José Miguel Molina Martínez - Programación gráfica para ingenieros

Programación gráfica para ingenieros

Primera edición, junio 2010

© 2010 José Miguel Molina Martínez

© 2010 Manuel Jiménez Buendía

© 2010 MARCOMBO, S.A.

Gran Via de les Corts Catalanes, 594

08007 Barcelona

www.marcombo.com

Diseño de la cubierta: NDENU DISSENY

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ISBN-13: 978-84-267-2066-5

Bloque I Bloque I

LabVIEW. Lenguaje de Programación Gráfico Bloque I

1. Entorno de Programación LabVIEW 1. Entorno de Programación LabVIEW 1.1 Introducción LabVIEW es un lenguaje de programación de alto nivel, de tipo gráfico, inicialmente enfocado a la realización de aplicaciones para el control de instrumentación. Desde su aparición, LabVIEW se ha convertido en un auténtico lenguaje y entorno integrado de programación, ya que cuenta con todos los recursos necesarios para elaborar cualquier tipo de algoritmo en aplicaciones muy variadas. Los programas desarrollados con LabVIEW se llaman Instrumentos Virtuales, o VIs, lo que da una idea de su uso en origen: el control de instrumentos. El lema de LabVIEW es: “La potencia está en el Software”. Entre sus objetivos están la reducción del tiempo de desarrollo de aplicaciones y facilitar el desarrollo de aplicaciones a programadores no expertos en informática. Pero una de sus mayores cualidades es la existencia de numerosos paquetes que permiten combinar este software con todo tipo de hardware, como tarjetas de adquisición de datos, controladores, autómatas programables, sistemas de visión, FPGAs, etc. En este capítulo y en los sucesivos, se intentarán establecer las bases necesarias para que lectores puedan desarrollar aplicaciones enfocadas al campo de la adquisición de datos, supervisión y control y, más concretamente, para la automatización de sistemas de riego. A continuación, comenzaremos proporcionando una visión general sobre el entorno LabVIEW.

1.1 INTRODUCCIÓN

1.2 PROGRAMACIÓN GRÁFICA

1.3 INSTRUMENTOS VIRTUALES

1.4 MENÚS DE LABVIEW

1.5 BARRA DE HERRAMIENTAS (TOOLBAR)

1.6 PALETAS DE CONTROLES, FUNCIONES Y HERRAMIENTAS

2. Diseño y creación de una aplicación. Instrumento Virtual

2.1 INTRODUCCIÓN

2.2 CREACIÓN DE UN VI

2.3 FLUJO DE DATOS (DATAFLOW)

2.4 SUBVIS

2.5 PROYECTOS

3. Programación Estructurada y Tipos de Datos

3.1 INTRODUCCIÓN

3.2 ESTRUCTURAS EN LABVIEW

3.2.1 Estructuras iterativas

3.2.2 Estructuras de casos y eventos

3.2.3 Estructuras de secuencia (Flat Sequence y Stacked Sequence)

3.2.4 Estructuras temporizadas. Timed Loop y Timed Sequence

3.2.5 Nodos de Fórmula (Formula Node) y Scripts

3.2.6 Variables locales, globales y compartidas

3.3 TIPOS DE DATOS

3.3.1 Tipos Primitivos: Boolean, Numeric y String

3.3.2 Arrays y Clusters

4. Análisis y Visualización de Datos

4.1 INTRODUCCIÓN

4.2 INDICADORES DE TIPO CHART

4.2.1 Waveform Chart

4.2.2 Intensity Chart

4.3 INDICADORES DE TIPO GRAPH

4.3.1 Waveform Graph

4.3.2 XY Graph

4.3.3 Intensity Graph

4.3.4 Digital Waveform Graph y Mixed Signal Graph

4.3.5 Cursores en los gráficos

4.3.6 Gráficos 3D

4.4 OTROS INDICADORES GRÁFICOS

5. Programación Avanzada

5.1 INTRODUCCIÓN

5.2 ARQUITECTURAS BÁSICAS DE PROGRAMACIÓN

5.2.1 Arquitectura de Simple

5.2.2 Arquitectura de un VI General

5.2.3 Arquitectura de Máquina de Estado

5.2.4 Manejo de Errores.

5.3 NODOS DE PROPIEDAD Y MÉTODOS

5.4 MANIPULACIÓN DE DATOS

5.4.1 Type Cast

5.4.2 Manipulación de Bytes y Bits

5.4.3 Otras Transformaciones.

5.5 MANEJO DE FICHEROS

5.5.1 Abrir y Cerrar Ficheros

5.5.2 Ficheros de Texto

5.5.3 Ficheros Binarios

5.5.4 Ficheros de Hoja de Cálculo (Spreadsheet)

5.5.5 Format Into File y Scan From File

5.5.6 Path

5.5.7 Measurement File (VIs Express)

5.5.8 Ficheros ZIP

5.5.9 VIs Avanzados

5.5.10 Ficheros de Configuración

5.5.11 Ficheros XML

5.5.12 Ficheros de Imagen y Sonido

5.5.13 Informes (Reports)

5.5.14 Almacenamiento (Storage)

5.5.15 Datalog

5.5.16 Waveform.

5.6 ACCESO REMOTO Y ENLACES DE DATOS

5.6.1 Publicación Web y Acceso Remoto

5.6.2 Enlaces de Datos

5.6.3 VI Server

5.7 CREACIÓN DE LIBRERÍAS Y EJECUTABLES

5.8 INTERFAZ DE USUARIO

5.8.1 Personalización de la apariencia del VI

5.8.2 Subpaneles, Splitters y Pestañas

5.8.3 Personalización de Menús

5.8.4 Teclado

5.8.5 Consejos para el Diseño de la Interfaz de usuario

Bloque II

Sistemas de Control y Adquisición de Datos

6. Sistemas de Instrumentación y Control basados en ordenador

6.1 INTRODUCCIÓN

6.2 ESTRUCTURA DE UNA APLICACIÓN DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL POR ORDENADOR

6.3 SENSORES TRANSDUCTORES

6.4 TIPOS DE SEñALES.

6.5 ACONDICIONAMIENTO DE SEñAL

6.5.1 Amplificación

6.5.2 Linealización.

6.5.3 Excitación de Transductores.

6.5.4 Aislamiento

6.5.5 Filtrado.

6.6 ELECTRÓNICA DE ADQUISICIÓN DE DATOS

6.7 ELECTRÓNICA DE ANÁLISIS

6.8 COMPUTADOR Y SOFTWARE.

6.9 INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL

7. Tarjetas de Adquisición de Datos y Controladores Compactos

7.1 INTRODUCCIÓN

7.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS DE ADQUISICIÓN DE DATOS Y CONTROL

7.2.1 Entradas y salidas analógicas

7.2.2 Conversión a digital

7.2.3 Puertos digitales y contadores

7.3 TARJETAS DE ADQUISICIÓN DE DATOS

7.3.1 Tarjeta de adquisición NI USB-6008

7.4 CONTROLADORES COMPACTOS

7.4.1 Compact FieldPoint

7.4.2 CompactRIO.

8. LabVIEW para la adquisición de datos y el manejo de dispositivos electrónicos

8.1 INTRODUCCIÓN

8.2 MEASUREMENT & AUTOMATION EXPLORER (MAX)

8.3 PROGRAMACIÓN DE TARJETAS DE ADQUISICIÓN (DAQ) EN LABVIEW

8.3.1 DAQmx

8.3.2 DAQ Assistant.

8.4 PROGRAMACIÓN DE CONTROLADORES COMPACTOS COMPACT FIELDPOINT

8.4.1 Requisitos para la programación.

8.4.2 Conexionado y alimentación.

8.4.3 Configuración con MAX

8.4.4 Creación de un VI y ejecución en FieldPoint

8.5 PROGRAMACIÓN DEL CONTROLADOR COMPACTO COMPACTRIO.

8.5.1 Componentes de una aplicación de tiempo real en CompactRIO

8.5.2 Requisitos para la programación.

8.5.3 Conexionado y alimentación.

8.5.4 Configuración con MAX

8.5.5 Creación de un VI y ejecución en CompactRIO.

Bloque III

SCADA

9. Introducción a los sistemas SCADA

9.1 INTRODUCCIÓN

9.2 DEFINICIÓN DE SISTEMAS SCADA

9.3 PRINCIPALES FUNCIONES DE UN SISTEMA SCADA

9.4 NIVELES CIM EN SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIALES.

9.5 COMPONENTES HARDWARE DE LOS SISTEMAS SCADA.

9.6 COMPONENTES SOFTWARE DE UN SISTEMA SCADA

9.6.1 OPC (OLE for Process Control).

9.6.2 OBDC (Open Data Base Connectivity)