezeigt, sondern das dazugehörige Frontpanel und Blockdiagramm. Das Frontpanel enthält Bedien- und Anzeigeelemente. Das Blockdiagramm enthält Verbindungen, Symbole von Frontpanel-Elementen, Funktionen, eventuell SubVIs und andere LabVIEW-Objekte, die Ihnen teilweise schon geläufig sind.

In der rechten oberen Ecke von Frontpanel und Blockdiagramm wird das VI-Symbol angezeigt. Mit diesem Symbol wird das VI auch beim Einfügen in das Blockdiagramm eines anderen VIs dargestellt.

Beim Erstellen von VIs werden bestimmte Vorgänge wiederholt ausgeführt. Zum wiederholten Ausführen von Schritten lassen sich SubVIs oder Schlei-fen verwenden. Im folgenden Blockdiagramm sehen Sie zum Beispiel zwei identische Operationen.

Abbildung 7-1. Blockdiagramm mit zwei identischen Operationen

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Abbildung 7-2. Blockdiagramm mit SubVIs für identische Operationen

Im Beispiel wird das Temperatur-VI zweimal im selben Blockdiagramm aufgerufen und funktioniert genauso wie im vorherigen Blockdiagramm. Sie können das VI jedoch auch in anderen VIs nutzen.

Die Analogie zwischen SubVIs und Unterprogrammen soll mit folgenden Pseudocode-Beispielen und Blockdiagrammen verdeutlicht werden:

Funktionscode Programmcode zum Aufruf

function average (in1, in2, out){out = (in1 + in2)/2.0;}

main{average (point1, point2, pointavg)}

SubVI-BlockdiagrammBlockdiagramm des übergeordneten VIs

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B. Erstellen von Symbol und AnschlussfeldErstellen Sie nach Fertigstellung von Frontpanel und Blockdiagramm ein Symbol und ein Anschlussfeld für das VI, damit es als SubVI verwendet werden kann. VI-Symbol und Anschlussfeld entsprechen dem Funktions-prototyp in befehlsorientierten Programmiersprachen. Das Symbol wird in der rechten oberen Ecke des Frontpanels und Blockdiagramms angezeigt.

Das VI-Symbol ist die grafische Darstellung eines VIs. Das Symbol kann Text, Grafiken oder eine Kombination aus beiden enthalten. Wenn Sie ein VI als SubVI verwenden, kennzeichnet das Symbol das SubVI im Blockdia-gramm des übergeordneten VIs. Wenn Sie das VI einer Palette hinzufügen, wird das VI-Symbol auch auf der Funktionen-Palette angezeigt. Klicken Sie auf dem Frontpanel oder im Blockdiagramm doppelt auf das Symbol, um es zu bearbeiten.

Hinweis Es wird empfohlen, das Symbol dem VI-Zweck entsprechend anzupassen. Sie können aber auch mit dem LabVIEW-Standardsymbol arbeiten.

Um ein VI als SubVI zu verwenden, müssen Sie jedoch zunächst ein Anschlussfeld erstellen.

Das Anschlussfeld umfasst mehrere Anschlüsse, die ähnlich der Parameter-liste eines Funktionsaufrufs in befehlsorientierten Programmiersprachen den Bedien- und Anzeigeelementen eines VIs entsprechen. Mit dem Anschlussfeld werden die Ein- und Ausgänge festgelegt, die mit dem VI verbunden werden können, wenn es als SubVI genutzt wird. Ein Anschlussfeld empfängt an seinen Eingangsanschlüssen Daten und übergibt diese über die Frontpanel-Bedienelemente an das Blockdiagramm. Die Frontpanel-Anzeigeelemente empfangen die Daten vom Blockdiagramm und geben sie an den Ausgabeanschlüssen aus.

Erstellen von VI-SymbolenSymbole sind grafische Darstellungen von VIs.

Das VI-Symbol wird in der rechten oberen Ecke des Frontpanels und Block-diagramms angezeigt.

Die Zahl auf dem Standardsymbol gibt an, wie viele neue VIs (maximal neun) seit dem letzten Start von LabVIEW geöffnet wurden. Zum Deakti-vieren dieser Nummerierung wählen Sie Werkzeuge»Optionen»Frontpanel und deaktivieren Sie die Option Zahlen in Symbolen neuer VIs verwenden (1 bis 9).

Ein Symbol kann Text oder Grafiken enthalten. Wenn Sie ein VI als SubVI verwenden, kennzeichnet das Symbol das SubVI im Blockdiagramm des

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übergeordneten VIs. Wenn Sie das VI einer Palette hinzufügen, wird das VI-Symbol auch auf der Funktionen-Palette angezeigt.

Bearbeiten Sie VI-Symbole mithilfe des Symbol-Editors. Klicken Sie dop-pelt auf das Symbol in der oberen rechten Ecke des Frontpanels oder Blockdiagramms, um den Symbol-Editor zu öffnen.

Erstellen Sie ein Symbol zur graphischen Darstellung eines VIs oder benut-zerdefinierten Elements. Symbole werden mit Hilfe des Symbol-Editors erstellt und bearbeitet.

Mithilfe von Bannern können verwandte VIs gekennzeichnet werden. Erstellen Sie ein Banner und speichern Sie es als Vorlage. Verwenden Sie dann die Vorlage für ein verwandtes VI-Symbol und passen Sie die verblei-bende Symbolfläche dem VI an.

Speichern eines Banners als VorlageFühren Sie zum Speichern eines Banners als Symbolvorlage für ein VI fol-gende Schritte aus:

1. Klicken Sie doppelt auf das Symbol in der rechten oberen Ecke des Frontpanels oder Blockdiagramms oder klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Symbol und wählen Sie Symbol bearbeiten aus dem Kontextmenü zur Anzeige des Symbol-Editors.

2. Drücken Sie <Strg + A> zur Auswahl aller Benutzerebenen des Sym-bols und drücken Sie die Taste <Entf> zum Löschen der Auswahl. Das Standardsymbol besteht aus nur einer Benutzerebene (VI-Symbol).

3. Wählen Sie auf der Seite Vorlagen die Symbolvorlage _blank.png aus der Kategorie VI»Frameworks. Vorlagen können nach Kategorien oder Stichwörtern sortiert werden.

4. Füllen Sie das Banner des Symbols mit Hilfe des Füllwerkzeugs auf der rechten Seite des Symbol-Editors mit einer Farbe.

5. Mit dem Beschriftungswerkzeug kann Text in das Banner des Symbols eingegeben werden. Solange der Text markiert ist, können Sie den Text mit den Pfeiltasten verschieben.

6. Wählen Sie Datei»Speichern unter»Vorlage zur Anzeige des Dialog-felds Symbol speichern unter und speichern Sie das Symbol als Vorlage, die später verwendet werden kann. LabVIEW speichert Sym-bolvorlagen als *.png-Dateien mit 256 Farben.

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Erstellen eines VI-Symbols mit Hilfe von VorlagenFühren Sie zum Erstellen eines VI-Symbols mit Hilfe einer selbst erstellten Vorlage folgende Schritte aus:

1. Drücken Sie <Strg + A> zur Auswahl aller Benutzerebenen des Sym-bols und drücken Sie die Taste <Entf> zum Löschen der Auswahl.

2. Wählen Sie auf der Seite Vorlagen die von Ihnen erstellte Vorlage. Vor-lagen können nach Kategorien oder Stichwörtern sortiert werden.

3. Auf der Seite Symboltext können Sie bis zu vier Zeilen Text für das Symbol eingeben. Sie können Schriftgrad, Ausrichtung, Größe und Farbe des Texts festlegen. Bei aktivierter Option Text vertikal zentrie-ren wird der Symboltext vertikal im Symbol angeordnet.

4. Auf der Seite Grafiken können Sie Grafiken in den Vorschau-Bereich ziehen.

Drücken Sie beim Verschieben der Grafik <F> oder <R>, um die Grafik horizontal zu klappen oder im Uhrzeigersinn zu drehen. Sie können eine Grafik auch doppelt anklicken, um sie in der linken oberen Ecke des Symbols abzulegen. Grafiken können nach Kategorien oder Stichwör-tern gefiltert werden.

5. Mit Hilfe des Verschiebewerkzeugs lassen sich die Grafiken verschie-ben. Jede Grafik befindet sich auf einer eigenen Ebene und lässt sich daher einzeln verschieben. Bei Auswahl einer Grafik wird der Rest des Symbols ausgegraut, sodass Sie genau sehen können, welche Grafik verschoben wird.

6. Mit Hilfe der Bearbeitungswerkzeuge auf der rechten Seite im Sym-bol-Editor lässt sich ein Symbol bei Bedarf weiter bearbeiten.

Für jede nicht-konsekutive Verwendung des Bearbeitungswerkzeugs wird eine neue Benutzerebene erstellt. Wählen Sie Ebenen»Neue Ebene erstellen, um eine neue Benutzerebene während der fortlaufen-den Verwendung der Bearbeitungswerkzeuge zu erstellen.

Hinweis Sie können die Symbolvorlage oder den Symboltext nicht mit Hilfe des Bear-beitungswerkzeugs bearbeiten. Verwenden Sie zum Bearbeiten der Symbolvorlage und des Symboltexts die Seiten Vorlagen und Symboltext.

7. (Optional) Wählen Sie Ebenen»Ebenenseite anzeigen zur Anzeige der Seite Ebenen. Auf dieser Seite lassen sich Name, Deckfähigkeit, Sicht-barkeit und Reihenfolge der Ebenen festlegen.

8. Klicken Sie auf OK, um die Informationen zum Symbol mit dem VI zu speichern und den Symbol-Editor zu schließen.

Sie können auch eine Grafik aus Ihrem Dateisystem in die rechte obere Ecke des Frontpanels ziehen, um sie als VI-Symbol zu verwenden. Gül-tige Dateiformate sind *.png, *.bmp und *.jpg.

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Hinweis Wenn Sie ein Symbol bearbeiten, indem Sie eine Grafik aus dem Dateisystem per Drag-and-Drop verschieben, wird eine Benutzerebene mit der Bezeichnung VI-Sym-bol für die Grafik erstellt und alle anderen vorhandenen Angaben zum Symbol werden aus dem Dialogfeld “Symbol-Editor” gelöscht.

Konfigurieren von AnschlussfeldernZum Festlegen von Verbindungen ist jedem Anschluss im Anschlussfeld ein Frontpanel-Element zuzuweisen. Um ein Anschlussfeld für ein VI festzule-gen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Symbol in der rechten oberen Ecke des Frontpanels und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option “Anschluss anzeigen” aus. Das Anschlussfeld wird anstelle des Sym-bols angezeigt. Wenn Sie das Anschlussfeld zum ersten Mal öffnen, wird ein Anschlussmuster angezeigt. Zur Auswahl eines anderen Anschlussmusters klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Anschlussfeld und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option “Muster” aus.

Jedes Rechteck im Anschlussfeld entspricht einem Anschluss. Mit Hilfe der Rechtecke werden dem VI Ein- und Ausgänge zugewiesen. Das Standard-anschlussmuster lautet 4 × 2 × 2 × 4. Wenn Sie mit Änderungen an einem VI rechnen, die einen neuen Eingang oder Ausgang erfordern, behalten Sie das Standardanschlussmuster bei und lassen Sie die restlichen Anschlüsse frei.

In Abbildung 7-3 sehen Sie vier Bedienelemente und ein Anzeigeelement. Im Anschlussfeld sehen Sie daher vier Eingangsanschlüsse und einen Ausgangsanschluss.

Abbildung 7-3. Frontpanel des VIs “Steigung”

Auswählen und Ändern von AnschlussmusternZum Ändern des Anschlussmusters klicken Sie das Anschlussfeld mit der rechten Maustaste an und wählen aus dem Kontextmenü die Option Muster aus. So können Sie beispielsweise ein Anschlussmuster mit zusätzlichen Anschlüssen auswählen. Sie können die zusätzlichen Anschlüsse offen las-

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sen, bis Sie diese benötigen. Aufgrund dieser Flexibilität sind Änderungen ohne große Auswirkungen auf die VI-Hierarchie möglich.

Es können auch mehr Frontpanel-Elemente als Blockdiagrammanschlüsse vorhanden sein.

Ein durchgehender Rand hebt das dem Symbol aktuell zugeordnete Anschlussmuster hervor. Sie können einem Anschlussfeld bis zu 28 Anschlüsse zuweisen.

Das gebräuchlichste Anschlussmuster ist links abgebildet. Dieses Muster wird zur Vereinfachung der Verdrahtung als Standard verwendet.

In Abbildung 7-4 wird ein Standard-Layout für Anschlussmuster darge-stellt. Die oberen Ein- und Ausgänge werden für Referenzen genutzt. Die unteren Ein- und Ausgänge sind für die Fehlerbehandlung vorgesehen.

Abbildung 7-4. Beispiel-Layout für Anschlussmuster

Hinweis Vermeiden Sie Anschlussfelder mit mehr als 16 Anschlüssen. Auch wenn Anschlussfelder mit vielen Anschlüssen nützlich erscheinen, so ist das Verbinden aller Anschlüsse schwierig. Verwenden Sie stattdessen Cluster.

Zuweisen von Anschlüssen zu Bedien- und AnzeigeelementenNach der Auswahl des Anschlussmusters müssen Sie jedem Anschluss ein Bedien- oder Anzeigeelement auf dem Frontpanel zuweisen. Wenn Sie dem Anschlussfeld Bedien- und Anzeigeelemente zuweisen, sollten Sie der Übersicht halber die Eingänge auf der linken und die Ausgänge auf der rech-ten Seite anordnen.

Um einem Anschluss ein Bedien- oder Anzeigeelement auf dem Frontpanel zuzuordnen, klicken Sie auf einen Anschluss im Anschlussfeld und anschließend auf das Frontpanel-Element, das Sie dem Anschluss zuweisen möchten. Klicken Sie auf dem Frontpanel auf eine leere Fläche. Der Anschluss nimmt nun die Farbe des Datentyps des Elements an. Dadurch wird angezeigt, dass der Anschluss einem Element zugeordnet ist.

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Sie können auch zuerst ein Bedien- oder Anzeigeelement und anschließend den Anschluss auswählen.

Hinweis Die Zuordnung von Elementen im Anschlussfeld zu Bedien- und Anzeigeele-menten wird zwar mit dem Verbindungswerkzeug vorgenommen, aber zwischen dem Anschlussfeld selbst und den Elementen werden keine sichtbaren Verbindungen hergestellt.

C. Verwenden von SubVIsZum Einfügen eines SubVIs in das Blockdiagramm klicken Sie auf die Schaltfläche VI auswählen auf der Funktionen-Palette. Wählen Sie das VI aus und klicken Sie es doppelt an, um es in das Blockdiagramm einzufügen.

Auch geöffnete VIs können in das Blockdiagramm eines anderen geöffne-ten VIs eingefügt werden. Klicken Sie dazu mit dem Positionierwerkzeug auf das Symbol oben rechts im Frontpanel oder Blockdiagramm des VIs, das Sie als SubVI verwenden möchten, und ziehen Sie das Symbol in das Blockdiagramm des anderen VIs.

Öffnen und Bearbeiten von SubVIsUm das Frontpanel eines SubVIs vom Haupt-VI aus zu öffnen, klicken Sie es im Blockdiagramm mit dem Bedien- oder Positionierwerkzeug doppelt an. Zur Anzeige des Blockdiagramms eines SubVIs klicken Sie das SubVI bei gedrückter <Strg>-Taste mit dem Bedien- oder Positionierwerkzeug doppelt an.

Zum Bearbeiten eines SubVIs im Blockdiagramm klicken Sie dieses mit dem Bedien- oder Positionierwerkzeug doppelt an. Wenn Sie das SubVI speichern, wirken sich die Änderungen auf alle Aufrufe des SubVIs und nicht nur auf das aktuelle Exemplar aus.

Festlegen von erforderlichen, empfohlenen und optionalen Ein- und AusgängenIn der Kontexthilfe wird der Parametername bei obligatorisch zu verbin-denden Anschlüssen in fetter Schrift angezeigt, bei empfohlenen in normaler und bei optionalen in grauer Schrift. Wenn Sie in der Kontexthilfe auf die Schaltfläche Optionale Anschlüsse und kompletten Pfad ausblen-den klicken, werden die Parameternamen der optional zu verbindenden Anschlüsse nicht angezeigt.

Beim Erstellen eines VIs können Sie festlegen, welche Ein- und Ausgänge verbunden werden müssen, sollten oder können. Dadurch ist es weniger wahrscheinlich, dass Anschlüsse beim Verbinden übersehen werden.

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Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf einen Anschluss im Anschlussfeld und wählen Sie Diese Verbindung ist. Die aktuelle Anschlusseinstellung ist mit einem Häkchen gekennzeichnet. Es kann zwi-schen Erforderlich, Empfohlen und Optional gewählt werden. Sie können auch Werkzeuge»Optionen»Frontpanel wählen und die Option Anschlussfeldanschlüsse standardmäßig erforderlich aktivieren. Mit dieser Option werden die Anschlüsse im Anschlussfeld von “Empfohlen” auf “Erforderlich” umgestellt. Dies gilt für alle Verbindungen, die mit dem Verbindungswerkzeug hergestellt wurden, und für alle SubVIs, die mit der Option SubVI erstellen erzeugt wurden.

Hinweis Bei dynamischen Dispatch-VIs können Sie zwischen Dynamischer Dis-patch-Eingang (erforderlich) oder Dynamischer Dispatch-Ausgang (empfohlen) wählen.

Wenn obligatorisch zu verbindende Eingänge offen bleiben, kann das VI nicht ausgeführt werden. Bei Ausgängen gibt es keine obligatorisch zu ver-bindenden Anschlüsse. Bei Eingangs- und Ausgangsanschlüssen bedeutet “Empfohlen” oder “Optional”, dass das Blockdiagramm, in dem sich das SubVI befindet, auch ausgeführt werden kann, wenn die Anschlüsse offen bleiben. In diesem Fall werden auch keine Warnungen ausgegeben.

Ein- und Ausgänge von VIs in vi.lib sind bereits als Erforderlich, Emp-fohlen oder Optional gekennzeichnet. Die Ein- und Ausgänge von neu erstellten VIs sind standardmäßig auf Empfohlen eingestellt. Setzen Sie die Einstellung für einen Anschluss nur dann auf “Erforderlich”, wenn das VI über einen Ein- oder Ausgang verfügen muss, um ordnungsgemäß zu funktionieren.

Fehlerbehandlung in SubVIsFehler in SubVIs werden mit Hilfe von Fehler-Clustern übergeben. In einer Case-Struktur erfolgt die Fehlerbehandlung in einem SubVI mit Hilfe des “Kein Fehler”-Case und “Fehler”-Case.

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Der “Kein Fehler”-Case (vgl. Abbildung 7-5) enthält den Programmcode für den regulären Ablauf des SubVIs.

Abbildung 7-5. “Kein Fehler”-Case des Beispiel-SubVIs

Der “Fehler”-Case (vgl. Abbildung 7-6) übergibt den Fehler vom Cluster-Bedienelement Fehler (Eingang) an das Cluster-Anzeigeelement Fehler (Ausgang) und enthält den Programmcode zur Behandlung des Fehlers.

Abbildung 7-6. “Fehler”-Case des Beispiel-SubVIs

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Die Verwendung der VIs “Einfacher Fehlerbehandler” und “Allgemeiner Fehlerbehandler” in SubVIs sollte vermieden werden. Verwenden Sie diese VIs bei Bedarf im aufrufenden VI (vgl. Abbildung 7-7).

Abbildung 7-7. Blockdiagramm des aufrufenden VIs

Erstellen von SubVIs basierend auf bestehenden VIsSie können das Blockdiagramm eines VIs vereinfachen, indem Sie Teile des Blockdiagramms in SubVIs konvertieren. Zum Umwandeln eines VI-Abschnitts in ein SubVI markieren Sie den gewünschten Abschnitt mit-hilfe des Positionierwerkzeugs und wählen Sie anschließend die Option Bearbeiten»SubVI erstellen aus. Der markierte Abschnitt wird nun durch ein Symbol für das neue SubVI ersetzt. LabVIEW erstellt die Bedien- und Anzeigeelemente für das neue SubVI, konfiguriert je nach Anzahl der mar-kierten Elementanschlüsse automatisch das Anschlussfeld und verknüpft das SubVI mit bestehenden Verbindungen.

In Abbildung 7-8 sehen Sie, wie ein markierter Blockdiagrammabschnitt in ein SubVI umgewandelt wird.

Abbildung 7-8. Erstellen eines neuen SubVIs

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Für das neue SubVI werden die Standardeinstellungen für Anschlussfeld und Symbol verwendet. Durch einen Doppelklick auf das SubVI können Sie das Symbol und die Anschlüsse bearbeiten.

Hinweis Wählen Sie zum Erstellen eines SubVIs nicht mehr als 28 Objekte aus, da ein Anschlussfeld maximal 28 Verbindungen haben kann. Wenn das Frontpanel mehr als 28 Bedien- und Anzeigeelemente enthält, die programmatisch gesteuert werden sollen, fassen Sie einige davon als Cluster zusammen und weisen Sie dem Cluster einen Anschluss im Anschlussfeld zu.

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1. Bei welcher Einstellung kommt es bei einem SubVI zu einem Fehler, wenn ein Anschluss nicht verbunden ist?

a. Erforderlich

b. Empfohlen

c. Optional

2. Sie müssen ein Symbol erstellen, um ein VI als SubVI verwenden zu können.

a. Richtig

b. Falsch

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1. Bei welcher Einstellung kommt es bei einem SubVI zu einem Fehler, wenn ein Anschluss nicht verbunden ist?

a. Erforderlich

b. Empfohlen

c. Optional

2. Sie müssen ein Symbol erstellen, um ein VI als SubVI verwenden zu können.

a. Richtig

b. Falsch

Sie müssen kein benutzerdefiniertes Symbol erstellen, um ein VI als SubVI verwenden zu können. Es wird jedoch empfohlen, da sich dadurch die Benutzerfreundlichkeit des Codes verbessert.

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8Entwurfsmethoden und -muster

Der erste Schritt bei der Entwicklung eines LabVIEW-Projekts sollte darin bestehen, sich die in LabVIEW enthaltenen Architekturen anzusehen. Architekturen sind ein wichtiger Grundbaustein beim Erstellen von Pro-grammen. Die gängigsten Architekturen sind normalerweise in Entwurfsmustern zusammengefasst.

Je verbreiteter ein Entwurfsmuster ist, desto einfacher ist es wiederzuerken-nen. Dadurch sind die betreffenden VIs leichter zu verstehen und können einfacher geändert werden.

Für LabVIEW-VIs gibt es viele Entwurfsmuster. Die meisten Applikationen beruhen auf mindestens einem. In diesem Kurs lernen Sie das Automaten-Entwurfsmuster kennen. Weitere Informationen zu Entwurfsmustern erhal-ten Sie im Kurs LabVIEW-Grundlagen 2.

InhaltA. Sequenzielle Programmierung

B. Zustandsprogrammierung

C. Zustandsautomaten

D. Parallele Ausführung

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Lektion 8 Entwurfsmethoden und -muster


A. Sequenzielle ProgrammierungViele der in LabVIEW erstellten VIs führen nacheinander verschiedene Arbeitsschritte aus. Die Programmierung dieser Schrittfolge kann sehr unter-schiedlich sein. Sehen Sie sich z. B. das Blockdiagramm in Abbildung 8-1 an. In diesem Diagramm wird ein Spannungssignal erfasst. Anschließend wird der Benutzer über ein Dialogfeld aufgefordert, die Stromversorgung einzu-schalten. Daraufhin wird das Signal erneut erfasst und der Benutzer wird aufgefordert, die Stromversorgung auszuschalten. Es ist jedoch nichts im Blockdiagramm enthalten, was die Reihenfolge dieser Ereignisse festlegt. Jedes der Ereignisse kann theoretisch zuerst ausgeführt werden.

Abbildung 8-1. Nicht sequenzielle Programmierung

In LabVIEW können aufeinanderfolgende Arbeitsschritte in Form von SubVIs umgesetzt werden. Dazu müssen Sie für jeden Arbeitsschritt ein SubVI erstellen und die SubVIs über Fehler-Cluster in der gewünschten Reihenfolge verbinden. In diesem Beispiel haben jedoch nur zwei der Arbeitsschritte einen Fehler-Cluster. Mit den Fehler-Clustern in Abbildung 8-2 wird festgelegt, in welcher Reihenfolge die beiden DAQ-Assistenten (nicht die Funktionen “Dialogfeld mit einer Schaltflä-che”!) ausgeführt werden sollen.

Abbildung 8-2. Programmierung mit teilweise festgelegter Reihenfolge

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Die Reihenfolge von Arbeitsschritten im Blockdiagramm kann durch eine Sequenzstruktur festgelegt werden. Die Unterdiagramme bzw. Rahmen einer Sequenzstruktur werden nacheinander ausgeführt. Das heißt, die Aus-führung eines Rahmens beginnt erst, wenn alle Arbeitsschritte des vorherigen Rahmen abgeschlossen sind. In Abbildung 8-3 sehen Sie das gleiche VI wie zuvor, jedoch mit einer Sequenzstruktur.

Abbildung 8-3. Programmierung mit Sequenzstrukturen

Sequenzstrukturen sollten nicht zu häufig verwendet werden, da LabVIEW für die parallele Ausführung von Tasks ausgelegt ist. Durch Sequenzstruk-turen wird die Ausführungsreihenfolge vorgegeben. Parallele Vorgänge sind jedoch nicht möglich. Ein weiterer Nachteil von Sequenzstrukturen ist die Tatsache, dass Sie die Ausführung nicht innerhalb der Sequenz abbrechen können. Ein gutes Anwendungsbeispiel für Sequenzstrukturen sehen Sie in Abbildung 8-4.

Abbildung 8-4. Programmierung mit Sequenzstrukturen und einem Fehler-Cluster

Zum Erstellen des VIs sollten Sie am besten die Funktionen des Typs “Dia-logfeld mit einer Schaltfläche” in eine Case-Struktur einfügen und den Fehler-Cluster mit den Case-Selektoren verbinden.

Setzen Sie Sequenzstrukturen sparsam ein, da diese selbst keine Fehler erkennen und auch bei Fehlern bis zum Schluss ausgeführt werden. Im All-

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gemeinen ist es besser, wenn die Ausführungsreihenfolge durch die Datenabhängigkeit und nicht durch Sequenzstrukturen bestimmt wird.

Abbildung 8-5. Sequenzielle Programmierung mit einem Fehler-Cluster und Case-Strukturen

B. ZustandsprogrammierungDie Ausführungsreihenfolge kann zwar sowohl durch eine Sequenzstruktur als auch durch Verbinden der SubVIs festgelegt werden, aber oft müssen VIs komplexer programmiert werden. Das gilt zum Beispiel in folgenden Fällen:

• Wenn die Reihenfolge der Sequenz geändert werden muss

• Wenn ein Element der Sequenz häufiger wiederholt werden muss als die anderen

• Wenn einige Elemente der Sequenz nur unter bestimmten Bedingungen ausgeführt werden sollen

• Wenn Sie nicht auf das Ende der Sequenz warten können, sondern das Programm sofort unterbrechen müssen

Momentan hat Ihr Programm noch keine dieser Anforderungen zu erfüllen. Es ist jedoch möglich, dass sich das in Zukunft ändert. Aus diesem Grund ist Zustandsprogrammierung die bessere Wahl, auch wenn die sequenzielle Programmierstruktur ausreichend wäre.

C. ZustandsautomatenZustandsautomaten sind ein gängiges und sehr nützliches Entwurfsmuster in LabVIEW. Mit dem Zustandsautomaten-Entwurfsmuster kann jeder Algorithmus umgesetzt werden, der mit Hilfe eines Zustands- oder Ablauf-diagramms beschrieben werden kann. Zustandsautomaten werden in der Regel für schwierigere Entscheidungsalgorithmen verwendet, z. B. zur Dia-gnose oder Prozessüberwachung.

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Ein Zustandsautomat (oder genauer gesagt endlicher Zustandsautomat) besteht aus mehreren Zuständen und einer Übergangsfunktion, die von einem zum nächsten Zustand führt. Endliche Zustandsautomaten kommen in verschiedenen Varianten vor. Am gebräuchlichsten sind der Mealy- und der Moore-Automat. Beim Mealy-Automaten wird an jedem Übergang eine Aktion ausgeführt. Beim Moore-Automaten wird für jeden Zustand im Zustandsdiagramm eine bestimmte Aktion ausgeführt. Mit der LabVIEW-Entwurfsvorlage für Zustandsautomaten kann jeder durch den Moore-Auto-maten beschreibbare Algorithmus programmatisch umgesetzt werden.

Anwendung von ZustandsautomatenVerwenden Sie Zustandsautomaten in Applikationen mit unterscheidbaren Zuständen. Jeder Zustand kann zu einem oder mehreren Zuständen oder zum Ende des gesamten Prozesses führen. Der nächste Zustand eines Auto-maten wird anhand von Benutzereingaben oder internen Berechnungen bestimmt. Viele Applikationen haben einen Initialisierungszustand. Diesem folgt in der Regel ein Standardzustand, in dem verschiedene Aktionen durchgeführt werden können. Die Aktionen können von vorherigen und aktuellen Eingaben oder Zuständen abhängig sein. Der letzte Zustand dient meist zum Beenden des Programms und Löschen von Daten.

Benutzeroberflächen sind häufig nach dem Automatenprinzip program-miert. Die Bedienschritte an der Benutzeroberfläche werden dabei von verschiedenen Programmteilen verarbeitet. Jeder Programmteil entspricht einem Zustand im Automaten. Nach Abarbeitung eines Programmteils wird entweder zum nächsten Schritt gewechselt oder auf eine Eingabe durch den Benutzer gewartet. In einer Applikation, die als virtuelles Bedienpult fun-gieren soll, spielen für den Programmablauf nur Benutzereingriffe eine Rolle.

Das Automatenmodell wird auch bei der Testautomatisierung befolgt. Dabei entspricht jeder Test einem Zustand. Je nach Ergebnis eines Tests wird ein anderer Zustand aufgerufen. Das kann fortlaufend der Fall sein, wodurch Sie eine detaillierte Analyse des Testprozesses erhalten.

Der Vorteil von Automaten besteht darin, dass die Entwicklung von LabVIEW-VIs nach der Erstellung des Zustandsdiagramms sehr einfach ist.

Aufbau des ZustandsautomatenZur Umsetzung eines Zustandsautomaten in ein LabVIEW-Blockdiagramm sind folgende Komponenten erforderlich:

• While-Schleife – Führt kontinuierlich die verschiedenen Zustände aus.

• Case-Struktur – Enthält einen Case pro Zustand und die Blockdia-grammabschnitte für die einzelnen Zustände.

• Schieberegister – Enthält Angaben zum Zustandsübergang.

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• Programmcode für die Funktionen des Zustands – Setzt die Funk-tion des Zustands programmtechnisch um.

• Programmcode für den Übergang – Bestimmt den nächsten Zustand.

In Abbildung 8-6 sehen Sie den grundsätzlichen Aufbau eines in LabVIEW realisierten Zustandsautomaten zur Temperaturmessung.

Abbildung 8-6. Grundsätzlicher Aufbau eines LabVIEW-Zustandsautomaten

Der Ablauf im Zustandsdiagramm wird im Programm durch eine While-Schleife umgesetzt. Die einzelnen Zustände werden durch Cases in der Case-Struktur dargestellt. Im Schieberegister der While-Schleife wird der aktuelle Zustand gespeichert und an den Eingang der Case-Struktur übermittelt.

Steuern von ZustandsautomatenDer Beginn und der Übergang von Zuständen im Automatenmodell wird am besten mit Enum-Elementen umgesetzt. Enum-Elemente dienen häufig zur Fallunterscheidung in Programmen, die nach dem Automatenmodell pro-grammiert sind. Wenn der Benutzer allerdings versucht, einem Enum-Element einen Zustand hinzuzufügen oder einen Zustand zu löschen, werden die verbleibenden Verbindungen unterbrochen, die mit Kopien des Enum-Elements verbunden sind. Dies ist das häufigste Problem bei der pro-grammatischen Umsetzung von Zustandsautomaten mit Enum-Elementen. Eine Lösung besteht darin, eine Enum mit Typdefinition zu erstellen. Dadurch passen sich alle Exemplare des Enum-Elements automatisch an gelöschte oder hinzugefügte Zustände an.

1 While-Schleife 2 Schieberegister 3 Case-Struktur

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Übergänge bei ZustandsautomatenEs gibt verschiedene Möglichkeiten, die Ausführung der Cases in einem Zustandsautomaten festzulegen. Wählen Sie daher die Methode, die der Funktion und Komplexität Ihres Zustandsautomaten am ehesten entspricht. Die einfachste und gebräuchlichste Methode, zwischen den Zuständen zu wechseln, ist eine einfache Case-Struktur. Diese Methode bietet die am besten erweiterbare und überschaubare Architektur. Andere Methoden kön-nen sich in speziellen Situationen als sehr hilfreich erweisen und sollten Ihnen daher ebenfalls bekannt sein.

StandardübergangBei einem Standardübergang (einem Übergang ohne Verzweigung) wird zur Bestimmung des nächsten Zustands kein Programmcode benötigt, da nur ein Zustand als Nächstes folgen kann. In Abbildung 8-7 sehen Sie ein Ent-wurfsmuster zur Temperaturmessung mit einem Standardübergang.

Abbildung 8-7. Standardübergang

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Übergang zwischen zwei ZuständenMit der nachfolgenden Vorgehensweise wird eine Entscheidung zwischen zwei Zuständen getroffen. Für diesen Vorgang gibt es verschiedene Muster. In Abbildung 8-8 wird die Funktion “Auswählen” dargestellt, die zur Aus-wahl zwischen zwei Folgezuständen dient.

Abbildung 8-8. Übergang in Form einer Auswahlfunktion

Diese Methode bietet sich an, wenn ein Zustand zwei mögliche Folgezu-stände hat. Die Applikation ist damit aber später nicht mehr ausbaufähig. Wenn mehr als diese beiden Zustände benötigt werden, funktioniert die Lösung nicht mehr und es wäre eine aufwändige Umprogrammierung für den Übergang notwendig.

Übergang zwischen mehreren ZuständenEntwickeln Sie eine besser erweiterbare Architektur, indem Sie den Über-gang zwischen zwei Zuständen durch eine der nachfolgenden Methoden realisieren:

• Case-Struktur – Programmieren Sie den Übergang mit einer Case-Struktur anstatt mit der Funktion “Auswählen”.

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In Abbildung 8-9 sehen Sie den Übergang mit einer Case-Struktur für ein Programm zur Temperaturmessung.

Abbildung 8-9. Übergang in Form einer Case-Struktur

Ein Vorteil von Case-Strukturen besteht darin, dass das Blockdiagramm weitgehend selbsterklärend ist. Da jeder Case in einer Case-Struktur einem Eintrag des Enum-Elements entspricht, ist das Blockdiagramm sehr einfach nachzuvollziehen. Darüber hinaus kann eine Case-Struktur beliebig erweitert werden. Während des Weiterentwickelns der Appli-kation können Sie einem bestimmten Zustand weitere Übergänge hinzufügen, indem Sie die Case-Struktur für den Zustand um zusätzli-che Cases erweitern. Ein Nachteil der Case-Struktur besteht darin, dass nicht alle Teile der Struktur gleichzeitig sichtbar sind. Aufgrund des Aufbaus von Case-Strukturen ist daher nicht der gesamte Programm-code für den Übergang ersichtlich.

• Übergangs-Array – Um den Programmcode in der Case-Struktur etwas übersichtlicher zu gestalten, können Sie ein Array erstellen, das alle möglichen Übergänge enthält.

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In Abbildung 8-10 sehen Sie ein Array mit allen Übergängen für ein Programm zur Temperaturmessung.

Abbildung 8-10. Übergang in Form eines Arrays

In diesem Beispiel wird der Array-Index für den nächsten Zustand vom Programmcode ausgegeben, mit dem zwischen zwei Folgezuständen entschieden wird. Wenn dem aktuellen Zustand beispielsweise ein Feh-lerbehandlungszustand folgen soll, wird an den Index-Eingang der Funktion “Array indizieren” der Wert 1 übergeben. Bei diesem Ent-wurfsmuster ist der Programmcode für den Übergang erweiterbar und leicht nachvollziehbar. Bei diesem Muster müssen Sie allerdings vor-sichtig sein, da das Array mit dem Index 0 beginnt.

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Fallstudie: KursprojektIm Kursprojekt wird alle halbe Sekunde die Temperatur gemessen und geprüft, ob die Temperatur zu hoch oder zu niedrig ist. Der Benutzer wird anschließend darüber informiert, ob Hitze- oder Frostgefahr besteht. Beim Vorliegen einer Warnung werden die Werte protokolliert. Wenn der Benut-zer die Stopp-Schaltfläche nicht anklickt, wird der gesamte Prozess wiederholt. In Abbildung 8-11 wird das Zustandsdiagramm für das Kurs-projekt dargestellt.

Abbildung 8-11. Zustandsdiagramm für das Kursprojekt

Initialisieren

Erfassung

Datenprotokoll

Analyse

Zeit prüfen

Verstrichene Zeit=FALSEund

Stopp=FALSE

Verstrichene Zeit=TRUEund

Stopp=FALSE

Warnung=FALSE

Stopp=TRUE

Warnung=TRUE

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In den Abbildungen 8-12 bis 8-15 sehen Sie die Zustände des Automaten in Abbildung 8-11. Wenn Sie die Übungen und Lösungen installiert haben, befindet sich das Projekt im Verzeichnis <Exercises>\LabVIEW Core 1\Course Project und Sie können diesen Zustandsautomaten näher untersuchen.

Abbildung 8-12. Erfassungszustand

Abbildung 8-13. Analysezustand

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Abbildung 8-14. Datenprotokollierungszustand

Abbildung 8-15. Zeitprüfungszustand

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D. Parallele AusführungHäufig müssen mehrere Tasks gleichzeitig ausgeführt werden. In LabVIEW können Tasks parallel ausgeführt werden, wenn es keine Datenabhängigkeit gibt und nicht dieselbe Ressource verwendet wird. Eine gemeinsame Res-source kann beispielsweise eine Datei oder ein Gerät sein.

Im Kurs LabVIEW-Grundlagen 2 erfahren Sie mehr über LabVIEW-Ent-wurfsmuster zur gleichzeitigen Ausführung mehrerer Tasks. Zu diesen Entwurfsmustern gehören parallele Schleifen, das Master/Slave- und das Erzeuger/Verbraucher-Modell.

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1. Bei Verwendung einer Sequenzstruktur können Sie die Ausführung innerhalb der Sequenz abbrechen.

a. Richtig

b. Falsch

2. Was sind Vorteile bei Verwendung eines Zustandsautomaten anstelle einer Sequenzstruktur?

a. Sie können die Abarbeitungsreihenfolge ändern.

b. Sie können Bestandteile der Abfolge wiederholen.

c. Elemente in der Abfolge können Bedingungen unterliegen.

d. Sie können das Programm an einer beliebigen Stelle anhalten.

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1. Bei Verwendung einer Sequenzstruktur können Sie die Ausführung innerhalb der Sequenz abbrechen.

a. Richtig

b. Falsch

2. Was sind Vorteile bei Verwendung eines Zustandsautomaten anstelle einer Sequenzstruktur?

a. Sie können die Abarbeitungsreihenfolge ändern.

b. Sie können Bestandteile der Abfolge wiederholen.

c. Elemente in der Abfolge können Bedingungen unterliegen.

d. Sie können das Programm an einer beliebigen Stelle anhalten.

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Notizen

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9Verwendung von Variablen

In dieser Lektion erfahren Sie mehr über die Verwendung von Variablen zur Übertragung von Daten zwischen mehreren Schleifen und VIs. Außerdem werden Probleme bei der Programmierung mit Variablen aufgezeigt und Wege zu deren Lösung.

InhaltA. Parallele Ausführung

B. Variablen

C. Funktionale globale Variablen

D. Laufzeitprobleme

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Lektion 9 Verwendung von Variablen


A. Parallele AusführungParallele Ausführung bezieht sich im vorliegenden Kurs auf die gleichzei-tige Verarbeitung von Tasks. Ein Beispiel ist das Erzeugen und Anzeigen zweier Sinusschwingungen unterschiedlicher Frequenz. Die beiden Sinus-schwingungen werden zur parallelen Ausführung in zwei Schleifen eingefügt.

Eine Herausforderung bei der Programmierung paralleler Tasks ist der Austausch von Daten zwischen mehreren Schleifen, ohne dabei eine Daten-abhängigkeit zu erzeugen. Wenn Sie beispielsweise Daten über eine Verbindung übertragen, sind die Schleifen nicht mehr parallel. Im Beispiel der Sinusschwingungen sollen beide Schleifen mit einem booleschen Ele-ment angehalten werden (vgl. Abbildung 9-1).

Abbildung 9-1. Frontpanel der parallelen Schleifen

Untersuchen Sie nach den folgenden zwei Methoden, was passiert, wenn Daten zwischen parallelen Schleifen über eine Verbindung ausgetauscht werden.

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Methode 1 (falsch)Fügen Sie den Anschluss Schleifensteuerung außerhalb der beiden Schlei-fen ein und verbinden Sie ihn mit den beiden Bedingungsanschlüssen (vgl. Abbildung 9-2). Der Eingang Schleifensteuerung ist beiden Schleifen gemeinsam und wird daher immer nur einmal abgefragt, bevor eine der Schleifen ausgeführt wird. Die Schleifen werden so lange kontinuierlich ausgeführt, wie an ihrem Eingang der Status “FALSE” anliegt. Das VI kann aber nicht über die Schaltfläche angehalten werden, da diese während der Ausführung der Schleifen nicht abgefragt wird.

Abbildung 9-2. Beispiel paralleler Schleifen – Methode 1

Methode 2 (falsch)Verschieben Sie den Anschluss Schleifensteuerung in die Schleife 1, so dass er bei jedem Durchlauf von Schleife 1 abgefragt wird (siehe das fol-gende Blockdiagramm). Die Schleife 1 kann zwar ordnungsgemäß beendet werden, Schleife 2 wird aber erst nach Empfang aller Eingangsgrößen aus-geführt. Schleife 1 gibt erst Daten weiter, wenn sie angehalten wird. Schleife 2 muss also auf den Endwert der Schleifensteuerung warten, der erst nach Abschluss von Schleife 1 zur Verfügung steht. Daher werden die Schleifen nicht parallel ausgeführt. Des Weiteren wird Schleife 2 nur einmal durchlaufen, da der Bedingungsanschluss den Wert “TRUE” vom Schalter Schleifensteuerung der Schleife 1 empfängt.

Abbildung 9-3. Beispiel paralleler Schleifen – Methode 2

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Methode 3 (Lösung)Wenn der Zustand der Schleifensteuerung von einer Datei abgefragt werden könnte, bestünde keine Datenflussabhängigkeit mehr zwischen den Schlei-fen, da jede Schleife unabhängig auf die Datei zugreifen kann. Das Auslesen von und Schreiben in Dateien kann aber zeitaufwändig sein, zumindest hin-sichtlich der Prozessorzeit. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Zustand direkt aus dem Speicher auszulesen. Im verbleibenden Teil dieser Lektion erhalten Sie Informationen zum Lösen dieses Problems.

B. VariablenIn LabVIEW wird die Ausführungsreihenfolge der Elemente auf dem Blockdiagramm durch den Datenfluss und nicht durch die Reihenfolge der Programmierbefehle bestimmt. Daher können Vorgänge in Blockdiagram-men gleichzeitig ausgeführt werden. So können zum Beispiel zwei For-Schleifen parallel ausgeführt und die Ergebnisse gleichzeitig auf dem Frontpanel angezeigt werden, wie im nachfolgenden Blockdiagramm dargestellt.

Wenn Sie aber Daten über eine Verbindung zwischen parallelen Blockdia-grammen austauschen, werden diese nicht mehr parallel ausgeführt. Parallele Blockdiagrammabschnitte dürfen keine Datenflussabhängigkeit voneinander haben. VIs können auch durch gleichzeitigen Aufruf parallel ausgeführt werden.

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Im Blockdiagramm in Abbildung 9-4 können die Schleifen aufgrund der Verbindung zwischen den SubVIs nicht parallel ausgeführt werden.

Abbildung 9-4. Datenabhängigkeit durch direkte Verbindung

Durch die Verbindung wird eine Datenabhängigkeit erzeugt, da die zweite Schleife erst dann ausgeführt wird, wenn die erste Schleife beendet ist und die Daten durch den Tunnel übertragen werden. Wenn beide Schleifen gleichzeitig ausgeführt werden sollen, entfernen Sie die Verbindung. Die Daten sollten daher zwischen den SubVIs auf andere Weise ausgetauscht werden, zum Beispiel über eine Variable.

Variablen sind Blockdiagrammobjekte in LabVIEW, mit denen Daten auf-gerufen oder gespeichert werden können. Der genaue Speicherort der Daten hängt vom Variablentyp ab. Die Werte lokaler Variablen werden in Elemen-ten auf dem Frontpanel gespeichert. Bei globalen Variablen und Einzelprozess-Umgebungsvariablen werden Daten an einer Stelle gespei-chert, die mehreren VIs zugänglich ist, und bei funktionalen globalen Variablen in Schieberegistern von While-Schleifen. Unabhängig davon, wo die Daten gespeichert werden, kann mit Variablen der normale Datenfluss umgangen werden, indem die Daten ohne direkte Verbindung von einer Stelle zur anderen übertragen werden. Aus diesem Grund sind Variablen besonders nützlich in parallelen Architekturen. Sie bergen jedoch auch einige Nachteile, zum Beispiel Laufzeitprobleme.

Verwenden von Variablen in einem einzelnen VIMit lokalen Variablen werden Daten innerhalb eines VIs übertragen.

In LabVIEW werden Daten über den Blockdiagrammanschluss eines Front-panel-Elements vom Frontpanel in das Blockdiagramm geleitet und umgekehrt. Ein Frontpanel-Element verfügt jedoch immer nur über einen Blockdiagrammanschluss und in Ihrer Applikation müssen Sie möglicher-weise von mehr als einer Stelle aus auf die Daten dieses Anschlusses zugreifen.

Mit lokalen und globalen Variablen werden Daten zwischen verschiedenen Stellen in einer Applikation ausgetauscht, zwischen denen keine direkte Blockdiagrammverbindung hergestellt werden kann. Über lokale Variablen

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kann von mehreren Stellen eines VIs aus auf Frontpanel-Objekte zugegrif-fen werden. Globale Variablen dienen zum Datenaustausch zwischen VIs.

Mit Hilfe eines Rückkopplungsknotens lassen sich Daten aus einem vorher-gehenden VI oder einer vorhergehenden Schleifenausführung speichern.

Erstellen lokaler VariablenZum Erzeugen einer lokalen Variable klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ein Frontpanel- oder Blockdiagrammobjekt und wählen Sie Erstellen»Lokale Variable. Im Blockdiagramm wird dann eine lokale Variable für das entsprechende Objekt angezeigt.

Eine lokale Variable kann auch von der Palette Funktionen aus in das Blockdiagramm eingefügt werden. Die lokale Variable ist noch keinem Bedien- oder Anzeigeelement zugeordnet.

Zum Verknüpfen einer lokalen Variablen mit einem Bedien- oder Anzeige-element klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die lokale Variable und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option Objekt wählen aus. Beachten Sie, dass nur Frontpanel-Elemente mit objektspezifischen Beschriftungen aufgeführt werden.

Die objektspezifischen Beschriftungen, mit denen lokale Variablen mit Frontpanel-Objekten verknüpft werden, sollten daher immer aussagekräftig sein.

Austauschen von Daten mit VariablenNachdem Sie eine Variable erstellt haben, können darüber Daten ausge-tauscht werden. Eine neue Variable empfängt per Voreinstellung Daten. Variablen, die Daten empfangen, fungieren als Datensenke und werden als Schreibvariablen bezeichnet. Wenn eine lokale oder globale Variable einen Wert empfängt, passt sich das mit der Variablen verknüpfte Bedien- oder Anzeigeelement automatisch an den neuen Wert an.

Eine Variable kann auch so konfiguriert werden, dass sie als Datenquelle fungiert. Klicken Sie dazu mit der rechten Maustaste auf die Variable und wählen Sie aus dem Kontextmenü In Lesen ändern aus, um die Variable als Bedienelement zu konfigurieren. Beim Ausführen dieses Knotens wird der Wert des damit verknüpften Anzeigeelements abgefragt.

Um eine Variable für den Empfang von Daten zu konfigurieren, klicken Sie die Variable im Blockdiagramm mit der rechten Maustaste an und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option In Schreiben ändern aus.

Im Blockdiagramm unterscheiden sich Lese- und Schreibvariablen durch die gleichen Merkmale wie Bedien- und Anzeigeelemente. Lesevariablen

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sind ähnlich wie Bedienelemente durch einen dicken Rand gekennzeichnet, während Schreibvariablen wie Anzeigeelemente einen dünnen Rand haben.

Beispiel für lokale VariablenIm Abschnitt Parallele Ausführung der Lektion haben Sie ein Beispiel für ein VI mit parallelen Schleifen gesehen. Das Frontpanel enthält eine Schalt-fläche, mit der die Erzeugung der Signale gestoppt werden kann, die in zwei Graphen angezeigt werden. Auf dem Blockdiagramm werden die Daten für jedes Diagramm innerhalb einer While-Schleife erzeugt. Auf diese Weise kann jede Schleife unabhängig von der anderen zeitlich gesteuert werden. Mit dem Anschluss für die Schleifensteuerung wurden beide While-Schlei-fen angehalten. In diesem Beispiel wird somit eine Schaltfläche für zwei Schleifen genutzt.

Damit die Signale in den Diagrammen wie erwartet dargestellt werden, müssen die While-Schleifen parallel ausgeführt werden. Wenn die While-Schleifen direkt verbunden werden, um den Zustand des Schalters von einer Schleife an die nächste weiterzugeben, werden die Schleifen nacheinander ausgeführt und nicht parallel. In Abbildung 9-5 sehen Sie ein Blockdiagramm des VIs, bei dem der Zustand des Schalters mit einer loka-len Variable an die Schleifen übergeben wird.

Die Schleife 2 fragt die lokale Variable ab, die mit der Schaltfläche ver-knüpft ist. Wenn Sie den Schalter auf dem Frontpanel auf FALSE stellen, wird dieser Zustand an den Bedingungsanschluss der Schleife 1 übergeben. Schleife 2 fragt die lokale Variable Schleifensteuerung ab und an ihrem Bedingungsanschluss liegt nun auch FALSE an. Auf diese Weise werden die Schleifen parallel ausgeführt und gleichzeitig beendet, wenn der Schalter auf dem Frontpanel ausgeschaltet wird.

Abbildung 9-5. Anhalten paralleler Schleifen mit lokalen Variablen

Mit Hilfe von lokalen Variablen können Sie Daten mit einem Bedien- oder Anzeigeelement auf dem Frontpanel austauschen. Das Schreiben in eine lokale Variable ist mit der Übergabe von Daten an einen beliebigen anderen Anschluss vergleichbar. Mit einer lokalen Variablen können Sie jedoch auch dann in den Anschluss schreiben, wenn es sich um ein Bedienelement han-

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delt, und den Anschluss auslesen, wenn es sich um ein Anzeigeelement handelt. Mit lokalen Variablen können Frontpanel-Objekte als Ein- und Ausgang verwendet werden.

Wenn sich die Benutzer einer Benutzeroberfläche beispielsweise anmelden müssen, können die Eingabefelder Anmeldename und Passwort mit Hilfe einer lokalen Variablen ausgelesen werden und vor der Anmeldung des nächsten Benutzers gelöscht werden, indem die Felder durch leere Strings überschrieben werden.

Variablen für mehrere VIsMithilfe von Variablen können auch Daten zwischen mehreren gleichzeitig ausgeführten VIs ausgetauscht werden. Über lokale Variablen werden Daten innerhalb eines VIs ausgetauscht. Eine globale Variable erfüllt zwar den gleichen Zweck, aber die Daten werden zwischen mehreren VIs ausge-tauscht. Angenommen, Sie haben zwei VIs, die gleichzeitig ausgeführt werden. Jedes VI enthält eine While-Schleife und gibt Daten an ein Signalverlaufsdiagramm weiter. Das erste VI enthält ein boolesches Bedienelement zum Beenden der VIs. Mit einer globalen Variable können beide Schleifen mit einem booleschen Element gleichzeitig beendet wer-den. Wenn sich beide Schleifen in ein und demselben Blockdiagramm befänden, wäre dies auch mit einer lokalen Variablen möglich.

Eine Einzelprozess-Umgebungsvariable kann genau wie eine globale Variable verwendet werden. Eine Umgebungsvariable ist mit einer lokalen oder globalen Variable vergleichbar, wobei Daten jedoch auch über ein Netzwerk ausgetauscht werden können. Umgebungsvariablen gibt es für einzelne Prozesse oder Netzwerke. Umgebungsvariablen zum Datenaus-tausch über Netzwerke werden nicht in diesem Kurs behandelt. Die hier besprochenen Einzelprozessvariablen können aber später ohne Weiteres in Netzwerk-Umgebungsvariablen umgewandelt werden.

Mit einer globalen Variablen können Daten von mehreren VIs auf einem Computer genutzt werden. Das ist besonders hilfreich, wenn Sie nicht mit Projektdateien arbeiten. Einzelprozess-Umgebungsvariablen sind für den Fall gedacht, dass die Daten in Zukunft zwischen VIs auf verschiedenen Computern ausgetauscht werden müssen.

Erstellen globaler VariablenGlobale Variablen dienen zum Datenaustausch zwischen mehreren gleich-zeitig ausgeführten VIs. Globale Variablen sind LabVIEW-eigene Komponenten. Beim Erstellen einer globalen Variablen erzeugt LabVIEW automatisch ein spezielles globales VI. Dieses enthält jedoch nur ein Front-panel und kein Blockdiagramm. Um die in der globalen Variablen enthaltenen Datentypen zu definieren, fügen Sie dem Frontpanel des globa-len VIs die entsprechenden Bedien- und Anzeigeelemente hinzu, denn

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dieses Frontpanel ist ein Container, von dem aus mehrere VIs auf Daten zugreifen können.

Nehmen wir beispielsweise an, Sie arbeiten mit zwei VIs, die gleichzeitig ausgeführt werden. Jedes VI enthält eine While-Schleife und gibt Daten an ein Signalverlaufsdiagramm weiter. Das erste VI enthält ein boolesches Ele-ment. Um damit beide Schleifen beenden zu können, sollte eine globale Variable verwendet werden. Wenn sich beide Schleifen in ein und demsel-ben Blockdiagramm befänden, wäre dies auch mit einer lokalen Variablen möglich.

Wählen Sie eine globale Variable aus der Palette Funktionen und fügen Sie sie in das Blockdiagramm ein.

Klicken Sie die Variable anschließend doppelt an, so dass sich das Frontpa-nel öffnet. Fügen Sie nun wie gewohnt Bedien- und Anzeigeelemente in das Frontpanel ein.

Da globale Variablen mit den objektspezifischen Beschriftungen der einge-fügten Bedien- und Anzeigeelemente gekennzeichnet werden, sollten die Beschriftungen aussagekräftig sein.

Sie können entweder mehrere variable globale VIs mit jeweils einem Front-panel-Element oder ein variables globales VI mit mehreren Frontpanel-Elementen erstellen, wenn Sie einander ähnliche Variablen in einer Gruppe zusammenfassen möchten.

Ein globales VI mit mehreren Objekten arbeitet effizienter, da zueinander-gehörige Variablen zusammengefasst werden können. Im Blockdiagramm eines VIs können mehrere globale Variablen enthalten sein, die mit Bedien- und Anzeigeelementen eines globalen VIs verknüpft sind. Dabei kann es sich entweder um Kopien der ersten globalen Variablen handeln, die in das Blockdiagramm eingefügt wurde, oder um globale Variablen in SubVIs. Ein VI mit einer globalen Variablen kann wie ein normales SubVI in andere VIs eingefügt werden. Bei jedem Einfügen einer neuen globalen Variablen in das Blockdiagramm wird ein neues globales VI erstellt, das der Variablen und Kopien davon zugeordnet ist.

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In Abbildung 9-6 sehen Sie das Frontpanel eines globalen VIs mit einem numerischen und einem String-Bedienelement sowie einem Cluster aus einem numerischen und einem booleschen Bedienelement. Die Schaltflä-chen Ausführen, Stopp oder ähnliche Schaltflächen, die auf einem üblichen Frontpanel zu sehen sind, werden in der Symbolleiste ausgeblendet.

Abbildung 9-6. Frontpanel eines globalen VIs

Nachdem Sie mit dem Einfügen von Elementen auf dem Frontpanel des glo-balen VIs fertig sind, speichern Sie es und kehren Sie zum Blockdiagramm des ursprünglichen VIs zurück. Anschließend ist im globalen VI ein Objekt auszuwählen, auf das zugegriffen werden soll. Klicken Sie dazu auf die glo-bale Variable und wählen Sie aus dem Kontextmenü ein Frontpanel-Element aus. Im Kontextmenü finden Sie alle Frontpanel-Elemente des VIs mit objektspezifischen Beschriftungen. Sie können aber auch mit der rech-ten Maustaste auf die globale Variable klicken und aus dem Kontextmenü unter Objekt wählen ein Frontpanel-Objekt auswählen.

Klicken Sie mit dem Bedien- oder Beschriftungswerkzeug auf die globale Variable und wählen Sie aus dem Kontextmenü das gewünschte Frontpa-nel-Element aus.

Um die globale Variable auch in anderen VIs zu nutzen, klicken Sie auf der Palette Funktionen auf VI auswählen. Per Voreinstellung ist eine globale Variable immer mit dem ersten Frontpanel-Objekt mit objektspezifischer Beschriftung verknüpft, das Sie in das VI der Variablen eingefügt haben. Um die globale Variable mit den Daten eines anderen Frontpanel-Objekts zu verknüpfen, klicken Sie sie mit der rechten Maustaste an und wählen Sie aus dem Kontextmenü Objekt wählen ein Frontpanel-Element aus.

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Erstellen von Einzelprozess-UmgebungsvariablenFür Umgebungsvariablen wird eine Projektdatei benötigt. Zum Erstellen einer Einzelprozess-Umgebungsvariablen klicken Sie im Projekt-Explorer mit der rechten Maustaste auf Mein Computer und wählen Neu»Variable. Daraufhin wird das Dialogfeld Eigenschaften für Umgebungsvariablen angezeigt, das in Abbildung 9-7 zu sehen ist.

Abbildung 9-7. Dialogfeld “Eigenschaften für Umgebungsvariablen”

Wählen Sie unter Variablentyp die Option Einzelprozess aus. Benennen Sie die Variable und weisen Sie ihr einen Datentyp zu. Die Umgebungsva-riable wird nun automatisch in einer neuen Bibliothek in Ihrer Projektdatei angezeigt. Speichern Sie die Bibliothek. Dieser Bibliothek können nach Bedarf zusätzliche Umgebungsvariablen hinzugefügt werden. Sie können die Variable per Drag-and-Drop direkt aus dem Projekt-Explorer in das Blockdiagramm ziehen. Die Datenrichtung wird im Kontextmenü gewech-selt. Mit Hilfe der Fehler-Cluster der Variable lässt sich der Datenfluss festlegen.

Umsichtiges Verwenden von VariablenLokale und globale Variablen gehören zu den LabVIEW-Komponenten für fortgeschrittene Nutzer. Variablen folgen nicht dem Datenflussprinzip von LabVIEW. Da Blockdiagramme mit lokalen und globalen Variablen ent-sprechend schwieriger zu verstehen sind, sollten Variablen umsichtig eingesetzt werden. Bei falscher Verwendung lokaler und globaler Variablen (z. B. anstelle von SubVI-Anschlüssen oder zum Datenaustausch zwischen den Rahmen von Sequenzstrukturen) funktioniert das VI möglicherweise anders als erwartet. Ebenso sollte darauf verzichtet werden, lange Verbin-dungen im Blockdiagramm durch globale oder lokale Variablen zu ersetzen, da das VI sonst langsamer ausgeführt wird.

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Variablen werden häufig unnötigerweise eingesetzt. Das Beispiel in Abbildung 9-8 zeigt eine Verkehrsampel, die programmatisch als Zustand-sautomat umgesetzt wurde. Bei jedem Zustand schaltet die Ampel entsprechend der programmierten Reihenfolge um. Im dargestellten Zustand ist die Ampel in Ost-West-Richtung grün und die Ampel in Nord-Süd-Richtung rot. Der Zustand wird vier Sekunden beibehalten, wie durch die Funktion “Warten (ms)” verdeutlicht wird.

Abbildung 9-8. Übermäßige Verwendung von Variablen

Das Beispiel in Abbildung 9-9 erfüllt den gleichen Zweck, ist aber einfacher und übersichtlicher aufgebaut. Beachten Sie, dass das Blockdiagramm auch verständlicher ist als im vorhergehenden Beispiel, da es weniger Variablen enthält. Die Anzeigeelemente werden in eine While-Schleife außerhalb der Case-Struktur eingefügt. Dadurch können sie sich auch ohne Variablen an jeden Zustand anpassen. Dieses Beispiel lässt sich einfacher erweitern (z. B. durch Hinzufügen einer Anzeige für Linksabbieger) als das vorhergehende Beispiel.

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Abbildung 9-9. Weniger Variablen

Initialisieren von VariablenDurch Initialisieren lokaler und globaler Variablen wird gewährleistet, dass diese vor der VI-Ausführung bekannte Werte enthalten. Das VI funktioniert sonst unter Umständen nicht ordnungsgemäß. Wenn der Anfangswert für eine Variable das Ergebnis einer Berechnung ist, muss die Variable den Wert empfangen, bevor sie das nächste Mal abgefragt wird. Werden die Schreib-operation und der Rest des VIs parallel ausgeführt, kann es zu Laufzeit-problemen kommen.

Damit der Blockdiagrammabschnitt, der den Anfangswert der Variable aus-gibt, vor der Variable ausgeführt wird, legen Sie ihn entweder in den ersten Rahmen einer Sequenzstruktur oder wandeln Sie ihn in ein SubVI um und stellen Sie das SubVI an den Anfang der Ausführungsreihenfolge.

Wenn die Variable vor dem Empfangen des ersten Ergebnisses abgefragt wird, gibt sie den Standardwert des Frontpanel-Elements aus, mit dem sie verknüpft ist.

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In Abbildung 9-10 sehen Sie einen Fehler, der häufig bei der Verwendung von Variablen auftritt. Die Bedingungen zum Anhalten zweier Schleifen werden durch eine Umgebungsvariable synchronisiert. Dieses Beispiel funktioniert bei der ersten Ausführung, da der Standardwert des booleschen Elements FALSE ist. Bei jeder weiteren Ausführung des VIs empfängt die Variable jedoch den Wert TRUE von der Stopp-Schaltfläche. Daher wird die untere Schleife bei der zweiten Ausführung beginnend nach nur einem Durchlauf angehalten, sofern die Variable nicht schnell genug Daten von der ersten Schleife empfängt.

Abbildung 9-10. Fehler beim Initialisieren von Umgebungsvariablen

Im Blockdiagramm in Abbildung 9-11 wird die Umgebungsvariable initia-lisiert. Die Variable muss vor Beginn der Schleifenausführung initialisiert werden, da sonst die zweite Schleife sofort anhält.

Abbildung 9-11. Ordnungsgemäßes Initialisieren einer Umgebungsvariablen

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C. Funktionale globale VariablenSolange sich ein VI im Speicher befindet, können Daten in nicht initialisier-ten Schieberegistern von For- und While-Schleifen gespeichert werden. Der letzte Zustand des Schieberegisters wird stets gespeichert. Beim Einfügen einer While-Schleife in ein SubVI können Sie Daten in Schieberegistern speichern und daraus auslesen. Diese Vorgehensweise ist vergleichbar mit globalen Variablen. Sie wird oft als “funktionale globale Variable” bezeich-net. Der Vorteil gegenüber einer tatsächlichen globalen Variable besteht darin, dass der Zugriff auf Daten im Schieberegister kontrolliert werden kann. Eine funktionale globale Variable besteht in der allgemeinen Form aus einem nicht initialisierten Schieberegister mit einer For- oder While-Schleife mit einer einzelnen Iteration (vgl. Abbildung 9-12).

Abbildung 9-12. Funktionale globale Variable

Eine funktionale globale Variable hat normalerweise einen Eingang mit dem Namen Aktion, an dem festgelegt wird, welchen Arbeitsschritt das VI aus-führen soll. Das Ergebnis dieses Arbeitsschritts wird in einem nicht initialisierten Schieberegister in einer While-Schleife gespeichert.

1 Nicht initialisiertes Schieberegister

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In Abbildung 9-13 sehen Sie eine einfache funktionale globale Variable für die Funktionen “Lesen” und “Schreiben”.

Abbildung 9-13. Funktionale globale Variable für die Funktionen “Lesen” und “Schreiben”

In diesem Beispiel werden die Daten an das VI übertragen und im Schiebe-register gespeichert, wenn “Enum” auf “Schreiben” gesetzt ist. Die Daten werden aus dem Schieberegister ausgelesen, wenn “Enum” auf “Lesen” ein-gestellt ist.

Funktionale globale Variablen können, wie beschrieben, zur Implementie-rung einfacher globaler Variablen verwendet werden. Sie sind jedoch besonders nützlich, wenn komplexere Datenstrukturen wie Stack- oder Queue-Puffer implementiert werden sollen. Mit funktionalen globalen Variablen kann auch der Zugriff auf allgemein zugängliche Ressourcen wie Dateien oder Geräte geschützt werden, die nicht in Form von globalen Variablen dargestellt werden können.

Hinweis Eine funktionale globale Variable ist ein nicht ablaufinvariantes SubVI. Das bedeutet, beim Aufruf des SubVIs von verschiedenen Stellen aus wird dieselbe Kopie des SubVIs verwendet. Daher kann das SubVI nur jeweils einmal aufgerufen werden.

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Zeitliche Steuerung mit funktionalen globalen VariablenEin Anwendungsbereich, bei dem die Vorteile von funktionalen globalen Variablen besonders zur Geltung kommen, ist die zeitliche Steuerung von VIs. Für viele VIs der Mess- und Automatisierungstechnik ist eine gewisse zeitliche Steuerung erforderlich. Oftmals benötigt Hardware (z. B. eine Messkarte) Zeit zum Initialisieren, wofür das VI eine Funktion zur Zeitmes-sung benötigt. Sie können zum Beispiel eine funktionale globale Variable erstellen, mit der die Zeit zwischen jedem Aufruf des VIs ermittelt wird (vgl. Abbildung 9-14).

Abbildung 9-14. Funktionale globale Variable zur Zeitmessung

Der Case “Vergangene Zeit” subtrahiert die Zeitangabe im Schieberegister von der aktuellen Zeit, die von der Funktion “Datum/Zeit in Sekunden ermitteln” ausgegeben wird. Mit dem Case “Zeit zurücksetzen” wird die funktionale globale Variable mit einem bekannten Zeitwert initialisiert.

Die funktionale globale Variable entspricht damit genau dem Express-VI “Verstrichene Zeit”. Der Vorteil der Variablen besteht darin, dass Sie sie ein-fach Ihren Bedürfnissen anpassen können (z. B. durch Einfügen einer Pausenoption).

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D. LaufzeitproblemeEin Laufzeitproblem entsteht, wenn der Ablauf von Ereignissen oder die zeitliche Planung von Arbeitsschritten ungewollt die Ausgabegrößen beein-flusst. Laufzeitprobleme treten oft in Programmen auf, bei denen mehrere Arbeitsschritte parallel ausgeführt werden, die Daten miteinander austau-schen. Stellen Sie sich das in den Abbildungen 9-15 und 9-16 dargestellte Beispiel vor.

Abbildung 9-15. Beispiel für ein Laufzeitproblem: Schleife 1

Abbildung 9-16. Beispiel für ein Laufzeitproblem: Schleife 2

In beiden Schleifen wird bei jeder Iteration eine Umgebungsvariable um 1 erhöht. Bei Ausführung dieses VIs wird als Ergebnis erwartet, dass nach dem Anklicken der Stopp-Schaltfläche die Summe aus Zählwert 1 und Zählwert 2 gleich dem Gesamtzählwert ist. Wenn das VI kurzzeitig aus-geführt wird, stellt sich in der Regel das erwartete Ergebnis ein. Wird das VI jedoch länger ausgeführt, ist der Gesamtzählwert kleiner als die Summe aus Zählwert 1 und Zählwert 2, da in dem VI ein Laufzeitproblem auftritt.

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Auf einem Computer mit nur einem Prozessor werden Aktionen in einem Multitasking-Programm wie diesem nacheinander ausgeführt. LabVIEW und das Betriebssystem wechseln jedoch so schnell zwischen den Tasks hin und her, dass der Eindruck entsteht, sie würden gleichzeitig ausgeführt. Das Laufzeitproblem in diesem Beispiel tritt auf, wenn der Wechsel zwischen Arbeitsschritten zu einem bestimmten Zeitpunkt stattfindet. Wie Sie sehen, werden mit beiden Schleifen folgende Arbeitsschritte ausgeführt:

• Abfragen der Umgebungsvariable

• Erhöhen des ausgelesenen Werts um 1

• Übergeben dieses Werts an die Umgebungsvariable

Überlegen Sie nun, was passiert, wenn die Arbeitsschritte der Schleife in folgender Reihenfolge ausgeführt werden:

1. Schleife 1 fragt die Umgebungsvariable ab.

2. Schleife 2 fragt die Umgebungsvariable ab.

3. Schleife 1 erhöht den ausgelesenen Wert um 1.

4. Schleife 2 erhöht den ausgelesenen Wert um 1.

5. Schleife 1 übergibt diesen Wert an die Umgebungsvariable.

6. Schleife 2 übergibt diesen Wert an die Umgebungsvariable.

In diesem Beispiel übergeben beide Schleifen den gleichen Wert an die Variable und der Inkrementwert der ersten Schleife wird von der zweiten Schleife überschrieben. Dadurch entsteht ein schwerwiegendes Laufzeit-problem, wenn das Programm einen genauen Zählwert berechnen soll.

Zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Umgebungsvariable abgefragt wird, und dem Zeitpunkt, an dem die Variable einen Wert empfängt, befinden sich wenige Anweisungen. Daher ist es unwahrscheinlicher, dass das VI zur fal-schen Zeit zwischen den Schleifen wechselt. Das erklärt auch, warum das VI eine kurze Zeit problemlos funktioniert und erst nach längerer Zeit die ersten Werte verloren gehen.

Laufzeitprobleme lassen sich nur schwer finden und beheben, da das Ergeb-nis von der Reihenfolge, in der die vorgesehenen Tasks vom Betriebssystem ausgeführt werden, und von der Zeitsteuerung externer Ereignisse abhängt. Durch die Art und Weise, wie die Tasks miteinander und mit dem Betriebs-system interagieren sowie durch das willkürliche Timing von externen Ereignissen ist diese Reihenfolge jedoch rein zufällig. Programmcode mit einem Laufzeitproblem kann während des Testens tausend Mal das gleiche Ergebnis hervorbringen, aber später ein ganz anderes Ergebnis, das erst dann auftaucht, wenn der Programmcode vom Benutzer verwendet wird.

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Am besten lassen sich Laufzeitprobleme folgendermaßen vermeiden:

• Durch wenige gemeinsam genutzte Ressourcen und Steuerung des Zugriffs darauf

• Durch Erkennen kritischer Programmabschnitte und entsprechende Maßnahmen

• Durch Festlegen der Ausführungsreihenfolge

Begrenzung der Anzahl gemeinsam genutzter Ressourcen und ZugriffskontrolleLaufzeitprobleme treten besonders dann auf, wenn zwei Tasks sowohl Schreib- als auch Leserechte für eine Ressource haben, wie es im vorigen Beispiel der Fall ist. Eine Ressource ist ein beliebiges Objekt, das von meh-reren Prozessen gemeinsam genutzt wird. Bei Laufzeitproblemen ist die am häufigsten vorkommende gemeinsame Ressource ein Datenspeicher, zum Beispiel eine Variable. Weitere Beispiele für Ressourcen sind Dateien oder Referenzen auf Geräte.

Wenn eine Ressource von verschiedenen Stellen aus geändert werden kann, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit eines Laufzeitproblems. Daher sollte es möglichst wenige gemeinsame Ressourcen und Schreibberechtigungen dafür geben. Dagegen ist es meist unproblematisch, eine gemeinsame Res-source von mehreren Stellen aus abzufragen oder zu überwachen. Der Wert einer gemeinsam verwendeten Ressource sollte immer von einer Stelle aus geändert werden. Die meisten Laufzeitprobleme treten nur auf, wenn meh-rere Objekte Schreibzugriff auf eine Ressource haben.

Im vorherigen Beispiel kann die Abhängigkeit von gemeinsamen Ressour-cen verringert werden, indem jede Schleife selbst eine Zählung durchführt. Nach dem Anklicken der Stopp-Schaltfläche wird dann das Ergebnis der Zählung ausgetauscht. Dazu ist nur eine Lese- und eine Schreibberechti-gung für eine gemeinsame Ressource notwendig und Laufzeitprobleme werden ausgeschlossen. Wenn jede gemeinsame Ressource nur von einem Objekt geändert wird und die Anweisungsreihenfolge des VIs gut struktu-riert ist, treten keine Laufzeitprobleme auf.

Schutz kritischen ProgrammcodesEin kritischer Programmabschnitt ist ein Abschnitt, der immer gleich funk-tionieren muss. Bei Multitasking-Programmen kann es vorkommen, dass in diesem Fall ein Task einen anderen Task unterbricht. Das ist bei fast allen modernen Betriebssystemen ununterbrochen der Fall. Normalerweise hat die Unterbrechung eines Tasks keinen Einfluss auf die Ausführung des Pro-gramms. Wenn aber ein Task eine gemeinsame Ressource ändert, von der der unterbrochene Task annimmt, dass sie weiterhin unverändert ist, tritt ein Laufzeitproblem auf.

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In den Abbildungen 9-15 und 9-16 sind kritische Programmabschnitte dargestellt. Wenn eine der beiden Schleifen die andere Schleife bei Ausfüh-rung des kritischen Programmabschnitts unterbricht, kann ein Laufzeitproblem auftreten. Programmabschnitte, die potenziell Laufzeit-probleme verursachen können, müssen daher erkannt werden. Es gibt eine ganze Reihe von Vorgehensweisen, Laufzeitprobleme auszuschließen. Zwei der wirksamsten sind funktionale globale Variablen und Semaphore.

Funktionale globale VariablenSie können kritische Programmabschnitte zur besseren Kontrolle in SubVIs einfügen. Nicht ablaufinvariante SubVIs können immer nur von jeweils einer Stelle aufgerufen werden. Wenn Sie also einen kritischen Programm-abschnitt in ein nicht ablaufinvariantes SubVI einfügen, kann er nicht von anderen Prozessen unterbrochen werden, die das SubVI aufrufen. Funktio-nale globale Variablen sind in der Hinsicht besonders geeignet, da Speichermethoden wie globale Variablen oder Einzelprozess-Umgebungs-variablen, die für Laufzeitprobleme anfälliger sind, durch Schieberegister ersetzt werden können. Mit funktionalen globalen Variablen können auch multifunktionale SubVIs erstellt werden, die alle Arbeitsschritte an einer bestimmten Ressource in sich vereinen.

Nach dem Erkennen aller kritischen VI-Abschnitte gruppieren Sie diese je nach den Ressourcen, mit denen sie arbeiten, und erstellen für jede Res-source eine funktionale globale Variable. Kritische Abschnitte für unterschiedliche Arbeitsschritte können jeweils zu einem Befehl für die funktionale globale Variable werden. Ebenso können Sie kritische Abschnitte für denselben Arbeitsschritt in einen Befehl zusammenfassen. Dazu ist wenig Programmieraufwand nötig.

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Mit funktionalen globalen Variablen können zum Beispiel kritische Abschnitte in Abbildung 9-15 und 9-16 geschützt werden. Zum Beseitigen des Laufzeitproblems ersetzen Sie die Umgebungsvariable durch eine funk-tionale globale Variable und fügen Sie den Blockdiagrammabschnitt zum Hochzählen des Zählers in die funktionale globale Variable ein (vgl. die Abbildungen 9-17, 9-18 und 9-19).

Abbildung 9-17. Verwendung funktionaler globaler Variablen für kritische Programmabschnitte in Schleife 1

Abbildung 9-18. Verwendung funktionaler globaler Variablen für kritischeProgrammabschnitte in Schleife 2

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Abbildung 9-19. Beseitigen des Laufzeitproblems durch eine funktionale globale Variable

SemaphoreSemaphore sind Synchronisationsmechanismen zum Schutz von Ressour-cen und kritischen Programmabschnitten. Damit sich zwei kritische Blockdiagrammabschnitte nicht gegenseitig unterbrechen, fügen Sie vor jedem Abschnitt ein VI des Typs “Semaphor belegen” und nach jedem Abschnitt ein VI des Typs “Semaphor freigeben” ein. Per Voreinstellung kann ein Semaphor von jeweils einem Task belegt werden. Nachdem ein Task in einen kritischen Abschnitt eintritt, können die anderen Tasks so lange nicht in ihre jeweiligen kritischen Abschnitte eintreten, bis der erste Task beendet ist. Wenn dies ordnungsgemäß geschieht, werden Laufzeitpro-bleme ausgeschlossen.

Der ungestörte Ablauf kritischer VI-Abschnitte kann wie in den Abbildungen 9-15 und 9-16 durch Semaphore gewährleistet werden. Benannte Semaphore können auch zwischen VIs ausgetauscht werden. Der Semaphor muss in jedem VI geöffnet, kurz vor dem kritischen Abschnitt belegt und danach wieder freigegeben werden. In den Abbildungen 9-20 und 9-21 sehen Sie eine Lösung der Laufzeitprobleme durch Verwendung von Semaphoren.

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Abbildung 9-20. Verwendung eines Semaphors für einen kritischen Abschnitt in Schleife 1

Abbildung 9-21. Verwendung eines Semaphors für einen kritischen Abschnitt in Schleife 2

Festlegen einer AusführungsreihenfolgeLaufzeitprobleme können auch dadurch verursacht werden, dass die Aus-führungsreihenfolge nicht ordnungsgemäß durch den Datenfluss festgelegt wird. Bei fehlender Datenabhängigkeit können LabVIEW-Tasks in beliebi-ger Reihenfolge ausgeführt werden. Wenn die Tasks allerdings voneinander abhängen, kann es zu Laufzeitproblemen kommen. Ein Beispiel dazu sehen Sie in Abbildung 9-22.

Abbildung 9-22. Einfaches Laufzeitproblem

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In diesem Beispiel kann es je nach Ausführungsreihenfolge zu vier ver-schiedenen Ergebnissen kommen:

Ergebnis 1: Wert = (Wert × 5) + 21. Anschluss fragt “Wert” ab.

2. “Wert × 5” wird unter “Wert” gespeichert.

3. Lokale Variable fragt “Wert × 5” ab.

4. “(Wert × 5) + 2” wird unter “Wert” gespeichert.

Ergebnis 2: Wert = (Wert + 2) × 51. Lokale Variable fragt “Wert” ab.

2. “Wert + 2” wird unter “Wert” gespeichert.

3. Anschluss fragt “Wert + 2” ab.

4. “(Wert + 2) × 5” wird unter “Wert” gespeichert.

Ergebnis 3: Wert = Wert × 51. Anschluss fragt “Wert” ab.

2. Lokale Variable fragt “Wert” ab.



Ergebnis 4: Wert = Wert + 21. Anschluss fragt “Wert” ab.

2. Lokale Variable fragt “Wert” ab.



Obwohl dieser Abschnitt ebenfalls ein Laufzeitproblem darstellt, funktio-niert er vorhersehbarer als der Abschnitt im ersten Beispiel. Das liegt daran, dass LabVIEW üblicherweise Operationen eine feste Reihenfolge zuweist. Situationen wie diese sind allerdings zu vermeiden, da die Abarbeitungsrei-henfolge nicht garantiert werden kann. So kann sich die Reihenfolge ändern, wenn das VI unter anderen Bedingungen oder in einer neueren Ver-sion von LabVIEW ausgeführt wird. Glücklicherweise lassen sich Laufzeitprobleme dieser Art einfach durch Festlegen des Datenflusses beheben.

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1. VIs sollten viele Variablen enthalten.

a. Richtig

b. Falsch

2. Mit welchem der folgenden Elemente können keine Daten übertragen werden?

a. Semaphore

b. Funktionale globale Variablen

c. Lokale Variablen

d. Einzelprozess-Umgebungsvariablen

3. Für welches der folgenden Elemente wird ein Projekt benötigt?

a. Lokale Variable

b. Globale Variable

c. Funktionale globale Variable

d. Einzelprozess-Umgebungsvariable

4. Welches der folgenden Elemente ist nicht zum Datenaustausch zwi-schen mehreren VIs geeignet?

a. Lokale Variable

b. Globale Variable



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1. VIs sollten viele Variablen enthalten.

a. Richtig

b. Falsch

Variablen sollten nur verwendet werden, wenn es sich nicht vermei-den lässt. Leiten Sie Daten möglichst immer über Verbindungen weiter.

2. Mit welchem der folgenden Elemente können keine Daten übertragen werden?

a. Semaphore

b. Funktionale globale Variablen

c. Lokale Variablen

d. Einzelprozess-Umgebungsvariablen

3. Für welches der folgenden Elemente wird ein Projekt benötigt?

a. Lokale Variable

b. Globale Variable



4. Welches der folgenden Elemente ist nicht zum Datenaustausch zwi-schen mehreren VIs geeignet?

a. Lokale Variable

b. Globale Variable



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Notizen

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© National Instruments Corporation A-1 LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch

AAuswerten und Verarbeiten von Werten

In der Regel beginnt ein Projekt mit dem Erfassen von Messwerten, da die meisten Applikationen für physikalische Prozesse erstellt werden. Um die Messwerte auszuwerten, Entscheidungen hinsichtlich des Prozesses zu tref-fen und Ergebnisse zu erzielen, müssen die Messwerte bearbeitet und analysiert werden.

Als ein technisches Entwicklungswerkzeug umfasst LabVIEW eine Vielzahl von Analysefunktionen für Forschung, Wissenschaft und Ingeni-eurwesen, aber auch für Studium und Lehre. Sie können diese Funktionen in Ihre Applikationen einfügen, um Ihre Messungen effizient zu gestalten und schneller zu Ergebnissen zu kommen.

InhaltA. Auswahl der passenden Analyse

B. Analysekategorien

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Anhang A Auswerten und Verarbeiten von Werten

LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch A-2 ni.com

A. Auswahl der passenden AnalyseEs gibt verschiedene Möglichkeiten der Integration von Analysen in Appli-kationen. Bestimmte Gesichtspunkte helfen bei der Auswahl der passenden Analyse.

Auswertung in derselben Applikation oder einer anderenBei der so genannten Inline-Analyse werden Daten in derselben Applikation analysiert, mit der sie auch erfasst wurden. Das ist normalerweise bei Appli-kationen der Fall, bei denen Entscheidungen während der eigentlichen Ausführung getroffen werden und Ergebnisse einen direkten Einfluss auf den Prozess haben (in der Regel durch Änderung von Parametern und Ausführung bestimmter Vorgänge). Ein typisches Beispiel dafür sind Testapplikationen. Bei Inline-Analysen liegt das Augenmerk auf der Menge der erfassten Daten und auf den Analyseroutinen, die auf die Daten ange-wandt werden. Es muss ein angemessenes Gleichgewicht gefunden werden, da die Analysen ansonsten sehr rechenintensiv werden und sich die Appli-kation dadurch verlangsamen kann.

Andere Beispiele für die Inline-Analyse sind Applikationen, bei denen die Parameter der Messung an die Eigenschaften des gemessenen Signals angepasst werden müssen. Das ist beispielsweise der Fall, wenn die Proto-kollierung eines oder mehrerer Signale erforderlich ist, die Signale sich aber mit Ausnahme plötzlicher Hochgeschwindigkeitsaktivitäten (Bursts) nur sehr langsam ändern. Um die Menge der protokollierten Daten zu reduzie-ren, müsste die Applikation umgehend die Notwendigkeit einer schnelleren Sample-Rate erkennen und die Sample-Rate wieder verringern, wenn der Burst vorbei ist. Durch Messen und Analysieren bestimmter Aspekte der Signale kann sich die Applikation den Umständen anpassen und die entspre-chenden Ausführungsparameter aktivieren. Es gibt unzählige Beispiele von Applikationen, die Flexibilität und die Fähigkeit erfordern, Entscheidungen aufgrund bestimmter Bedingungen zu treffen. Diese Anforderungen können nur durch Hinzufügen von Analyse-Algorithmen zur Applikation erfüllt werden.

Entscheidungen auf Grundlage der Messwerte werden nicht immer automa-tisch getroffen. Sehr oft muss die Ausführung des Prozesses überwacht und ad hoc entschieden werden, ob die Ausführung den Erwartungen entspricht oder Variablen angepasst werden müssen. Auch wenn es nicht ungewöhn-lich ist, dass Messwerte protokolliert, aus einer Datei oder Datenbank entnommen und anschließend (offline) zur Modifizierung des Prozesses analysiert werden, müssen Änderungen oft noch während des Prozesses vorgenommen werden. In diesem Fall müssen die Werte so erfasst, bearbei-tet, vereinfacht, formatiert und angezeigt werden, wie es für den Anwender am nützlichsten ist. Dabei können die vielen Visualisierungsmöglichkeiten

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von LabVIEW ausgeschöpft werden, um die Werte in einer sinnvollen Dar-stellungsart anzuzeigen.

LabVIEW enthält Analyse- und Mathematikfunktionen, die mit allen Datenerfassungsfunktionen und Anzeigen von National Instruments zusam-menarbeiten, so dass diese in jeder beliebigen LabVIEW-Applikation zusammen genutzt werden können. Daneben gibt es auch LabVIEW-Routi-nen zur Einzelauswertung von Messwerten. Diese Routinen wurden speziell für Inline-Analysen in Echtzeit-Applikationen entwickelt. Bei der Entschei-dung, ob Routinen zur einzelnen Auswertung von Werten für Ihren Zweck geeignet sind, sollten Sie bestimmte Gesichtspunkte berücksichtigen.

Wenn Messwerte in einer separaten Applikation ausgewertet werden (Offline-Analyse), werden diese in der Regel nicht sofort benötigt bzw. haben keinen Einfluss auf den Prozess. Bei der Offline-Analyse kommt es nur darauf an, dass genügend Rechenkapazität vorhanden ist. Der Hauptzweck solcher Applikationen besteht darin, die Ursache und Wirkung von Variablen in einem Prozess zu ermitteln, indem mehrere Messreihen zueinander in Beziehung gesetzt werden. Bei solchen Applikationen werden die Messwerte in der Regel aus einer Binär- oder ASCII-Datei oder einer SQL/ODBC-Datenbank wie Oracle oder Access importiert. Danach werden die Messwerte mit einer Vielzahl (manchmal Hunderten) von Ana-lyseroutinen ausgewertet, bearbeitet und für die Darstellung formatiert. LabVIEW enthält Funktionen für unterschiedliche Dateiformate und Daten-banktypen sowie zur Zusammenarbeit mit Berichterstellungsprogrammen wie NI DIAdem oder dem Report Generation Toolkit for Microsoft Office. Darüber hinaus können Daten mit Hilfe neuester Technologien ausgetauscht werden. Dazu gehört zum Beispiel die Arbeit mit XML und ActiveX oder die Darstellung von Daten im Web.

Automatische und interaktive AuswertungDurch die stetige Arbeit mit LabVIEW fällt es Wissenschaftlern und Inge-nieuren zumeist leicht, die passende Anwendung zur Datenerfassung mit einer großen Palette von Geräten zu finden. Solche Anwendungen können daher sehr ausgeklügelt sein und sofort während der Ausführung die Ergeb-nisse auswerten und in der passenden Form darstellen. Es ist nicht damit getan, Messwerte aufzunehmen und sie zur Visualisierung zu verarbeiten. In der Praxis werden Hunderte, mitunter Tausende Megabyte von Messwerten auf Festplatten und in Datenbanken gespeichert. Nachdem die Applikation zwischen einem und hundertmal durchgelaufen ist, können die Messwerte ausgewertet und verglichen und Änderungen am Prozess vorgenommen werden, bis das gewünschte Ergebnis vorliegt.

Es kann relativ schnell vorkommen, dass die Anzahl der aufgenommenen Messwerte nicht mehr zu bewältigen ist. Mit einer schnellen DAQ-Karte und genügend Kanälen ist es nur eine Frage von Millisekunden, bis Tau-

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sende von Messwerten aufgenommen wurden. Ebenso schwierig ist die Auswertung solcher Mengen von Messwerten. In der Regel gehört dazu, dass die Messwerte in Protokollen zusammengefasst sowie in Graphen visualisiert werden, um anhand der Daten bestimmte Annahmen zu bestäti-gen und Schlussfolgerungen zu ziehen. Ohne die passenden Programme kann diese Aufgabe schnell unüberschaubar werden, was die Auswahl der richtigen Software zu einem Kostenfaktor macht.

Um die Auswertung von Messwerten zu vereinfachen, können LabVIEW-Applikationen Dialogfelder und andere Bedienmittel enthalten, mit deren Hilfe ad hoc bestimmte Analyse-Routinen ausgewählt werden können. Auf diese Weise können Benutzer stärker in ihre Applikationen eingreifen und haben dadurch größeren Einfluss auf die Ergebnisse. Dazu muss jedoch genau bekannt sein, welche Angaben zu den Messwerten und welche Aus-werteverfahren für den Benutzer von Interesse sind.

In LabVIEW können Sie die Menge der Daten deutlich reduzieren oder die Messwerte vor dem Speichern formatieren, so dass sie bei der Auswertung einfacher zu handhaben sind. Daneben enthält LabVIEW zahlreiche Funk-tionen zum Erzeugen von Protokollen mit den erfassten Werten.

B. AnalysekategorienLabVIEW enthält eine Vielzahl von Analysefunktionen, mit denen auf ver-schiedene Art und Weise Informationen zu erfassten Messwerten gewonnen werden können. Sie können diese Funktionen so verwenden, wie sie sind, oder sie für einen bestimmten Zweck ändern oder erweitern. Die Funktionen sind in folgende Kategorien eingeteilt: Messung, Signalverarbeitung, Mathematik, Bildverarbeitung, Steuerung, Simulation und Anwendungsbereiche.

• Messung

– Amplitude und Pegel

– Frequenzanalyse (Spektrum)

– Rauschen und Verzerrung

– Impuls und Übergang

– Signal- und Signalverlaufserzeugung

– Analyse im Zeitbereich

– Messung von Frequenzkomponenten

• Signalverarbeitung

– Digitale Filter

– Faltung und Korrelation

– Frequenzbereich

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– Kombinierte Zeit-Frequenz-Analyse (Signal Processing Toolset)

– Sampling/Resampling

– Signalerzeugung

– Hochauflösende Spektrumanalyse (Signal Processing Toolset)

– Transformationen

– Zeitbereich

– Wavelet- und Filterbank-Entwurf (Signal Processing Toolset)

– Fensterung

• Mathematik

– Elementarmathematik

– Kurvenanpassung und Datenmodellierung

– Differentialgleichungen

– Interpolation und Extrapolation

– Lineare Algebra

– Nicht lineare Systeme

– Optimierung

– Nullstellenbestimmung

– Spezielle Funktionen

– Statistik und Zufallsprozesse

• Bildverarbeitung

– Blob-Analyse und Formenbestimmung

– Farbmustersuche

– Filter

– High-Level-Programme zur industriellen Bildverarbeitung

– Graustufenmustersuche mit hoher Geschwindigkeit

– Bildanalyse

– Bild- und Pixelbearbeitung

– Bildverarbeitung

– Texterkennung (OCR)

– Tools für relevante Bildanteile

• Steuerung

– PID und Fuzzy Control

• Simulation

– Simulation Interface (Simulation Interface Toolkit)

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• Anwendungsbereiche

– Maschinenüberwachung (Order Analysis Toolset)

– Industrielle Bildverarbeitung (IMAQ, Vision Builder)

– Motorsteuerung

– Akustik und Vibration (Sound and Vibration Analysis Toolset)

Eine vollständige Liste der Analysefunktionen in LabVIEW finden Sie auf ni.com/analysis.

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© National Instruments Corporation B-1 LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch

BGrundlagen der Messtechnik

In diesem Anhang werden die Grundlagen zur effektiven Erfassung und Erzeugung von Signalen vermittelt. Dabei werden hauptsächlich die Kom-ponenten Ihres Messsystems behandelt, die nicht Teil des Computers sind. Es werden Messwandler, Signalquellen, Signalaufbereitungsgeräte sowie die verschiedenen Schaltungsarten eines Messsystems erläutert und Sie erfahren, wie die Messgenauigkeit verbessert werden kann. In diesem Anhang erhalten Sie eine kurze Einführung zu diesen Themen.

InhaltA. Einsatz computergestützter Messsysteme

B. Grundbegriffe der Messtechnik

C. Verbesserung der Qualität von Messungen

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Anhang B Grundlagen der Messtechnik

LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch B-2 ni.com

A. Einsatz computergestützter MesssystemeDie Hauptaufgabe aller messtechnischen Systeme ist das Messen und/oder Generieren von Signalen. Messgeräte dienen zur Erfassung, Analyse und Darstellung von Messungen.

In Abbildung B-1 sehen Sie ein Beispiel für ein Messsystem. Bevor ein computergestütztes Messsystem eine physikalische Größe (z. B. eine Tem-peratur) messen kann, muss die Größe von einem Sensor oder Messwandler in ein elektrisches Signal wie Spannung oder Strom umgewandelt werden. Vor der Messung des Signals muss dieses möglicherweise aufbereitet wer-den, um einen genauen Wert ermitteln zu können. Zur Signalaufbereitung gehört das Filtern des Signals, um es von Störsignalen zu befreien, und das Verstärken oder Dämpfen des Signals, um den optimalen Messbereich für das Signal zu erhalten. Nach der Aufbereitung des Signals wird es gemes-sen. Anschließend werden die Messwerte an den Computer übertragen.

In diesem Kurs werden zwei Möglichkeiten zur Übertragung elektrischer Signale an den Computer beschrieben, und zwar mit Hilfe einer Datenerfas-sungskarte (DAQ-Karte) und eines Messgeräts (Gerätesteuerung). Die Software steuert das gesamte System, also die Erfassung der unverarbeite-ten Daten, die Analyse der Daten und die Darstellung der Ergebnisse. Mit Hilfe dieser Bausteine kann die zu messende physikalische Größe für die Analyse und Darstellung an den Computer übertragen werden.

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Abbildung B-1. Aufbau eines Messsystems

Treiber-Engines/API Treiber-Engines/API

NI-488.2, NI-VISA, NI-Serial NI-DAQmx, NI-DAQmx Base

+mV–

+HV–

®

MAINFRAME

SCXI

Physikalische GrößeLicht, Druck, Temperatur usw.

Applikationssoftware LabVIEW, LabWindows/CVI, Measurement Studio oder andere Programmierumgebungen

Datenerfassungskarte (DAQ-Karte) Eigenständiges Gerät

GPIB-Karte/Serieller Port/Andere Kommunikation

Sensoren und Messwandler

+V–

+–

Signalaufbereitung Signalaufbereitung

SC-2345

8

7

6

ON

STANDBY

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B. Grundbegriffe der MesstechnikIn diesem Abschnitt werden die Grundbegriffe beschrieben, mit denen Sie vertraut sein sollten, bevor Sie Messungen mit einem DAQ-Gerät durchführen.

SignalerfassungSignalerfassung ist der Prozess der Umwandlung einer physikalischen Grö-ße in für den Computer lesbare Daten. Eine Messung beginnt mit der Umwandlung einer physikalischen Größe in ein elektrisches Signal mit Hilfe eines Messwandlers. Messwandler geben z. B. anstelle einer Tempe-ratur, Kraft, Lautstärke oder Lichtstärke ein elektrisches Signal aus. In Tabelle B-1 sehen Sie einige gebräuchliche Messwandler.

Tabelle B-1. Größe und Messwandler

Größe Messwandler

Temperatur ThermoelementeWiderstandstemperatursensoren (RTDs)ThermistorenIC-Sensoren

Lichtstärke Lichtsensoren mit VakuumröhrePhotoleitende Zellen

Schalldruckpegel Mikrofone

Kraft und Druck DehnungsmessstreifenPiezoelektrische MesswandlerKraftaufnehmer

Weg PotentiometerInduktive Wegaufnehmer (LVDTs)Optische Impulsgeber

Fluss DifferenzdruckmesserSchwebekörper-DurchflussmesserUltraschall-Durchflussmesser

pH-Wert pH-Elektroden

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SignalquellenBei der Erfassung analoger Signale werden geerdete oder erdfreie Signal-quellen verwendet.

Geerdete SignalquellenGeerdete Signalquellen sind Quellen mit Spannungssignalen, die sich auf die Masse eines Systems, beispielsweise die Gebäudeerde beziehen (vgl. Abbildung B-2). Aus diesem Grund haben die Spannungsquellen ein gemeinsames Potential mit dem Messgerät. Beispiele für geerdete Span-nungsquellen sind Geräte, die über Steckdosen mit der Gebäudeerde verbunden werden, z. B. Signalgeneratoren oder Stromversorgungsgeräte.

Abbildung B-2. Geerdete Signalquellen

Hinweis Die Masseanschlüsse zweier unabhängig geerdeter Signalquellen haben in der Regel nicht das gleiche Potential. Der Unterschied im Erdpotential zwischen zwei mit demselben Gebäudeerdungssystem verbundenen Geräten beträgt in der Regel 10 bis 200 mV. Der Unterschied kann noch größer sein, wenn die Energieversorgungskabel und anderen Komponenten nicht ordnungsgemäß miteinander verbunden sind. Dadurch wird das als Masseschleife bekannte Phänomen verursacht.

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Masse

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Erdfreie SignalquellenBei einer erdfreien Signalquelle wird das Spannungssignal nicht mit einem gemeinsamen Masseanschluss, wie beispielsweise der Gebäudeerde, ver-bunden (vgl. Abbildung B-3). Zu den erdfreien Spannungsquellen gehören Batterien, Thermoelemente, Transformatoren und Isolationsverstärker. In Abbildung B-3 sehen Sie, dass im Vergleich zu Abbildung B-2 keiner der Anschlüsse der Spannungsquelle mit der Steckdose verbunden ist. Jeder Anschluss ist unabhängig von der Systemerdung.

Abbildung B-3. Erdfreie Signalquelle

SignalaufbereitungSignalaufbereitung umfasst die Messung und Bearbeitung von Signalen zur Verbesserung von Genauigkeit, Isolation, Filterung usw. Viele Messgeräte und DAQ-Geräte haben Funktionen zur Signalaufbereitung. Signalaufberei-tung kann auch extern angewandt werden, zum Beispiel mit Hilfe einer Schaltung zur Aufbereitung des Signals oder mit speziellen Geräten zur Signalaufbereitung. National Instruments bietet SCXI- und andere Geräte an, die eigens für diesen Zweck entwickelt wurden. In diesem Abschnitt werden Ihnen verschiedene DAQ- und SCXI-Geräte vorgestellt.

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Masse

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Um Signale von Messwandlern zu messen, müssen die Signale in eine für das Messgerät geeignete Form umgewandelt werden. Die Ausgangsspan-nung der meisten Thermoelemente ist beispielsweise sehr klein und oft von Störspannungen überlagert. Das Ausgangssignal eines Thermoelements muss daher vor der A/D-Wandlung verstärkt werden. Diese Verstärkung ist eine Form der Signalaufbereitung. In der Praxis ist es üblich, Signale durch Verstärkung, Linearisierung, Speisung von Sensoren oder Isolation aufzubereiten.

In Abbildung B-4 sehen Sie einige gebräuchliche Messwandler und die dafür erforderliche Signalaufbereitung.

Abbildung B-4. Messwandler und Signalaufbereitungsarten

Messwandler/Signale

Thermoelemente

RTDs

Dehnungsmessstreifen

Gleichtakt- oder Hochspannung

Lasten, die AC-Schaltung oder großen Stromfluss benötigen

Signale mit HF-Rauschen

Signalaufbereitung

Stromerregung, 3- oder 4-Draht-Schaltung,

Linearisierung

Verstärkung, Linearisierung und Kaltstellenkompensation

Spannungserregung, Brückenschaltung und Linearisierung

Isolationsverstärker (optische Isolation)

Elektromechanische Relais oder Halbleiterrelais

Tiefpassfilter

DAQ-Gerät

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VerstärkungVerstärkung ist die häufigste Art der Signalaufbereitung. Durch die Verstär-kung elektrischer Signale wird die Genauigkeit des resultierenden digitalen Signals verbessert und die Beeinflussung durch Rauschen reduziert.

Signale sollten so nah wie möglich an der Signalquelle verstärkt werden. Durch die Verstärkung eines Signals wird auch eventuell vorhandenes Rau-schen verstärkt. Durch Verstärkung nahe der Signalquelle wird der größtmögliche Signal-Rausch-Abstand erzielt. Um die größtmögliche Messgenauigkeit zu erreichen, muss das Signal so weit verstärkt werden, dass der maximale Spannungsbereich dem maximalen Eingangsbereich des A/D-Wandlers entspricht.

Abbildung B-5. Signalverstärkung

Wenn Sie das Signal während der A/D-Wandlung und Messung am DAQ-Gerät verstärken, können Störsignale auf der Leitung den Signal-Rausch-Abstand verringern. Wenn Sie das Signal aber direkt an der Signalquelle mit einem SCXI-Modul verstärken, haben Störsignale einen geringeren Einfluss auf die Messgenauigkeit und das gewonnene Digital-signal spiegelt das schwache gemessene Signal besser wider. Für weitere Informationen zu analogen Signalen besuchen Sie die Website ni.com/info und geben Sie den Info-Code exd2hc ein.

LinearisierungViele Messwandler, beispielsweise Thermoelemente, reagieren auf Ände-rungen der zu messenden physikalischen Größe nicht linear. Die ausgegebenen Spannungswerte des Messwandlers können jedoch in LabVIEW linearisiert werden, so dass Sie die Spannung proportional in die gewünschte Einheit umrechnen können. Mit Skalierungsfunktionen können Spannungen von Dehnungsmessstreifen, RTDs, Thermoelementen und Thermistoren umgerechnet werden.

Kleinsignal

Rauschen

+

–

ExternerVerstärker

Verbindungen

Instrumentenverstärker

DAQ-Karte

ADCMUX

Natio

nal I

nstru

men

ts

Not f

or D

istrib

utio

n



Speisung von MesswandlernSignalaufbereitungssysteme können eine für einige Messwandler notwen-dige Speisespannung erzeugen. So sind z. B. Dehnungsmessstreifen oder RTDs auf von außen zugeführte Spannungen und Ströme angewiesen. Diese Art der Speisung ähnelt einem Radio, das zum Empfang und zur Dekodie-rung von Audiosignalen Strom benötigt.

IsolationEine weitere Art der Signalaufbereitung bei der computergestützten Mes-sung besteht darin, die vom Messwandler empfangenen Signale vom Computer zu isolieren.

Vorsicht! Wenn im gemessenen Signal große Spannungsspitzen auftreten können, sollte die Signalleitung aus Sicherheitsgründen nicht ohne Isolierung mit dem DAQ-Gerät ver-bunden werden.

Durch Isolation wird auch dafür gesorgt, dass sich Unterschiede im Masse-potential nicht auf die Messung mit dem DAQ-Gerät auswirken. Wenn DAQ-Gerät und Signal nicht mit demselben Massepotential verbunden sind, kann eine Masseschleife entstehen. Masseschleifen können zu einer unge-nauen Darstellung des gemessenen Signals führen. Durch einen zu großen Potentialunterschied zwischen der Masse des Signals und dem DAQ-Gerät kann das Messsystem beschädigt werden. Durch Isolation der Signalleitung werden Masseschleifen verhindert, so dass die Signale genau gemessen werden können.

MesssystemeDie Schaltungsart eines Messsystems richtet sich nach den verwendeten Geräten und der durchzuführenden Messung.

Differentiell geschaltete MesssystemeDie differentielle Schaltung ähnelt erdfreien Spannungsquellen insofern, dass Messungen in Bezug auf eine virtuelle Masse vorgenommen werden, die nicht die Masse des Messsystems ist. Keiner der Eingänge eines diffe-rentiellen Messsystems ist an ein festes Bezugspotential wie einen Masseanschluss oder die Gebäudeerde angeschlossen. Batteriebetriebene Handmessgeräte und DAQ-Geräte mit Instrumentenverstärker sind z. B. dif-ferentiell geschaltet.

Geräte von National Instruments sind in der Regel differentiell mit acht Kanälen geschaltet (vgl. Abbildung B-6). Wenn nur ein Instrumentenver-stärker vorhanden ist, kann mit einem eingeschalteten Analogmultiplexer die Anzahl der Messkanäle erhöht werden. In Abbildung B-6 ist der AIGND-Kontakt (Analog Input Ground) auch die Masse des Messsystems.

Natio

nal I

nstru

men

ts

Not f

or D

istrib

utio

n



Abbildung B-6. Typisches differentielles Messsystem

+

CH0–

CH1–

CH2–

CH7–

MUX

AIGND

–

CH0+

CH1+

CH2+

CH7+

MUX

Vm

+

–


Natio

nal I

nstru

men

ts

Not f

or D

istrib

utio

n



Messung gegen Masse oder ein festes BezugspotentialMessungen gegen Masse oder ein anderes Bezugspotential (RSE-Messun-gen) sind in Bezug auf ihre Schaltungsart mit geerdeten Signalquellen vergleichbar. Bei Messungen gegen Masse wird Spannung in Bezug auf den Anschluss AIGND gemessen, der direkt mit der Masse des Messsystems verbunden ist. In Abbildung B-7 sehen Sie ein Messsystem mit 16 Kanälen, das gegen Masse geschaltet ist.

Abbildung B-7. Typisches RSE-Messsystem

+


AIGND

–

CH0

CH1

CH2

CH15

MUX

Vm

+

–

Natio

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men

ts

Not f

or D

istrib

utio

n



DAQ-Karten sind oft gegen ein bekanntes Potential geschaltet (NRSE- Messung oder pseudodifferentielle Messung). Dabei handelt es sich um eine Variante der RSE-Messung. In Abbildung B-8 sehen Sie ein NRSE-System.

Abbildung B-8. Typisches NRSE-System

Bei einem NRSE-Messsystem werden Messungen zwar auch gegenüber einem gemeinsamen Bezugspotential durchgeführt (AISENSE bei Geräten der E-Serie), allerdings kann das Potential von der Masse des Messsystems abweichen. Zwischen einem NRSE-Messsystem und einem differentiellen Messsystem mit einem Kanal gibt es keinen Unterschied.

AISENSE

+

AIGND

–

CH0+

CH1+

CH2+

CH15+

MUX

Vm

+

–


Natio

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nstru

men

ts

Not f

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utio

n



Signalquellen und Messsysteme – ZusammenfassungIn Abbildung B-9 wird zusammengefasst, auf welche Weise Signalquellen mit Messsystemen verbunden werden können.

Abbildung B-9. Signalquellen und Messsysteme – Zusammenfassung

+–

+

–U1

ACH

AISENSE

AIGND

+–

+

–U1

ACH

AISENSE

AIGNDR

Weitere Informationen zu Vorspannungswiderständen finden Sie im Text.

+–

+

–U1

ACH

AIGND+–

+

–U1

ACH

+ Ug –

AIGND

Das Störsignal der Erdschleife (Ug) addiert sich zum Nutzsignal.

NICHT EMPFOHLEN

+–

+

–U1

ACH(+)

ACH(–)

AIGND

+–

+

–U1

ACH(+)

ACH(–)

AIGND

R

Weitere Informationen zu Vorspannungswiderständen finden Sie im Text.

Art der Signalquelle

Erdfreie Signalquelle(nicht mit Masseanschluss eines

Gebäudes verbunden)Geerdete Signalquelle

Beispiele• Nicht geerdete Thermoelemente• Signalaufbereitung mit isolierten Ausgängen• Batterien

Beispiele• Plugin-Geräte mit nicht isolierten AusgängenEingabe

Differentiell (DIFF)

Einseitig geerdet -Schaltung gegen

Masse

Einseitig geerdet -Unreferenziert

Natio

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ts

Not f

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n



C. Verbesserung der Qualität von MessungenNach der ersten Nutzung eines Messsystems stellen Sie eventuell fest, dass die Messgenauigkeit nicht Ihren Erwartungen entspricht. Möglicherweise möchten Sie die kleinste messbare Spannungsänderung ermitteln oder Sie können nicht feststellen, ob es sich um eine Dreiecks- oder Sägezahn-schwingung handelt, und Sie benötigen eine bessere Darstellung des Signals. Häufig sollen auch Störungen aus einem Signal entfernt werden. In diesem Abschnitt werden Methoden vorgestellt, um solche qualitativen Ver-besserungen am Signal zu erzielen.

Erfassen der kleinsten messbaren ÄnderungDie kleinste messbare Spannungsänderung hängt von folgenden Faktoren ab:

• Auflösung und Eingangsbereich des A/D-Wandlers

• Verstärkung durch die Instrumentenverstärker

• Kombination aus Auflösung, Bereich und Verstärkung zur Berechnung der Code-Breite

AuflösungDie Auflösung gibt die kleinste erkennbare Änderung in einem Signal an. Bei A/D-Wandlern hängt die Auflösung von der Bitanzahl zur Darstellung des Analogsignals ab. Die Auflösung eines Messgeräts ist mit den Untertei-lungslinien eines Lineals vergleichbar. Je mehr Unterteilungslinien, desto genauer ist die Messung. Je höher die Auflösung ist, desto genauer kann das Eingangssignal wiedergegeben werden. Demzufolge können kleinere Span-nungsänderungen erkannt werden als bei einer geringeren Auflösung.

Bei einem 3-Bit-A/D-Wandler wird der Bereich in 23 bzw. acht Abschnitte aufgeteilt. Jeder Abschnitt wird durch eine Binärfolge zwischen 000 und 111 dargestellt. Der A/D-Wandler wandelt jeden gemessenen Abschnitt des analogen Signals in eine der binären Unterteilungen um. In der folgenden Abbildung sehen Sie das von einem 3-Bit-A/D-Wandler empfangene digi-tale Bild einer Sinusschwingung mit 5 kHz. Es ist eindeutig erkennbar, dass das digitale Signal das ursprüngliche Signal nicht genau wiedergibt, da die grobe Unterteilung des Signals für den häufigen Spannungswechsel nicht geeignet ist. Durch Erhöhen der Auflösung auf 16 Bit wird das Signal dage-gen vom A/D-Wandler nicht nur acht Mal, sondern 65.536 (216) Mal unterteilt. Damit kann das analoge Signal vom A/D-Wandler extrem genau wiedergegeben werden.

Natio

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n



Abbildung B-10. Beispiel einer 3-Bit- und 16-Bit-Auflösung

EingangsbereichDer Eingangsbereich gibt den Mindest- und den Höchstpegel des analogen Signals an, den der A/D-Wandler in Digitalsignale umwandeln kann. Bei vielen Messgeräten kann zwischen verschiedenen Bereichen gewählt werden (in der Regel 0 bis 10 V oder –10 bis 10 V), indem vom unipolaren in den bipolaren Modus umgeschaltet oder aus mehreren Verstärkungswer-ten gewählt wird, so dass die gesamte Auflösung des A/D-Wandlers genutzt wird.

Unipolarer und bipolarer ModusUnipolar bedeutet, dass ein Gerät nur im Bereich von 0 V bis +X V arbeitet. Im bipolaren Modus kann das Gerät sowohl positive als auch negative Span-nungen verarbeiten. Manche Geräte arbeiten nur im positiven oder nur im negativen Bereich.

Vorsicht! Bei Geräten, bei denen zwischen positivem und negativem Messbereich umgeschaltet werden kann, lässt sich der Modus am besten an das zu messende Signal anpassen. In Diagramm 1 von Abbildung B-11 sehen Sie einen unipolar betriebenen 3-Bit-A/D-Wandler. Der A/D-Wandler hat acht digitale Bereiche, die von 0 bis 10 V rei-chen. Im bipolaren Modus liegt der Bereich zwischen –10,00 und 10,00 V, wie im zweiten Diagramm dargestellt. Beim selben A/D-Wandler wird nun ein Bereich von 20 V achtmal unterteilt. Die kleinste erkennbare Spannungsänderung erhöht sich von 1,25 auf 2,50 V und das Signal wird viel ungenauer wiedergegeben. Der beste Modus wird auto-matisch anhand des Messbereichs ausgewählt, den Sie beim Erstellen des virtuellen Kanals angeben.

0 50 100 150 200A

mpl

itude

(V

)

111

110

101

100

011

010

001

000

8,7510,00

7,506,255,003,752,501,25

0

16 Bit

3 Bit

Zeit (µs)

Natio

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ts

Not f

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n



Abbildung B-11. Beispiel für Messbereiche

VerstärkungEin Signal kann zur Verbesserung der Darstellung vor der A/D-Wandlung verstärkt oder gedämpft werden. Durch Verstärkung oder Dämpfung eines Signals können Sie Ihr Signal genau an den Eingangsbereich eines A/D-Wandlers anpassen, so dass beim Abtasten stets die maximale Anzahl der digitalen Unterteilungen genutzt wird.

In Abbildung B-12 sehen Sie ein Beispiel für ein Signal zwischen 0 und 5 V vor und nach der Verstärkung. Ohne Verstärkung nutzt der A/D-Wandler nur vier der acht Unterteilungen bei der Umwandlung. Durch Verstärkung des Signals um den Faktor 2 nutzt der A/D-Wandler dagegen alle acht Untertei-lungen und die digitale Darstellung des Signals ist viel genauer. Der zulässige Eingangsbereich des A/D-Wandlers wurde damit genau an den anliegenden Signalbereich von 0 bis 5 V angepasst.

Abbildung B-12. Beispiel für ein verstärktes Signal

1 Bereich = 0 bis 10 V 2 Bereich = –10 bis 10 V

0 50 100 150 200

Am

plitu

de (

V)

111

110

101

100

011

010

001

000

8,7510,00

7,506,255,003,752,501,25

00 50 100 150 200

Am

plitu

de (

V)

111

110

101

100

011

010

001

000

7,5010,00

5,002,50

0–2,50–5,00–7,50

–10,00

1 2

Zeit (µs)Zeit (µs)

Am

plitu

de (

V)

Zeit (µs)

10,008,75

7,5

6,25

5,00

3,75

2,50

1,25

0,00

111

110

101

100

011

010

001

000Verstärkung = 2

Verstärkung= 2

Verstärkung= 1

Verstärkung = 1

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Not f

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n



Die kleinste messbare Änderung in der Eingangsspannung richtet sich nach dem Messbereich, der Auflösung und der Verstärkung des DAQ-Geräts. Diese Spannungsänderung stellt das niedrigstwertige Bit (LSB) des digita-len Werts dar und wird auch als Code-Breite bezeichnet.

Code-BreiteDie Code-Breite ist die kleinste Änderung in einem Signal, die von einem System erfasst werden kann. Die Code-Breite wird mittels folgender Formel berechnet:

Dabei steht C für die Code-Breite, D für den Eingangsbereich des Geräts und R für die Auflösung in Bit.

Der Eingangsbereich des Geräts ergibt sich aus der Verstärkung des Signals und dem Eingangsbereich des A/D-Wandlers. Wenn beispielsweise der Ein-gangsbereich des A/D-Wandlers zwischen –10 und +10 V liegt und die Verstärkung 2 lautet, liegt der Eingangsbereich des Geräts zwischen –5 und +5 V, also bei 10 V.

Je kleiner die Code-Breite, desto genauer kann ein Gerät ein Signal darstel-len. Die Formel bestätigt die folgenden Aussagen über die Auflösung, den Bereich und die Verstärkung:

• Größere Auflösung = Code-Breite sehr klein = genauere Darstellung des Signals

• Größere Verstärkung = Code-Breite sehr klein = genauere Darstellung des Signals

• Großer Bereich = große Code-Breite = ungenaue Darstellung des Signals

Die Code-Breite ist ein wichtiger Faktor bei der Auswahl des DAQ-Geräts. Eine 12-Bit-Karte mit einem Eingangsbereich von 0 bis 10 V und dem Ver-stärkungsfaktor 1 kann beispielsweise eine Änderung von 2,4 mV feststellen, während dasselbe Gerät mit einem Eingangsbereich von –10 bis 10 V erst eine Änderung von 4,9 mV erkennt.

C D 1

2R( )

----------⋅=

C D 1

2R( )

----------⋅ 101

212( )

------------⋅ 2.4mV= = =

C D 1

2R( )

----------⋅ 201

212( )

------------⋅ 4.9mV= = =

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ts

Not f

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n



Verbesserte Wiedergabe der SignalformUm eine klarere Abbildung des Signals zu erhalten, muss die Code-Breite verringert und die Sample-Rate erhöht werden. Für eine effektive Messung der Signalfrequenz muss das Signal mindestens mit der doppelten Signal-frequenz abgetastet werden.

Das Nyquist-Theorem besagt, dass ein Signal zum ordnungsgemäßen Erfas-sen aller seiner Frequenzanteile mit einer Frequenz abgetastet werden muss, die doppelt so groß ist wie der größte Frequenzanteil des Signals. Ansonsten erscheinen die hohen Frequenzanteile anstelle einer anderen Frequenz im Durchlassbereich, also als Alias einer anderen Frequenz.

Das Nyquist-Theorem lautet wie folgt:

Dabei ist fAbtastung die Sample-Rate und fSignal die höchste Frequenzkompo-nente des gemessenen Signals.

In Abbildung B-13 werden die Auswirkungen unterschiedlicher Sample-Raten dargestellt. Im Fall A wird die Sinusschwingung mit Fre-quenz f mit der gleichen Frequenz f abgetastet. Der resultierende Signalverlauf erscheint als Alias bei der Frequenz 0 (DC). Wenn Sie die Sample-Rate auf 2f erhöhen, hat der digitale Signalverlauf zwar die richtige Frequenz (die gleiche Periodenanzahl), erscheint aber als Dreiecksignal. In diesem Fall ist f gleich der Nyquist-Frequenz. Durch Steigern der Sample-Rate auf ein höheres Vielfaches von f, z. B. 5f,

kann der Signalverlauf genauer reproduziert werden. Im Fall C beträgt die

Sample-Rate

Die Nyquist-Frequenz beträgt in diesem Fall

Da f größer ist als die Nyquist-Frequenz, erzeugt diese Sample-Rate einen

Alias-Signalverlauf mit falscher Frequenz und Form.

Je schneller das Signal abgetastet wird, desto klarer ist auch seine Form erkennbar. Oft sind der Sample-Rate aber technische Grenzen gesetzt.

fAbtastung 2 fSignal⋅>

4f3-----

4f( ) 3⁄2

---------------- 2f3-----=

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Abbildung B-13. Auswirkung unterschiedlicher Sample-Raten

Verminderung des RauschensZur Verminderung des Rauschens sind folgende Maßnahmen zu ergreifen:

• Arbeiten Sie mit abgeschirmten Kabeln oder verdrillten Adernpaaren.

• Halten Sie alle Verbindungen so kurz wie möglich, da auf diese Weise weniger Störsignale auftreten.

• Halten Sie die Anschlussdrähte von Stromversorgungskabeln und Monitoren fern. Auf diese Weise wird das Netzrauschen im Bereich von 50 bis 60 Hz reduziert.

• Erhöhen Sie den Signal-Rausch-Abstand durch Verstärkung des Signals direkt an der Signalquelle.

• Erfassen Sie das Signal mit einer höheren Frequenz als notwendig und bilden Sie dann den Mittelwert des Signals, da Störsignale in der Regel den Mittelwert 0 haben.

AAbgetastet bei f

BAbgetastet bei 2f

CAbgetastet bei 4f/3

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n

Natio

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Not f

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n




1. Berechnen Sie die Code-Breite für ein Signal, das mit einem 16-Bit-DAQ-Gerät mit einem Eingangsbereich von 5 V erfasst wurde.

2. Bei dem erfassten Signal handelt es sich um eine Dreieckschwingung mit einer Frequenz von 1100 Hz. Welche Sample-Rate sollte zur klaren Darstellung der Signalform gewählt werden?

a. 1 kHz

b. 10 kHz

c. 100 kHz

d. 1000 kHz

3. Bei dem erfassten Signal handelt es sich um eine Dreieckschwingung mit einer Frequenz von 1100 Hz. Sie können das Signal mit den nachfolgenden Raten abtasten. Welche Sample-Rate muss mindestens gewählt werden, damit die Frequenz des Signals zuverlässig wiedergegeben wird?

a. 1 kHz

b. 10 kHz

c. 100 kHz

d. 1000 kHz

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1. Berechnen Sie die Code-Breite für ein Signal, das mit einem 16-Bit-DAQ-Gerät mit einem Eingangsbereich von 5 V erfasst wurde.

2. Bei dem erfassten Signal handelt es sich um eine Dreieckschwingung mit einer Frequenz von 1100 Hz. Welche Sample-Rate sollte zur klaren Darstellung der Signalform gewählt werden?

a. 1 kHz

b. 10 kHz

c. 100 kHz

d. 1000 kHz

3. Bei dem erfassten Signal handelt es sich um eine Dreieckschwingung mit einer Frequenz von 1100 Hz. Sie können das Signal mit den nachfolgenden Raten abtasten. Welche Sample-Rate muss mindestens gewählt werden, damit die Frequenz des Signals zuverlässig wiedergegeben wird?

a. 1 kHz

b. 10 kHz

c. 100 kHz

d. 1000 kHz

C D 1

2R( )

----------⋅ 51

216( )

------------⋅ 76.29μV== =

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Notizen

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© National Instruments Corporation C-1 LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch

CCAN: Controller Area Network

Ein CAN-Bus ist ein höchst zuverlässiges serielles Bussystem zur Vernet-zung intelligenter Geräte. CAN-Busse und -Karten werden hauptsächlich in der Automobilindustrie und für Industrieanlagen eingesetzt. Mit einem Gerät mit CAN-Bus können LabVIEW-Applikationen für die Kommunika-tion mit einem CAN-Netzwerk erstellt werden.

InhaltA. Entwicklung von CAN

B. CAN-Grundlagen

C. Kanalkonfiguration

D. CAN-APIs

E. CAN-Programmierung in LabVIEW (Channel-API)

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Anhang C CAN: Controller Area Network

LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch C-2 ni.com

A. Entwicklung von CANIn den letzten Jahrzehnten haben die Fortschritte in der Automobiltechnik zu einem steigenden Einsatz elektronischer Steuersysteme geführt, z. B. zur Ventilsteuerung, verteilerlosen Zündung oder für Antiblockiersysteme.

Ursprünglich wurden elektronische Geräte in Fahrzeugen fest miteinander verkabelt. Der steigende Anteil an Elektronik in Fahrzeugen führte aber zu immer größer und teurer werdenden Kabelbäumen. Manche Verkabelungen wurden daher durch Bussysteme ersetzt, da diese nicht nur billiger sind, sondern auch weniger wiegen und einfacher zu warten sind. 1985 entwi-ckelte die Firma Bosch das Controller Area Network (CAN), das heute als Standard für Fahrzeugbusse gilt.

CAN ist ein kostengünstiges und langlebiges Bussystem, bei dem die ange-schlossenen Geräte über eine elektronische Steuerungseinheit miteinander kommunizieren. Zur elektronischen Steuerung wird nur ein CAN-Interface benötigt. Analoge Eingänge für jedes Gerät im System sind nicht mehr erforderlich. Das ist kostengünstiger und spart Gewicht beim Fahrzeugbau. Jedes Gerät im Netzwerk ist mit einem CAN-Controller-Chip ausgestattet. Die übertragenen Nachrichten sind allen Geräten am Bus zugänglich. Jedes Gerät entscheidet, ob eine Nachricht relevant ist oder ignoriert werden kann.

Mit der wachsenden Anzahl an CAN-Einsatzgebieten in der Automobilin-dustrie folgte die Standardisierung von High-Speed-CAN in ISO 11898. Für das Fahrzeugchassis und einige Komfortfunktionen wurden außerdem ein-adrige CAN-Systeme eingeführt. Führende Halbleiterhersteller wie Intel, Motorola oder Philips begannen daraufhin mit der Entwicklung von CAN-Schaltkreisen.

Mitte der 90er Jahre galt CAN als Grundlage für viele Netzwerkprotokolle für Industrieanlagen, z. B. DeviceNet oder CANOpen.

Anwendungen in FahrzeugenZu CAN-Geräten gehören unter anderem die Motorensteuerungseinheit, das Getriebe, das ABS-System, die Lichtanlage, die elektrischen Fensterheber, die Servolenkung oder das Armaturenbrett.

Abbildung C-1. CAN-Geräte in Fahrzeugen

ArmaturenbrettServolenkungElektrische FensterheberGetriebeLichtanlageABS

CAN-Geräte im Auto

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Andere CAN-MärkteEin Vergleich der Anforderungen an Netzwerke in Fahrzeugen und Indus-trieanlagen zeigte folgende Ähnlichkeiten:

• eine Abwendung vom Prinzip fest zugeordneter Signalleitungen

• geringe Kosten

• Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen

• Echtzeit-Funktion

Aufgrund dieser Ähnlichkeiten setzte sich CAN auch in Industrieanwen-dungen durch, wie beispielsweise bei Textil- und Verpackungsmaschinen oder bei Komponenten von Produktionslinien wie Lichtschranken oder Bewegungsmeldern.

Aufgrund seiner wachsenden Beliebtheit hat sich CAN mittlerweile nicht nur im Automobilbau und in der Industrie, sondern auch in vielen anderen Bereichen durchgesetzt. Heutzutage findet man CAN unter anderem in der Landwirtschaftstechnik, in nautischen Anlagen, in der Medizintechnik, in Halbleiter-Produktionsanlagen, in der Luftfahrtelektronik und in Werkzeugmaschinen.

Abbildung C-2. Andere CAN-Märkte

B. CAN-Grundlagen

Vorteile von CAN• Kosteneinsparung aufgrund des geringeren Verkabelungsaufwands

• Äußerst robustes Protokoll

– Determinismus

– Fehlertoleranz

– Zuverlässigkeit (CAN ist seit über 10 Jahren in der Automobil-industrie im Einsatz)

CAN

ÖffentlicheVerkehrsmittel

Luftfahrt-elektronik

Militär-systeme

LandwirtschaftlicheMaschinen

Andere Anwendungen, z. B.Medizintechnik,Druckmaschinen

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CAN-Spezifikationen• CAN-Daten (bis zu 8 Byte in einem Frame)

• Maximal 1 MBaud/s

• 40 Meter bei 1 MBaud/s

• 6 km bei 10 kBaud/s

• Theoretisches Maximum von 2032 Knoten pro Bus

– Praktische Grenze liegt aufgrund technischer Beschränkungen des Transceivers bei ungefähr 100 Knoten

– Die meisten Busse verwenden 3 bis 10 Knoten

• Datenfelder – Nachrichten-ID (11 oder 29 Bit)

– Zeigt die Priorität der Nachrichten an

CAN-Typen• High-Speed-CAN

– Übertragungsrate bis zu 1 MBit/s

• Low-Speed-/Fault-Tolerant-CAN

– Übertragungsrate bis zu 125 kBaud/s

– Fehlertoleranz

• Single-Wire-CAN

– bis zu 83,3 kBaud/s

– Hochspannungsimpuls zum Aktivieren von Geräten im Ruhezustand

Geräte mit NI-CAN-BusVon National Instruments gibt es vier Typen von CAN-Karten, die mit der in diesem Anhang beschriebenen NI-CAN-API arbeiten. Jede Gerätekate-gorie unterstützt verschiedene Formfaktoren und ist mit einem oder zwei Ports erhältlich.

High-Speed-CAN• 1 und 2 Ports

• Maximale Baudrate von 1 MBaud/s

Low-Speed-CAN • 1 und 2 Ports

• Maximale Baudrate von 125 kBaud/s

Natio

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Softwarekonfigurierbares CAN • 1 und 2 Ports (jeder Port kann als High-Speed-, Low-Speed- oder

Single-Wire-CAN verwendet werden)

Single-Wire-CAN• 1 und 2 Ports

• Maximale Baudrate von 83,3 kBaud/s

CAN-FrameDaten werden auf einem CAN-Bus in Paketen übertragen, die Frames genannt werden. Ein CAN-Frame besteht üblicherweise aus einer Nachrich-ten-ID, einem Datenfeld sowie jeweils einem Remote-, Fehler- und Überlast-Frame.

Abbildung C-3. Standard-CAN-Frames und erweiterte CAN-Frames

Nachrichten-IDVon der Nachrichten-ID hängt die Priorität der Nachrichten am Bus ab. Wenn mehrere Knoten gleichzeitig versuchen, eine Nachricht an den CAN-Bus zu übertragen, erhält der Knoten mit der höchsten Priorität (kleinste Nachrichten-ID) die Erlaubnis zum Senden der Daten. Knoten mit niedrigerer Priorität müssen warten, bis der Bus wieder zur Verfügung steht, bevor sie den nächsten Übertragungsversuch starten können. Die Geräte müssen dabei so lange warten, bis das Frame-Ende erkannt wird.

Abbildung C-4. Prioritätenvergabe am CAN-Bus

Standardformat von FramesSOF

11 BitID

RTR

IDE

DLC 0–8 Datenbytes 16 BitCRC

ACK

Frame-Ende

SOF

11 Bit (High)ID

IDE

DLC 0–8 Datenbytes 16 Bit CRCACK

Frame-Ende10 Bit (Low)

ID

RTR

Erweitertes Format von Frames

Gerät A überträgtID = 110 0100 0111 (647 hex)

Gerät B überträgtID = 110 1100 0111 (6C7 hex)

Gerät B verliert und bleibt bis zum Frame-Ende im RuhestandGerät A gewinnt und setzt die Übertragung fort

1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1

1 1 0 1

Natio

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men

ts

Not f

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n



DatenfeldDas Datenfeld enthält die zu übertragenden Daten. Das CAN-Protokoll unterstützt zwei (in der CAN-Spezifikation 2.0 von Bosch definierte) Datenfeldformate, die sich im Wesentlichen in der Länge der Nachrich-ten-ID unterscheiden. Das Standardformat von Frames (auch als “2.0A” bekannt) beträgt 11 Bit. Beim erweiterten Frame-Format (auch “2.0B” genannt) hat die ID eine Länge von 29 Bit.

Eine NI-CAN-Nachricht ist ein Datenfeld, bei dem jedes Feld beschrieben ist. Eine Nachricht kann einen oder mehrere Kanäle mit Daten oder anderen relevanten Informationen enthalten. In Abbildung C-5 enthält die ABS-Nachricht zwei Kanäle, und zwar “Temperatur” und “Drehmoment”.

Abbildung C-5. CAN-Nachricht mit zwei Kanälen

Bitübersicht:

0 1 2 3 4 5 6 7

7 15 23 31 7

15

6 14 22 30 6

14

5 13 21 29 5

13

4 12 20 28 4

12

3 11 19 27 3

11

2 10 18 26 2

10

1 9

17 25 1 9

0 8

16 24 0 8

7 6 5 4 3 2 1 0

CAN-Daten-Frame

0x85 Temperatur

4 Byte 2 Byte

Datenfeld (8 Byte)

Frame-ID

Drehmoment

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C. KanalkonfigurationDurch Konfiguration der Kanäle im MAX wird LabVIEW darüber infor-miert, wie die Datenfelder zu interpretieren sind. Kanäle können im MAX entweder aus einer Datenbank importiert oder manuell konfiguriert werden.

CAN-DatenbankenDie Kanäle in einer Nachricht und das dazugehörige Datenfeld werden mit-tels einer Datenbank im CAN-Gerät in nutzbare Daten übersetzt. CAN-Datenbankdateien (CANdb-Dateien) sind Textdateien. Mit Hilfe der Datei werden Werte in einem Frame erkannt und in eine bestimmte Einheit umgerechnet. Zu jedem Kanal werden folgende Angaben in CAN-Daten-banken gespeichert:

Kanalname

Position (Startbit) und Größe (Bitanzahl) des Kanals innerhalb einer Nachricht

Byte-Reihenfolge ("Intel" oder "Motorola")

Datentyp ("vorzeichenbehaftet", "vorzeichenlos" oder "IEEE-Fließkommazahl")

Skalierung und Einheit

Bereich

Standardwert

Kommentar

Bei vielen Programmen muss dem Datenfeld manuell ein Eintrag in der Datenbank zugeordnet werden. Bei Software von National Instruments findet diese Zuordnung automatisch statt. Sie können die Datei mit der Kanalkonfiguration in den MAX laden und dann über den NI-CAN-Treiber in Ihrer Applikation verwenden.

Laden von Kanälen aus einer DatenbankUm Kanalkonfigurationen von einer Vector-CANdb-Datei in den MAX zu laden, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf CAN Channels und wäh-len Sie Import aus einer CANdb-Datei aus. Klicken Sie bei gedrückter <Shift>-Taste die gewünschten Kanäle an. Wählen Sie dann Import. Wie-derholen Sie diesen Vorgang, bis alle benötigten Kanäle importiert wurden. Klicken Sie nach abgeschlossenem Import auf Fertig, um zum MAX zurückzukehren.

Hinweis Über die LabVIEW-CAN-API kann auch direkt auf eine CAN-Datenbank zugegriffen werden. Beim Laden der Kanäle im MAX müssen Sie in Ihren LabVIEW-Programmen keinen Pfad angeben und können über die MAX-Testpanel mit den Kanälen arbeiten.

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Abbildung C-6. Importieren einer CAN-Datenbank in den MAX

Manuelles Erstellen eines KanalsWenn es keine Datenbankdatei gibt, können Kanäle manuell im MAX erstellt werden. Gehen Sie dazu wie folgt vor:

1. Klicken Sie mit der rechten Maustaste unter Datenumgebung auf CAN Channels und wählen Sie Nachricht erzeugen.

2. Nehmen Sie die gewünschten Einstellungen zur Nachricht vor undklicken Sie auf OK. Nach dem Erstellen der Nachricht wird diese unter “CAN Channels” angezeigt.

3. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Nachricht und wählen Sie Kanal erzeugen. Daraufhin wird ein Konfigurationsfeld wie in Abbildung C-7 angezeigt. Wenn Sie Angaben zum Startbit und der Anzahl der Bits eingeben, werden die entsprechenden Felder in der Matrix dunkel hervorgehoben. So wird gekennzeichnet, welche Bits bereits in Kanaldefinitionen einer Nachricht vorkommen. Die Bits, die gerade ausgewählt werden, sind durch blaue Kästchen gekennzeichnet.

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Abbildung C-7. Kanalkonfiguration im MAX

4. Nehmen Sie Einstellungen zum Kanal vor und klicken Sie auf OK.

5. Wiederholen Sie das Erzeugen eines Kanals für jeden Kanal der Nachricht.

6. Klicken Sie zum Speichern von Kanalkonfigurationen in eine Datei mit der rechten Maustaste auf CAN Channels und wählen Sie Kanalkonfi-guration speichern aus.

Durch Speichern der Kanalkonfiguration wird eine benutzerdefinierte Datenbankdatei für Ihr Gerät erstellt. Die NI-CAN-Datenbank hat die Erweiterung .ncd. Auf die NI-CAN-Datenbank wird wie auf jede andere CAN-Datenbank zugegriffen. Wenn Sie die NI-CAN-Datenbank zusammen mit Ihrer Applikation installieren, können verschiedene Benutzer damit arbeiten.

In MAX erstellte Kanäle können auch in den Kanal-Testpanels geprüft werden.

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D. CAN-APIsEs gibt zwei APIs für NI-CAN-Hardware, und zwar die Channel-API und die Frame-API.

• Channel-API

– Einfache Programmierung

– Einfache Umwandlung physikalischer Einheiten

– Einfache Synchronisation mit NI-DAQ

– Nicht mit NI-CAN 1.6 oder älteren Versionen kompatibel

• Frame-API

– Mehr Programmiermöglichkeiten

– Command/Response-Protokoll

– Größerer Konfigurationsumfang bei der Synchronisation mit NI-DAQ

– Kompatibel mit allen NI-CAN-Versionen

Ein NI-CAN-Port, z. B. CAN0, kann immer nur mit einer API arbeiten. Wenn beispielsweise in einer Applikation mit der Channel-API und in einer anderen mit der Frame-API gearbeitet wird, kann CAN0 nicht für beide Applikationen gleichzeitig genutzt werden. Bei einer CAN-Karte mit zwei Ports können Sie CAN0 und CAN1 an denselben CAN-Bus anschließen und dann jeden der Ports für eine andere Applikation nutzen. CAN0 kann auch für beide Applikationen genutzt werden. Diese können dann jedoch nicht gleichzeitig laufen. Meistens bietet sich die Channel-API an, da der Programmieraufwand dafür gering ist und entsprechend wenig Zeit zur Ent-wicklung von Applikationen aufgebracht werden muss. Es gibt aber auch Situationen, in denen die Frame-API benötigt wird, z. B.:

• Wenn Sie mit Applikationen arbeiten, die mit NI-CAN 1.6 oder einer älteren Version erstellt wurden. Wenn die Frame-API mit Programm-code kompatibel ist, der in älteren CAN-Versionen erstellt wurde.

• Wenn ein Command/Response-Protokoll (C/R-Protokoll) implemen-tiert werden muss, bei dem ein Befehl an ein Gerät gesendet wird und das Gerät dann durch Senden einer Antwort darauf reagiert. C/R-Proto-kolle arbeiten in der Regel mit einem festen ID-Paar für jedes Gerät. Die ID bestimmt nicht die Bedeutung der Datenbytes.

• Wenn Ihre Geräte mit Remote-Frames arbeiten müssen. Die Chan-nel-API unterstützt keine Remote-Frames. Die Frame-API hat dagegen umfassende Funktionen zum Senden und Empfangen von Remote-Frames.

• Sie synchronisieren die CAN-Kommunikation mit der Datenerfassung von einer DAQ-Karte. Im Gegensatz zur Channel-API sind die

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RTSI-Synchronisationsfunktionen bei der Frame-API in höherem Maße konfigurierbar

• Sie verwenden eine der NI USB-847x CAN-Schnittstellen. Die USB-CAN-Produkte unterstützen keine Channel-API oder CAN-Objekte. Die Frame-API kann weiterhin verwendet werden, aber für USB-CAN steht nur eine begrenzte Anzahl Funktionen zur Verfü-gung. Eine Liste mit diesen Funktionen finden Sie im Abschnitt “Ähnliche Links”.

Hinweis In diesem Kurs wird nur die Channel-API behandelt.

E. CAN-Programmierung in LabVIEW (Channel-API)Ein einfaches NI-CAN-Programm hat folgende Funktionen: Initialisierung und Start des Geräts, Senden oder Empfangen von Daten und Zurücksetzen des Geräts. Zum Abfragen der Kanalnamen in der Datenbank ist häufig auch ein VI mit dem Namen “Get Names” (“Namen ermitteln”) im Programm enthalten.

Die Funktionen werden über eine Task-Referenz miteinander verknüpft. Ein CAN-Task ist die Gesamtheit der CAN-Kanäle mit identischem Timing und der gleichen Kommunikationsrichtung (Senden oder Empfangen). Ein Task kann verschiedene Nachrichten umfassen. Diese müssen jedoch über den-selben Port übertragen werden.

VI “CAN Init Start”Das VI “CAN Init Start” initialisiert einen Task für eine bestimmte Kanal-liste und startet die Kommunikation. Mit dem Eingang “mode” wird die Datenrichtung ausgewählt.

Abbildung C-8. VI “CAN Init Start”

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VI “CAN Get Names”Mit diesem VI werden die Namen der CAN-Kanäle oder -Nachrichten aus dem MAX oder einer CAN-Datenbank abgefragt und in Form eines Arrays ausgegeben. Wenn der Eingang filepath offen gelassen wird, werden die Kanalnamen aus dem MAX abgefragt, anderenfalls aus der angegebenen Datenbank. Der Eingang mode legt fest, ob auf Kanal- oder Nachrichtenna-men zugegriffen wird.

Abbildung C-9. VI “CAN Get Names”

Es gibt drei Möglichkeiten zum Zugriff auf Kanäle in Ihrer Applikation:

• Angabe des Kanals, der in den MAX importiert wurde

• Angabe der Datenbankdatei und des Kanalnamens für Kanäle, die nicht im MAX enthalten sind

• Abfragen aller Kanäle in einer Datenbank mit dem VI “CAN Get Names”

Um von einer CAN-Datenbank aus direkt auf einen CAN-Kanal zuzugrei-fen, geben Sie den Kanalnamen mit dem Datenbankpfad als Präfix an. Wenn Sie beispielsweise einen Kanal namens Switch0 in der CAN-Datenbank C:\CAN Demo Box.DBC verwenden, muss der String C:\CAN Demo Box.DBC::Switch0 an das VI “CAN Init Start” übergeben werden (vgl. Abbildung C-10). In der Abbildung sehen Sie auch, wie die Daten eines Kanals im MAX empfangen und wie alle Kanäle einer Datenbankdatei aus-gelesen werden.

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Abbildung C-10. Angabe von Kanälen in LabVIEW

CAN ReadMit dem VI “CAN Read” werden die Samples von einem CAN-Task zum Empfang von Daten ausgelesen. Die Samples stammen aus den empfange-nen CAN-Nachrichten. Zum Festlegen des Eingangsdatentyps klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Symbol und wählen Sie Typ auswählen.

Abbildung C-11. VI “CAN Read”

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CAN WriteMit dem VI “CAN Write” werden Samples an einen CAN-Task zum Senden von Daten übertragen. Die Samples werden in CAN-Nachrichten eingefügt. Um den Typ der zu sendenden Daten festzulegen, klicken Sie mit der rech-ten Maustaste auf das Symbol und wählen Sie Typ auswählen.

Abbildung C-12. VI “CAN Write”

CAN ClearMit dem VI “CAN Clear” wird die Kommunikation mit dem Task beendet und die Konfiguration gelöscht.

Abbildung C-13. VI “CAN Clear”

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1. Wie lautet die maximale Übertragungsrate von Low-Speed- oder Fault-Tolerant-CAN?

a. 1 MBaud/s

b. 83,3 kBaud/s

c. 256 kBaud/s

d. 125 kBaud/s

2. Aus welchem Grund werden NI-CAN-Kanäle verwendet?

a. Sie ermöglichen die Zuweisung aussagekräftiger Namen und Ska-lierungsinformationen zu Bits/Bytes von CAN-Nachrichten und -Frames.

b. Auf CAN-Nachrichten und -Frames kann uneingeschränkt zugegrif-fen werden.

c. Auf den physikalischen CAN-Bus kann zugegriffen werden.

d. Sie ermöglichen die Zuweisung benutzerdefinierter Namen zu ver-schiedenen CAN-Frame-Typen.

3. Wie kann auf CAN-Kanäle in Ihrer CAN-Applikation zugegriffen werden?

a. Angabe des Kanals, der in den MAX importiert wurde

b. Angabe der Datenbankdatei und des Kanalnamens für Kanäle, die nicht im MAX enthalten sind

c. Abfragen aller Kanäle in einer Datenbank mit dem VI “CAN Get Names”

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1. Wie lautet die maximale Übertragungsrate von Low-Speed- oder Fault-Tolerant-CAN?

a. 1 MBaud/s

b. 83,3 kBaud/s

c. 256 kBaud/s

d. 125 kBaud/s

2. Aus welchem Grund werden NI-CAN-Kanäle verwendet?

a. Sie ermöglichen die Zuweisung aussagekräftiger Namen und Skalierungsinformationen zu Bits/Bytes von CAN-Nachrichten und -Frames.

b. Auf CAN-Nachrichten und -Frames kann uneingeschränkt zugegrif-fen werden.

c. Auf den physikalischen CAN-Bus kann zugegriffen werden.

d. Sie ermöglichen die Zuweisung benutzerdefinierter Namen zu ver-schiedenen CAN-Frame-Typen.

3. Wie kann auf CAN-Kanäle in Ihrer CAN-Applikation zugegriffen werden?

a. Angabe des Kanals, der in den MAX importiert wurde

b. Angabe der Datenbankdatei und des Kanalnamens für Kanäle, die nicht im MAX enthalten sind

c. Abfragen aller Kanäle in einer Datenbank mit dem VI “CAN Get Names”

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Notizen

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© National Instruments Corporation D-1 LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch

DZusätzliche Informationen und Ressourcen

In diesem Abschnitt finden Sie zusätzliche Informationen zum technischen Support von National Instruments und zu LabVIEW-Informationsquellen.

Technischer Support von National InstrumentsFür professionelle Serviceleistungen und technische Unterstützung lesen Sie bitte auf unserer Website ni.com unter folgenden Kategorien nach:

• Support—Die technische Unterstützung unter ni.com/support umfasst:

– Technische Ressourcen—Die Website ni.com/support/d bietet Ihnen Soforthilfe bei Fragen und Problemen. Außerdem finden Sie hier Treiber, Updates, eine umfassende Wissensdatenbank (KnowledgeBase), Bedienungsanleitungen, Anleitungen zur Problemlösung, Tausende Beispielprogramme, autodidaktische Kurse und Application Notes. Registrierte Nutzer können sich auch an den NI-Diskussionsforen auf ni.com/forums (englisch) beteiligen. Jede im Forum eingereichte Frage wird garantiert beantwortet.

– Standard Service Program—Teilnehmer dieses Programms können sich telefonisch oder per E-Mail direkt mit unseren Applikationsingenieuren in Verbindung setzen und jederzeit die Schulungseinheiten im Services Resource Center nutzen. Beim Erwerb eines Produkts von National Instruments sind Sie automatisch ein Jahr lang zur Teilnahme am Standard Service Program berechtigt. Danach ist die Mitgliedschaft kostenpflichtig.

Welche Art der technischen Unterstützung es in Ihrer Nähe gibt, erfahren Sie unter ni.com/services oder indem Sie sich mit einer Niederlassung von National Instruments in Ihrer Nähe in Verbindung setzen (ni.com/contact).

• Systemintegration—Wenn Sie aus Zeit-, Personalmangel oder anderen Gründen bei der Fertigstellung eines Projekts in Verzug geraten, können Ihnen die Mitglieder des NI-Alliance-Programms weiterhelfen. Das NI-Alliance-Programm ist ein Zusammenschluss von Systemintegratoren, Beratern und Hardwareherstellern mit dem Ziel, den Kunden umfassenden Service und Know-How zu bieten. Das Programm bietet fachkundige und individuelle Hilfe bei der Entwicklung von Applikationen und Systemen. Für Informationen zu diesem Programm setzen Sie sich entweder telefonisch mit einer

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Anhang D Zusätzliche Informationen und Ressourcen

LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch D-2 ni.com

National-Instruments-Niederlassung in Ihrer Nähe in Verbindung oder besuchen Sie die Website ni.com/alliance.

Sollten Sie nach dem Besuch unserer Website ni.com noch Fragen haben, wenden Sie sich bitte an eine Niederlassung von National Instruments in Ihrer Nähe. Die Telefonnummern unserer Niederlassungen sind am Anfang dieses Handbuchs aufgeführt. Auf die Websites der einzelnen Niederlassungen, auf denen Sie immer die aktuellen Kontaktinformationen, Telefonnummern des technischen Supports, E-Mail-Adressen sowie aktuelle Ereignisse und Veranstaltungen finden, gelangen Sie über ni.com/niglobal.

Weitere SchulungenNational Instruments bietet verschiedene Schulungen für LabVIEW-Anwender an. Darin werden die Kenntnisse, die Sie im aktuellen Kurs erworben haben, vertieft und auf andere Bereiche übertragen. Auf ni.com/training/d können Sie weitere Handbücher kaufen oder sich zu einem Kurs anmelden.

ZertifikateMit einem Zertifikat von National Instruments wird Ihnen Fachkenntnis im Umgang mit Produkten und Technologien von National Instruments bescheinigt. Diese NI-Zertifizierung wird in der Mess- und Automatisierungsindustrie, von Ihrem Arbeitgeber, Kunden und Unternehmen derselben Branche als Nachweis Ihrer Kenntnisse und Erfahrung anerkannt. Unter ni.com/training finden Sie weitere Informationen zum Zertifizierungsprogramm von NI.

Informationsquellen zu LabVIEWIn diesem Abschnitt erfahren Sie, wie Sie weitere Informationen zu LabVIEW erhalten.

LabVIEW-Publikationen

LabVIEW-BücherEs gibt eine Vielzahl von Büchern zur LabVIEW-Programmierung und zu LabVIEW-Applikationen. Auf der Website von National Instruments finden Sie eine Liste aller LabVIEW-Bücher sowie Links zu Bezugsquellen. Weitere Informationen finden Sie unter http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/5389.

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© National Instruments Corporation G-1 LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch

Glossar

A

aktuelles VI VI, dessen Frontpanel, Blockdiagramm oder Symbol-Editor das aktive Fenster darstellt.

Anschluss Bereich eines Knotens zur Ein- oder Ausgabe von Daten.

Anzeigeelement Frontpanel-Objekt, das einen Ausgabewert anzeigt, zum Beispiel ein Graph oder eine LED.

Assistent zur Instrumenten-I/O

Erweiterungskomponente (Add-on), die vom Express-VI “Assistent zur Instrumenten-I/O” gestartet wird und mit Messgeräten kommuniziert, die über Meldungen angesprochen werden, und die empfangenen Daten grafisch auswertet.

automatisches Skalieren Einstellung, bei der sich Skalen an den Bereich der dargestellten Werte anpassen. In Diagrammskalen bestimmt die automatische Skalierung den kleinsten und den größten Wert auf der Skala.

B

Bedienelement Frontpanel-Element zur interaktiven oder programmatischen Eingabe von Werten in ein VI oder SubVI. Zu den Bedienelementen zählen beispielsweise Drehknöpfe, Drucktasten und Drehregler.

Bedienwerkzeug Werkzeug, um Daten in Bedienelemente einzugeben oder die Elemente zu bedienen.

Bedingungsanschluss Anschluss einer While-Schleife, an dem ein boolescher Wert erwartet wird. Dieser Wert bestimmt, ob die Schleife ein weiteres Mal ausgeführt wird oder nicht.

Beschriftung Textfläche zur Bezeichnung oder Beschreibung von Objekten oder Bereichen des Frontpanels oder Blockdiagramms.

Blockdiagramm Grafische Darstellung eines Programms oder Algorithmus. Das Blockdiagramm besteht aus Symbolen, die ausführbare Programme darstellen und als Knoten bezeichnet werden, sowie aus Verbindungen, über die Daten zwischen den Knoten ausgetauscht werden. Das Blockdiagramm ist der Quellcode eines VIs. Es wird im Blockdiagrammfenster des VIs angezeigt.

boolesche Bedien- und Anzeigeelemente

Frontpanel-Objekte zur Anzeige oder Änderung boolescher Werte (TRUE oder FALSE).

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Glossar

LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch G-2 ni.com

D

DAQ Siehe Datenerfassung (DAQ).

DAQ-Assistent Grafische Oberfläche zur Konfiguration von Tasks, Kanälen und Skalierungen für die Datenerfassung (DAQ).

DAQ-Gerät Gerät, mit dem Daten erfasst oder ausgegeben werden. DAQ-Geräte können mehrere Kanäle und Signalwandler enthalten. Zu den DAQ-Geräten zählen Steckkarten, PCMCIA-Karten und DAQPads, die an den Computer über eine USB- oder IEEE-1394-Schnittstelle angeschlossen werden. Zu den DAQ-Geräten zählen im weitesten Sinne auch SCXI-Module.

Datenerfassung (DAQ)

1. Erfassung und Messung analoger oder digitaler elektrischer Signale, die von Sensoren, Messwandlern sowie Prüfsonden und -vorrichtungen ausgegeben werden.

2. Erzeugung analoger oder digitaler elektrischer Signale.

Datenfluss Programmiersystem aus ausführbaren Knoten, die dann ausgeführt werden, wenn alle benötigten Eingangsgrößen empfangen wurden. Die Ausgangswerte liegen dann als Ergebnis der Ausführung des Knotens nach dessen Beendigung vor. LabVIEW ist eine datenflussorientierte Programmiersprache. Die Abfolge der VIs und Funktionen im Blockdiagramm wird durch den Datenfluss durch die Knoten bestimmt.

Datentyp Datenformat. Die LabVIEW-VIs und -Funktionen arbeiten mit den Datentypen “numerisch”, “Array”, “String”, “boolesch”, “Pfad”, “Referenz”, “Enum”, “Signalverlauf” und “Cluster”.

dynamischer Datentyp Datentyp, der von Express-VIs verwendet wird und neben dem Signal auch Informationen zum Signal, wie Signalbezeichnung oder Zeit und Datum der Messung umfasst. Dadurch wird bestimmt, wie das Signal in einem Graphen oder Diagramm dargestellt wird.

E

Eigenschaften-Dialogfelder

Dialogfelder, die über das Kontextmenü von Anzeige- und Bedienelementen geöffnet werden. Hier lässt sich das Erscheinungsbild dieser Elemente auf dem Frontpanel konfigurieren.

Elemente-Palette Palette, die Bedien-, Anzeige- und Gestaltungselemente für das Frontpanel enthält.

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Glossar


Express-VI Ein auf eine Problemstellung der Messtechnik zugeschnittenes SubVI. Die Konfiguration von Express-VIs wird in einem speziellen Dialogfeld durchgeführt.

F

Fehlerliste Fenster, in dem Fehler und Warnungen angezeigt werden, die in einem VI vorkommen. In einigen Fällen werden auch Empfehlungen gegeben, wie sich die Fehler beheben lassen.

Fehlermeldung Zeigt Software- oder Hardware-Fehler oder eine unzulässige Eingabe an.

For-Schleife Schleifenstruktur, deren Unterdiagramme so oft wie festgelegt ausgeführt werden. Das Äquivalent bei befehlsorientierten Programmiersprachen lautet: For i = 0 to n – 1, do....

Frontpanel Interaktive Benutzeroberfläche eines VIs. Mit Hilfe des Frontpanels werden reale Geräte wie Oszillographen oder Multimeter nachgebildet.

Funktion Ausführungselement in LabVIEW, vergleichbar mit einem Operator, einer Funktion oder einer Anweisung in einer befehlsorientierten Programmiersprache.

Funktionen-Palette Palette mit VIs, Funktionen, Blockdiagrammstrukturen und Konstanten.

G

General Purpose Interface Bus

GPIB. Synonym für HP-IB. Standardbus zur Steuerung elektronischer Messinstrumente mit einem Computer. Wird auch IEEE-488-Bus genannt, da er in den ANSI/IEEE-Standards 488-1978, 488.1-1987 und 488.2-1992 definiert ist.

Gerät Mess- oder Steuereinheit, die einzeln adressierbar ist und Ein- oder Ausgabewerte erzeugt oder erfasst. Ein Gerät wird oftmals über eine geeignete Schnittstelle an einen Host-Computer angeschlossen. Siehe auch DAQ-Gerät und Messgerät.

Gerätetreiber Zusammenstellung von High-Level-Funktionen zur Steuerung einer bestimmten Hardware.

Graph Zweidimensionale Anzeige von Kurven. Die Werte werden in einem Graphen blockweise dargestellt.

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Glossar


H

Hinweisstreifen Kleines gelbes Textbanner, mit dem ein Anschluss für den Verbindungsvorgang leichter kenntlich gemacht wird.

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I/O Input/Output (Eingabe/Ausgabe). Die Übertragung von Daten auf ein Rechnersystem oder Datenausgabe von einem Rechnersystem über Kommunikationskanäle, Massenspeicher, Eingabegeräte, Anzeigegeräte oder Datenerfassungs- und Steuerschnittstellen.

K

Kanal 1. Physikalisch: Anschluss oder Kontakt, an dem ein analoges oder digitales Signal ausgegeben oder gemessen wird. Ein physikalischer Kanal kann mehrere Leitungen umfassen, beispielsweise bei einer digitalen Schnittstelle mit mehreren Leitungen oder einem differentiell geschalteten Kanal zur Messung analoger Signale. Auch ein Zähler kann ein physikalischer Kanal sein, selbst wenn er nicht den gleichen Namen wie der Anschluss hat, an dem mit dem Zähler ein digitales Signal erzeugt oder gemessen wird.

2. Virtuell: Alle Einstellungen zu einem Kanal, wie Name, physikalischer Kanal, Pinbelegung, Art der Messung oder Signalerzeugung oder Skalierungsform der Messwerte. Virtuelle Kanäle lassen sich mit DAQmx sowohl lokal – also beschränkt auf ein bestimmtes Messvorhaben (Task) – als auch global, also unabhängig von Tasks, definieren. Während die Konfiguration virtueller Kanäle beim traditionellen NI-DAQ-Treiber und in Vorgängerversionen optional ist, sind virtuelle Kanäle in DAQmx Bestandteil einer jeden Messanwendung. Bei NI-DAQmx können virtuelle Kanäle nicht mehr nur im Measurement & Automation Explorer, sondern auch in Ihrem Programm und entweder als Teil eines Tasks oder einzeln konfiguriert werden.

3. Schaltkanal: Steht für einen Anschluss eines Relais. Ein solcher Kanal kann je nach Bauart des Relais aus einer oder mehreren parallelen Signalleitungen bestehen (meist zwei oder vier). Es sind keine virtuellen Kanäle möglich, die mit Schaltkanälen arbeiten. Schaltkanäle können nur mit den Schaltfunktionen und -VIs von NI-DAQmx verwendet werden.

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Glossar


Knoten Programmausführungselement. Knoten entsprechen Anweisungen, Operatoren, Funktionen und Unterprogrammen in befehlsorientierten Programmiersprachen. Dabei kann es sich um Funktionen, Strukturen und SubVIs handeln.

Kontrollkästchen Kleines rechteckiges Kästchen in einem Dialogfeld, das Sie aktivieren oder deaktivieren können. Kontrollkästchen finden meist in Dialogfeldern mit mehreren Optionen Verwendung. Es können auch mehrere Kontrollkästchen aktiviert werden.

Kontexthilfe Fenster, in dem die wichtigsten Informationen zu dem Objekt angezeigt werden, über das der Cursor bewegt wird. Kontexthilfe gibt es zu VIs, Funktionen, Konstanten, Strukturen, Paletten, Eigenschaften, Methoden, Ereignissen und Komponenten von Dialogfeldern.

Kontextmenü Menü, das sich bei einem Rechtsklick auf ein Objekt öffnet. Die angezeigten Menüpunkte sind meist objektspezifisch.

L

LabVIEW Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench. LabVIEW ist eine grafische Programmierumgebung, bei der nicht mit Befehlen, sondern mit Symbolen programmiert wird.

LED Leuchtdiode.

Legende Zu einem Graphen oder Diagramm gehöriges Objekt, auf dem die Bezeichnungen und Darstellungsarten von Kurven angezeigt werden.

M

MAX Siehe Measurement & Automation Explorer.

Measurement & Automation Explorer

Die Standardumgebung von National Instruments unter Windows für die Konfiguration und Diagnose von Hardware.

Menüleiste Horizontale Leiste, in der sich die Hauptmenüpunkte einer Applikation befinden. Die Menüleiste befindet sich unter der Titelleiste eines Fensters. Zu jeder Applikation gehört eine spezifische Menüleiste. Bestimmte Menüs und Befehle kommen in mehreren Applikationen vor.

Messgerät Datenerfassungsgeräte wie Multifunktions-I/O-Module der E-Serie, SCXI-Module oder Schaltmodule.

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Glossar


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NI-DAQ Treiber, der zum Lieferumfang aller DAQ- und Signalaufbereitungsgeräte von National Instruments gehört. Der NI-DAQ-Treiber ist eine umfassende Bibliothek von VIs und ANSI-C-Funktionen, die aus einer Entwicklungsumgebung wie LabVIEW aufgerufen werden kann. Der Treiber dient zur Programmierung von Messhardware von National Instruments wie Multifunktions-DAQ-Karten (MIO-Karten) der M-Serie, Signalaufbereitungs- oder Schaltmodulen.

NI-DAQmx Der neueste NI-DAQ-Treiber, der neue VIs, Funktionen und Entwicklungswerkzeuge zur Steuerung von Datenerfassungsgeräten enthält. Zu den Vorzügen von NI-DAQmx gegenüber der Vorgängerversion von NI-DAQ gehören der DAQ-Assistent zum Konfigurieren von Kanälen und Tasks für die Arbeit mit DAQ-Geräten in LabVIEW, LabWindows™/CVI™ oder Measurement Studio und die Möglichkeit der Simulation von Geräten, so dass Anwendungen ohne die Hardware getestet werden können. Darüber hinaus ist die Programmieroberfläche (API) des Treibers vereinfacht worden. Das heißt, zum Entwickeln von Datenerfassungsanwendungen sind nun noch weniger Funktionen und VIs erforderlich.

Nicht ausführbares VI VI, das aufgrund von Fehlern nicht ausgeführt werden kann. Gekennzeichnet wird ein solches VI durch einen unterbrochenen Pfeil auf der Schaltfläche Ausführen.

numerische Bedien- und Anzeigeelemente

Frontpanel-Objekte zum Bearbeiten und Anzeigen numerischer Werte.

O

Objekt Oberbegriff für Elemente auf dem Frontpanel oder im Blockdiagramm. Zu den Objekten zählen zum Beispiel Bedien- und Anzeigeelemente, Strukturen, Knoten, Verbindungen oder auch importierte Bilder.

P

Palette Enthält die zum Erstellen eines Frontpanels oder Blockdiagramms erforderlichen Elemente und Werkzeuge.

Plot Grafische Darstellung eines Arrays, entweder in Form eines Graphen oder eines Diagramms.

Positionierwerkzeug Werkzeug zum Verschieben oder zur Größenänderung von Objekten.

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Glossar


Projekt Eine Zusammenstellung von LabVIEW- und anderen Dateien, mit der Build-Spezifikationen erstellt und Dateien auf Zielsysteme übertragen werden können.

Projekt-Explorer Fenster, in dem Sie LabVIEW-Projekte erstellen und bearbeiten können.

Pulldown-Menüs Menüs, die von einer Menüleiste aus geöffnet werden. Pulldown-Menüoptionen sind in der Regel allgemein gefasst.

PXI PCI eXtensions for Instrumentation. Modulare, computerbasierte Instrumentenplattform.

S

Sample Einzelner Wert bei der analogen oder digitalen Ein- und Ausgabe.

Signalverlauf Eine Reihe von aufeinander folgenden Messwerten, die mit einer konstanten Rate erfasst wurden.

Signalverlaufsdiagramm Anzeigeelement zur Darstellung von Messwerten, die mit einer konstanten Rate aufgenommen wurden.

Skala Teil eines Diagramms, Graphen und einiger numerischer Bedien- und Anzeigeelemente. Die Skala enthält in bestimmten Abständen Markierungen zur Darstellung von Maßeinheiten.

Standard Voreingestellter Wert. Wird bei vielen VI-Eingängen verwendet, wenn der Anwender keinen Wert mit dem Eingang verbindet.

String Darstellung eines Werts als Zeichenkette.

Struktur Programmsteuerelement, zum Beispiel eine Sequenz-Struktur, Case-Struktur oder eine For-, While- oder zeitgesteuerte Schleife.

SubVI VI, das Bestandteil des Blockdiagramms eines übergeordneten VIs ist. Ein SubVI entspricht einem Unterprogramm.

Symbol Grafische Darstellung eines Knotens in einem Blockdiagramm.

Symbolleiste Enthält die Schaltflächen zum Ausführen von VIs, zur Fehlersuche und zur Anordnung von Objekten.

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Glossar


T

Task Eine Messkonfiguration, die in NI-DAQmx durch Angabe der Eigenschaften eines oder mehrerer Kanäle sowie unter anderem von Timing- und Trigger-Optionen hergestellt wird. Ein Task stellt eine durchzuführende Signalerfassung oder -erzeugung dar.

Traditioneller NI-DAQ-Treiber

Älterer Treiber mit überholten Funktionen zur Entwicklung von Applikationen zur Datenerfassung und Gerätesteuerung, der nur noch mit bestimmten DAQ-Karten von National Instruments arbeitet. Der traditionelle NI-DAQ-Treiber sollte nur in Ausnahmefällen verwendet werden. Einzelheiten dazu finden Sie in der Readme zu NI-DAQ, die auch eine Übersicht der Geräte, Betriebssysteme, Entwicklungsumgebungen und Programmiersprachen enthält, die mit dem Treiber kompatibel sind.

Treiber Software zur Steuerung von Hardware, zum Beispiel eine DAQ-Karte.

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unterbrochene Ausführen-Schaltfläche

Schaltfläche, die anstelle der Schaltfläche Ausführen angezeigt wird, wenn sich ein VI aufgrund von Fehlern nicht starten lässt.

Unterpalette Palette, auf die über eine andere Palette zugegriffen wird, die sich in der Hierarchie über der Unterpalette befindet.

V

Verbindung Datenübertragungsweg zwischen zwei Knoten.

Verbindungswerkzeug Werkzeug zum Einfügen von Datenübertragungswegen zwischen Anschlüssen.

VI Siehe virtuelles Instrument (VI).

VI-Vorlage VI, das gängige Bedien- und Anzeigeelemente enthält und auf dessen Grundlage sich mehrere VIs erstellen lassen, die ähnliche Funktionen ausführen. Die VI-Vorlagen befinden sich im Dialogfeld Neu.

virtuelles Instrument (VI) LabVIEW-spezifische Bezeichnung für “Programm”. Mit VIs werden Erscheinungsbild und Funktion von Messgeräten nachgebildet.

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Glossar


W

Werkzeug Ausgewählte Bearbeitungsmethode, dargestellt durch die Form des Mauszeigers.

While-Schleife Schleifenstruktur, mit der ein bestimmter Blockdiagrammabschnitt so lange wiederholt wird, bis eine bestimmte Bedingung erfüllt ist.

Z

ziehen Methode, bei der Objekte mit Hilfe des Mauszeigers auf dem Bildschirm ausgewählt, verschoben, kopiert oder gelöscht werden.

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AAbstände und Ausrichtung, 4-5Aktualisierungsmodus von Diagrammen

(Abbildung), 4-35Aliasing (Abbildung), B-19Analyse

Inline und Offline, A-2Kategorien, A-4programmatisch und interaktiv, A-3

Anschlüsse, 2-22Anzahl, 4-25Bedingung, 4-21Darstellung des Kontexthilfe-Fensters,

3-2, 7-9Datentypen, 4-8empfohlene, 7-9erforderliche, 7-9im Blockdiagramm anzeigen, 2-29Iterationen von For-Schleifen, 4-25Iterationen von While-Schleifen, 4-22Konstanten, Bedien- und Anzeigeele-

mente, 2-23Abbildung, 2-23, 2-24

optionale, 7-9Selektor, 4-40

Anschlussfeld, 2-3Anschlussfelder, 7-4

Bearbeiten des Layouts, 7-7Bedien- und Anzeigeelementen An-

schlüsse zuweisen, 7-8Festlegen von Ein- und Ausgängen, 7-9konfigurieren, 7-7

Anzeige- und BedienelementeAnschlüsse anzeigen, 2-29Arrays erstellen, 5-3beschriften, 4-19boolesch, 2-16Cluster erstellen, 5-8entwerfen, 4-2numerisch, 2-15Optionen, 4-3

String, 2-16Abbildung, 2-16

Voreinstellungen (Abbildung), 4-3Anzeigeelemente, 2-14

numerisch, 2-15Abbildung, 2-15

String-Anzeigearten, 4-15Typdefinitionen, 5-17Zuweisen zum Anschlussfeld, 7-8

anzeigenAufrufkette, 3-14Fehler, 3-5

Applikationen, Entwicklung modularer, 7-1Arrays, 5-2

2D, 5-4Ausgänge, 5-6Auto-Indizierung, 5-5Bedien- und Anzeigeelemente erstellen,

5-3Beispiele für 1D-Arrays, 5-2Beispiele für 2D-Arrays, 5-4Dimensionen, 5-2Einschränkungen, 5-2Erstellen von 2D-Arrays mit Hilfe der

Auto-Indizierung, 5-7initialisieren, 5-4Konstanten erstellen, 5-5

Aufrufendeanzeigen, 3-14Kette der, 3-14

Aufrufkette anzeigen, 3-14Ausführung

Ablauf, 2-41aussetzen, 3-13Fehlersuche in VIs, 3-9hervorheben, 3-9

Abbildung, 3-9Unterbrechen der Fehlersuche in VIs,

3-13Ausführung aussetzen, 3-13Ausführungsfluss, 2-41

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LabVIEW-Grundlagen 1 - Kurshandbuch S-2 ni.com

Ausführungsreihenfolge, 2-41Ausgänge, Einstellungen, 7-9Ausrichtung und Abstände, 4-5Auto-Indizierung

Erstellen von 2D-Arrays, 5-7zur Einstellung des Schleifenzählers, 5-5

automatisches Verbinden, 2-28

BBedien- und Anzeigeelemente

Abbildung, 4-3Anschlüsse anzeigen, 2-29Arrays erstellen, 5-3beschriften, 4-19boolesch, 2-16Cluster erstellen, 5-8Einschränkungen, Frontpanel, 7-13entwerfen, 4-2numerisch, 2-15Optionen, 4-3String, 2-16

Abbildung, 2-16Voreinstellungen (Abbildung), 4-3

Bedienelemente, 2-14numerisch, 2-15

Abbildung, 2-15String-Anzeigearten, 4-15Zuweisen zum Anschlussfeld, 7-8

Bedienung von LabVIEW, 2-1 bis 2-50Bedienwerkzeug, 2-35

Abbildung, 2-35Bedingungsanschlüsse, 4-21Befehlsorientiertes Programmiermodell,

2-41Beispiele (von National Instruments), D-1benötigte Materialien, ixbenutzerdefinierte Elemente, 5-14

mit gespeicherter Datei verknüpfen, 5-16benutzerdefinierte Sonden. Siehe SondenBenutzeroberfläche

Gestaltungselemente, 4-7Hinweise und Werkzeuge, 4-6Menüs, 4-7

Registerkartenelemente, 4-7Systemelemente, Systemelemente, 4-6

beschriftenglobale Variablen, 9-9lokale Variablen, 9-6

Beschriftungen ausblenden, 4-3Beschriftungen und Untertitel, 4-2

Beschriftungen ausblenden (Abbildung), 4-3

Beschriftungswerkzeug, 2-38Abbildung, 2-38

Bestandteile eines VIs Siehe VIs, Bestandteile

Blockdiagramm, 2-3Abbildung, 2-22automatisches Verbinden, 2-28Datenfluss, 2-41Dokumentieren von Programmcode (Ab-

bildung), 4-20Erstellen von Cluster-Konstanten, 5-9Knoten, 2-25Konstanten, Bedien- und Anzeigeele-

mente (Abbildung), 2-24mit Diagrammen verbinden, 4-35Symbolleiste, 2-30

Blockdiagramme, Knoten, 2-25boolesch

Bedien- und Anzeigeelemente, 2-16Werte, 4-12

Boolesche WerteSchaltverhalten (Abbildung), 4-14

CCase-Strukturen, 4-39

Ändern der Case-Ansichten (Abbildung), 4-41

ausführen, 4-39Auswählen von Cases, 4-40boolesche Cases, 4-43Enum-Cases, 4-44Fehler-Cases, 4-45Festlegen eines Standard-Cases, 4-40Integer-Cases, 4-43

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Selektoranschlüsse, 4-40String-Cases, 4-44

Cluster, 5-8aufschlüsseln, 5-13aus verschiedenen Elementen zusammen-

stellen, 5-11Elemente ersetzen oder bearbeiten, 5-12erstellen, 5-8Fehler, 3-16, 5-14Konstanten, 5-8Konstanten erstellen, 5-9neu anordnen, 5-10

Abbildung, 5-10Reihenfolge, 5-10Reihenfolge der Elemente, 5-10Verbindungsmuster, 5-8Verwendung von Funktionen, 5-11

DDAQ

Anschlussblöcke und Kabel, 1-3Geräte, 1-5Hardware konfigurieren, 1-8NI-DAQ, 1-8Signalzubehör, 1-4Skalierungen, 1-10Software-Architektur, 1-7Typisches System (Abbildung), 1-2

DateienFormate, 6-2LabVIEW-Datenverzeichnis, 6-3

Dateien in Projekten anzeigen, 2-13Dateien zu Projekten hinzufügen, 2-11Datei-I/O, 6-2

Abbildung, 6-2Datenträger-Streaming, 6-4grundlegende Funktionen, 6-2Referenzen, 6-2Überblick, 6-3

Datendarstellen, 4-33Dateiformate, 6-2Datenträger-Streaming, 6-4

Lesen und Schreiben, 6-2Abbildung, 6-2

Messwerte, 6-1numerisch, A-1undefiniert, 3-15unerwartete, 3-15zusammenfassen, 5-1

Datenbankzugriff, 2-27Datenfluss, 2-41

Abbildung, 2-42beobachten, 3-9Programmiermodell, 2-41

Datenträger-Streaming, 6-4Abbildung, 6-13

Datentypen, 2-28, 4-8Anschlüsse, 4-8boolesche Werte, 4-12dynamisch, 4-17Enums, 4-16numerisch, 4-9

Abbildung, 4-9Fließkomma, 4-10

Standardwerte, 4-42Strings, 4-14

DatenübertragungBeendigung, 1-11iterativ, 4-30

Datenübertragungsrate, 1-12Seriell, 1-14

Diagnoseprogramme (von National Instruments), D-1

DiagrammeAktualisierungsmodus, 4-34

Abbildung, 4-35Signalverlauf, 4-33

Abbildung, 4-34verbinden, 4-35

DialogfeldEigenschaft, 2-19Eigenschaften (Abbildung), 2-19neu (Abbildung), 2-6

Dimensionen, Arrays, 5-2

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DokumentationLabVIEW-Hilfe, 3-4NI-Informationsquellen, D-1

Dokumentieren von Programmcode, 4-18Bedien- und Anzeigeelemente, 4-19Beschreibungen, 4-18Blockdiagramme (Abbildung), 4-20Eigenschaften für VI, 4-18grafisches Programmieren, 4-19Hinweisstreifen, 4-18

dynamische Datentypen, 4-17

EEigenschaftsdialogfelder, 2-19

Abbildung, 2-19Ein- und Ausgänge

festlegen, 7-9optionale, 7-9

Eingänge, Einstellungen, 7-9Eingangsbereich

Beschreibung, B-15Genauigkeit des A/D-Wandlers, B-15

Einzelschrittausführung, Fehlersuche in VIs, 3-10

Elementebenutzerdefinierte, 5-14Typdefinitionen, 5-17

Elementepalette, 2-16Abbildung, 2-17

Elementepaletten, Einschränkungen, 7-13Entwerfen von Frontpaneln, 4-2Entwurf, 1-10

Methoden und Muster, 8-1Enums, 4-16

Abbildung, 4-16Exemplare von SubVIs

Anzeigen der Aufrufliste, 3-14Ausführung aussetzen, 3-13ermitteln, 3-14

FFarben, 4-4Farbgestaltung, 4-4Favoriten, hinzufügen, 2-33Fehler

anzeigen, 3-5automatische Behandlung, 3-16Behandlung mit For-Schleifen, 4-24Behandlung mit While-Schleifen, 4-24beschreiben, 3-18Cluster, 3-16, 3-17Codes, 3-16fehlerhafte VIs, 2-46, 3-5Fenster, 3-5Liste, 3-5Methoden zur Behandlung, 3-16Prüfung und Behandlung, 3-16Schaltfläche “Ausführen”, 2-46suchen, 3-5verarbeiten, 3-16

While-Schleifen verwenden, 4-24Fehler der Schaltfläche “Ausführen”, 2-46Fehler in VIs beheben, 2-46, 3-5Fehler suchen, 3-5Fehlerbehandlung, 3-16

Case-Strukturen verwenden, 4-45mit While-Schleifen, 4-24

Fehlerbeschreibung, 3-18fehlerhafte VIs

Fehler anzeigen, 3-5häufige Ursachen, 3-6korrigieren, 2-46, 3-5Ursachen, 3-5

Fehlerliste (Abbildung), 3-6Fehlersuche

Ausführung aussetzen, 3-13automatische Fehlerbehandlung, 3-16Einzelschrittausführung, 3-10Fehlerbehandlung, 3-16Fehlerbehebung in VIs, 3-1fehlerhafte VIs, 2-46, 3-5Haltepunkte, 3-13Highlight-Funktion (Abbildung), 3-9

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Sonden, 3-10Sondenwerkzeuge, 3-10Verwenden des Haltepunktwerkzeugs,

3-13Verwendung der Highlight-Funktion, 3-9Verwendung von Sonden, 3-10

Fehlersuche (Hilfsmittel von National Instru-ments), D-1

Fehlersuchmethoden, 3-7Highlight-Funktion, 3-9

Fenster, Projekt-Explorer, 2-9Abbildung, 2-10

For-Schleifen, 4-25Abbildung, 4-25Auto-Indizieren von Arrays, 5-5Fehlerbehandlung, 4-24gestapelte Schieberegister, 4-32Iterationsanschlüsse, 4-25Typumwandlung (Abbildung), 4-28Zählanschlüsse, 4-25Zähler durch Auto-Indizierung einstellen,

5-5Frontpanel, 2-2

Abbildung, 2-14Array-Bedien- und -Anzeigeelemente,

5-3entwerfen, 4-2Erstellen von Cluster-Bedien- und

-Anzeigeelementen, 5-8Objekt, Größenanpassung, 4-8Symbolleiste, 2-20

Frontpanel (Abbildung), 2-22Frontpanel, Konstanten, Bedien- und Anzei-

geelemente (Abbildung), 2-23Funktion “Aufschlüsseln”, 5-12Funktion “Bündeln”, 5-11Funktion “Nach Namen aufschlüsseln”, 5-12Funktion “Nach Namen bündeln”, 5-11funktionale globale Variable

zur Zeitsteuerung verwenden, 9-17Funktionen, 2-25

Funktionenpalette, 2-29Abbildung, 2-30Favoriten, 2-33

GGeräte, Arten, 1-10Gerätesteuerung, GPIB, 1-10Gerätetreiber

Beispiel (Abbildung), 6-12Definition, 6-11Kategorien, 6-13NI-Informationsquellen, D-1Suche nach, 6-12

Gestaltungselemente, 4-7globale Variablen

erstellen, 9-9funktionale globale Variablen, Timing,

9-17initialisieren, 9-13lesen und schreiben, 9-6Vergleich mit lokalen Variablen, 9-5

GPIB, 1-10Abschluss der Datenübertragung, 1-11Datenübertragungsrate, 1-12Kommunikation mit Geräten, 6-11Konfigurationssoftware (Windows), 1-15Schnittstelle (Abbildung), 1-16Software-Architektur, C-10

grafisches Programmieren, 4-19Graphen

konfigurieren, 4-36Signalverlauf (Abbildung), 4-36Signalverlauf mit einem Plot, 4-37Signalverlauf mit mehreren Plots, 4-37XY, 7-2

Größenanpassung von Frontpanel-Elemen-ten, 4-8

gruppierenDaten in Arrays, 5-2Daten in Clustern, 5-8Daten in Strings, 4-14

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HHaltepunkte, 3-13Haltepunkte mit Bedingung. Siehe SondenHaltepunktwerkzeug

bedingte Haltepunkte mit Sonden, 3-12Fehlersuche in VIs, 3-13

Hardware, 1-2Anschlussblöcke und Kabel, 1-3DAQ-Geräte, 1-5konfigurieren, 1-7, 1-8MAX, 1-9NI-DAQ, 1-8Treiber, 1-7Windows, 1-8

Highlight-FunktionFehlersuche in VIs, 3-9

HilfeLabVIEW, 3-2online, 3-4technische Unterstützung, D-1

Hilfsprogramme, NI-Suchmaschine für Bei-spiele, 3-4

Hinweise, Benutzeroberfläche, 4-6

II/O

GPIB-Software-Architektur, C-10Kommunikation mit Geräten, 6-11Seriell, 1-12, C-7Überblick über serielle Hardware, 1-15VISA, 6-9

Implementieren von VIs, 4-1Informationen im Web, D-1initialisieren

Arrays, 5-4lokale und globale Variablen, 9-13Schieberegister, 4-31

Installation der Kurssoftware, xIntelligente Sonden. Siehe Sonden

IterationsanschlüsseFor-Schleifen, 4-25While-Schleifen, 4-22

iterative Datenübertragung, 4-30

KKnoten, 2-25

Anzeige-Modi (Abbildung), 2-27Datenbankzugriff, 2-27im Vergleich mit Symbolen, 2-26

KnowledgeBase, D-1Kommunikation mit Geräten, 6-11

Seriell, 1-12, C-7VISA, 6-9

Kommunikation über serielle Ports, 1-12, C-7

Abbildung, 1-12Datenübertragungsrate, 1-14Überblick über die Hardware, 1-15Zeichenrahmen, 1-13

Konfigurationssoftware (Windows), 1-15Konstanten

Arrays, 5-5Cluster, 5-8, 5-9

Konstanten, Bedien- und Anzeigeelemente, 2-23

Kontexthilfe, 3-2Abbildung, 3-2Darstellung der Anschlüsse, 3-2, 7-9

Kontextmenüs, 2-17Abbildung, 2-18

Konzipieren von Bedien- und Anzeigeele-menten, 4-2

korrigierenfehlerhafte VIs, 2-46, 3-5

Kursbenötigte Materialien, ixSoftwareinstallation, xSymbole und Darstellungen in diesem

Handbuch, xiZiele, x

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LLabVIEW

bedienen, 2-1 bis 2-50Datenverzeichnis, 6-3Hilfe, 3-2

LabVIEW-Hilfe, 3-4LabVIEW-Sonden, 3-11Laufdiagramm, 4-34lesen, Variablen, 9-6lokale Variablen

erstellen, 9-6initialisieren, 9-13lesen und schreiben, 9-6Vergleich mit globalen Variablen, 9-5

Lösen von Problemen, 1-1

MManager für eingebundene Projekte, 2-9MAX (Measurement & Automation Explo-

rer), 1-9Menüs

Abbildung, 4-5Verknüpfung, 2-17

MessungenAllgemeines, B-4Grundlagen, B-1kleinste messbare Änderung, B-14Rauschen, B-19Sample-Raten (Abbildung), B-19Signalaufbereitung, B-6Signalquellen, B-5Skalierungen, 1-10Systeme, B-9

computergestützt, B-2Überblick (Abbildung), B-3Verbessern der Qualität, B-14Wiedergabe der Signalform, B-18

MesswandlerAbbildung, B-7Erregung, B-9Größe und Messwandler (Tabelle), B-4Linearisierung, B-8

Messwerte, speichern, 6-1mit seriellem Port, 6-10modulare Applikationen, Entwicklung, 7-1Modularität, 7-2

Abbildung, 7-3

Nneue Projekte, erstellen, 2-5neue VIs, erstellen, 2-5NI-Suchmaschine für Beispiele, 3-4

Abbildung, 3-5NI-Zertifikate, D-2numerische Bedien- und Anzeigeelemente,

2-15

OObjekte, automatisches Verbinden im Block-

diagramm, 2-28Online-Hilfe, 3-4Oszilloskopdiagramm, 4-34

PPaletten

Elemente, 2-16Abbildung, 2-17

Werkzeuge, 2-34Abbildung, 2-34

Parallele Ausführung, 8-14Positionierwerkzeug, 2-36

Abbildung, 2-36Größenänderung (Abbildung), 2-37

Programmcode, dokumentieren, 4-18Programmierbeispiele (von National

Instruments), D-1Programmierung

Parallele Ausführung, 8-14sequenziell, 8-2

Abbildung, 8-3Zustandsautomaten, 8-4

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Projekt, 1-17Abbildung, 1-18Zustandsdiagramm

Abbildung, 1-18, 1-19Projektdateien entfernen, 2-12Projekte

Dateien anzeigen, 2-13Dateien entfernen, 2-12Dateien hinzufügen, 2-11erstellen, 2-10neu, 2-5ordnen, 2-12speichern, 2-13

Projekt-Explorer, 2-8Fenster, 2-9

Abbildung, 2-10Symbolleisten, projektbezogen, 2-10

Projektinhalt ordnen, 2-12

RRauschen, vermindern, B-19Referenzen, Datei-I/O, 6-2Registerkartenelemente, 4-7Reihenfolge von Cluster-Elementen, 5-10Reihenfolge, in Clustern, 5-10Rückkopplungsknoten

Vergleich mit lokalen und globalen Variablen, 9-5

SSample-Raten (Abbildung), B-19Schieberegister

gestapelte, 4-32initialisieren, 4-31

SchleifenFor-Schleifen, 4-25

Abbildung, 4-25While-Schleifen, 4-21

Schnittstellen, Syntax, 6-10schreiben

Variablen, 9-6Schriftarten und Text, 4-6

schrittweise Ausführung von VIs, 3-10schrittweise durch VIs springen

Fehlersuche in VIs, 3-10Schulungen (von National Instruments), D-2SCXI

SignalaufbereitungGröße und Messwandler (Tabelle),

B-4Linearisierung, B-8Speisung von Messwandlern, B-9Verstärkung, B-8

Selektoranschlüsse, 4-40sequenzielle Programmierung (Abbildung),

8-3Signalaufbereitung, B-6

Siehe auch SCXIAbbildung, B-7Größe und Messwandler (Tabelle), B-4Linearisierung, B-8Speisung von Messwandlern, B-9Verstärkung, B-8

Signalquellen, B-5Signalverlaufsdiagramme, 4-33

Abbildung, 4-34verbinden, 4-35

Signalverlaufsgraph mit mehreren Plots, 4-37Signalverlaufsgraphen

Abbildung, 4-36Einzel-Plot, 4-37mehrere Plots, 4-37

Signalverlaufsgraphen mit einem Plot, 4-37Skalierungen, 1-10Software (von National Instruments), D-1Software-Entwicklungsverfahren, 1-2Sonden

allgemeine, 3-11Anzeigeelemente, 3-11Fehlersuche in VIs, 3-10integrierte, 3-11Standard, 3-11Typen von, 3-10

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speichernProjekte, 2-13VIs, 2-8

Standard-Cases, 4-40Starten eines VIs, 2-4Startfenster von LabVIEW (Abbildung), 2-4Streifendiagramm, 4-34strikte Typdefinitionen, 5-17String

Bedien- und Anzeigeelemente, 2-16Abbildung, 2-16

Strings, 4-14Anzeigearten, 4-15

StrukturenCase, 4-39gestapelte Schieberegister, 4-32globale Variablen, 9-8Tunnel, 4-41

Strukturtunnel, 4-23SubVIs, 2-25, 7-9

aktuelles Exemplar ermitteln, 3-14Aufrufkette anzeigen, 3-14Ausführung aussetzen, 3-13Bearbeiten der Anschlussfelder, 7-7erstellen, 7-12

Abbildung, 7-12Erstellen von VI-Symbolen, 7-4Festlegen von Ein- und Ausgängen, 7-9Konfigurieren des Anschlussfelds, 7-7öffnen und bearbeiten, 7-9Symbole, 7-4Verwendung, 7-2Zuweisen von Bedien- und Anzeigeele-

mente zum Anschlussfeld, 7-8suchen

nach Elementen, VIs und Funktionen, 2-31

Abbildung, 2-32Suchen und Beheben von Fehlern in VIs, 3-1Suchmaschine für BeispieleSiehe NI-Such-

maschine für BeispieleSupport, technisch, D-1Symbol und Anschlussfeld, 7-4

Symbole, 2-3, 7-4erstellen, 7-4

Symbole und Darstellungen in diesem Hand-buch, xi

SymbolleistenBlockdiagramm, 2-30Frontpanel, 2-20projektbezogen, 2-10

Systemfarben, 4-4

Ttechnische Unterstützung, D-1technische Unterstützung und andere

Serviceleistungen von National Instruments, D-1

Text und Schriftarten, 4-6Timing

funktionale globale Variable, 9-17verstrichene Zeit, 4-30

Timing-VIs, Wartefunktionen, 4-29Treiber (von National Instruments), D-1Tunnel, 4-41

While-SchleifeAbbildung, 4-23

Typdefinitionen, 5-14, 5-17definieren, 5-16strikte, 5-17

TypumwandlungFor-Schleifen (Abbildung), 4-28numerische Werte, 4-26, 4-27, 4-28

UUmwandeln numerischer Werte, 4-26, 4-27,

4-28Umwandeln, numerisch, 4-26, 4-27, 4-28Umwandlung von Werten

numerisch, 4-26, 4-27Abbildung, 4-28

undefinierte Werte, vermeiden, 3-15unerwartete Daten, 3-15Untertitel und Beschriftungen, 4-2

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VVariablen

Siehe auch UmgebungsvariablenErstellen von globalen, 9-9Initialisieren von globalen, 9-13Initialisieren von lokalen, 9-13lesen und schreiben, 9-6lokale Variablen erstellen, 9-6

verbindenautomatisch, 2-28Diagramme, 4-35Tunnel, 4-41

Verbindungen, 2-27automatische, 2-28Datentypen, 2-28gebräuchliche Arten, 2-28

Verbindungswerkzeug, 2-39Abbildung, 2-39

verstrichene Zeit, 4-30verwenden, Systemfarben, 4-4Verzeichnispfade. Siehe SondenVI “Aus Tabellenkalkulationsdatei lesen”,

6-4VI “In Tabellenkalkulationsdatei schreiben”,

6-3VI “Messwerte aus Datei lesen”, 6-4VI “Messwerte in Datei schreiben”, 6-4virtuelle Instrumente, 2-2VIs, 2-2

analysieren, 2-44ausführen, 2-46Bestandteile

Blockdiagramm, 2-3Symbol und Anschlussfeld, 2-3

darstellen, 2-45erfassen, 2-44erstellen, 2-43Fehlerbehandlung, 3-16fehlerhaft, 2-46, 3-5fehlerhaft, Ursachen, 3-5, 3-6Fehlersuche und -behebung, 3-1Frontpanel, 2-2für eine Vorlage erstellen, 2-6

Implementieren, 4-1Knoten, 2-25Konfigurieren des Anschlussfelds, 7-7korrigieren, 2-46, 3-5Ladefortschritt (Abbildung), 2-7Modularität, 7-2

Abbildung, 7-3neu, 2-5öffnen, 2-6speichern, 2-8speichern unter (Abbildung), 2-8Starten, 2-4SubVIs, 7-9SubVIs erstellen, 7-12

Abbildung, 7-12Symbole, 2-25, 7-2Timing, 4-29

VIs erstellen, 2-43analysieren, 2-44darstellen, 2-45erfassen, 2-44

VIs öffnen, 2-6VISA, 6-9, 6-10

mit seriellem Port (Abbildung), 6-11Terminologie, 6-9

Vorlagen, ein VI erstellen, 2-6

WWartefunktionen, 4-29Werkzeuge

Bedienen, 2-35Abbildung, 2-35

Beschriftungen, 2-38Abbildung, 2-38

positionieren, 2-36Abbildung, 2-37

PositionierungAbbildung, 2-36

verbinden, 2-39Abbildung, 2-39

Werkzeugpalette, 2-34, 2-40Abbildung, 2-34

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Werte darstellen, 4-33While-Schleifen, 4-21

Abbildung, 4-21anhalten (Abbildung), 4-24Auto-Indizieren von Arrays, 5-5Bedingungsanschlüsse, 4-21Fehlerbehandlung, 4-24gestapelte Schieberegister, 4-32Iterationsanschlüsse, 4-22stoppen, 4-24Tunnel, 4-23

While-Schleifen anhalten (Abbildung), 4-24

XXY-Graph mit mehreren Plots, 4-39XY-Graphen

Einzel-Plot, 4-39konfigurieren, 4-36Mehrfachplot, 4-39

XY-Graphen mit einem Plot, 4-39

ZZählanschlüsse, 4-25Zahlenwerte, 4-9

Fließkommazahlen, 4-10Integer, 4-11Komplexe Zahlen, 4-12

Zertifikate (von National Instruments), D-2Zielsysteme, 2-9Zusammenfassen von Daten, 5-1Zustandsautomat

EntwurfsmusterCase-Struktur, 8-8State Diagram Toolkit, 8-10steuern

mehrere Zustandsübergänge, 8-8Standardübergang, 8-7Übergang zwischen zwei

Zuständen, 8-8Übergangs-Array, 8-9

Zustandsautomaten, 8-4anwenden, 8-5Aufbau, 8-5

Abbildung, 8-6steuern, 8-6Übergänge, 8-7

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Kursbewertung

Kurs _________________________________________________________________________________________

Kursort ______________________________________________________________________________________

Kursleiter _________________________________________ Datum ___________________________________

Angaben zum Kursteilnehmer (optional)

Name ________________________________________________________________________________________

Firma ____________________________________________ Telefon __________________________________

KursleiterBitte bewerten Sie den Kursleiter. Zutreffendes bitte ankreuzen. Ungenügend Mäßig Zufriedenstellend Gut Sehr gut

Fähigkeit des Kursleiters, die Kursinhalte zu vermitteln ❍ ❍ ❍ ❍ ❍

Kenntnisse des Kursleiters bzgl. der Kursthemen ❍ ❍ ❍ ❍ ❍

Fähigkeit des Kursleiters zur anschaulichen Darstellung ❍ ❍ ❍ ❍ ❍

Fähigkeit des Kursleiters, auf die Bedürfnisse der

Teilnehmer einzugehen ❍ ❍ ❍ ❍ ❍

Vorbereitung des Kursleiters ❍ ❍ ❍ ❍ ❍

KursSchulungsort ❍ ❍ ❍ ❍ ❍

Schulungsgeräte/Schulungsunterlagen ❍ ❍ ❍ ❍ ❍

War die Hardware ordnungsgemäß installiert? ❍ Ja ❍ Nein

Die Kursdauer war ❍ Zu lang ❍ Genau richtig ❍ Zu kurz

Themenvielfalt im Kurs ❍ Zu viel ❍ Genau richtig ❍ Ungenügend

Das Kursmaterial war übersichtlich und leicht verständlich. ❍ Ja ❍ Nein ❍ Manchmal

Wurden die angekündigten Themen im Kurs behandelt? ❍ Ja ❍ Nein

Ich verfügte über die für den Kurs erforderlichen Kenntnisse. ❍ Ja ❍ Nein Falls nein, was wäre nötig gewesen, um Sie besser auf den Kurs vorzubereiten? __________________________________________________

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Worin lagen die Stärken des Kurses? ______________________________________________________________

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Welche weiteren Themen sollten im Kurs behandelt werden? ___________________________________________

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Welche Teile des Kurses könnten gekürzt werden bzw. ganz entfallen? ___________________________________

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Wie könnte man den Kurs noch effektiver gestalten? _________________________________________________

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Inwiefern hat die Teilnahme an diesem Kurs Ihnen weitergeholfen? ______________________________________

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Gibt es in Ihrer Firma weitere Mitarbeiter, die eine Schulung besuchen möchten? Bitte angeben. _______________

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Möchten Sie von uns in anderen Bereichen geschult werden? ___________________________________________

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Wie haben Sie von diesem Kurs erfahren? ❍ Website von National Instruments❍ Außendienstmitarbeiter von National Instruments ❍ Werbung ❍ Kollegen❍ Sonstiges _________________________________________________________________________________

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