LabVIEW Ders Notları-1

Transkript

1 LabVIEW Ders Notları-1

2 LabVIEW LabVIEW; veri toplama ve cihaz kontrolü açısından sanayide, akademik çalışmalarda, araştırma laboratuvarlarında kullanılmaya yönelik geliştirilmiş bir programlama dilidir. LabVIEW; Windows, Mac OSX veya Linux işletim sistemleri altında çalışabilen güçlü, esnek veri analiz ve cihaz kontrol sistemidir. LabVIEW i, PDA lar (Palm OS, Pocket PC veya Windows CE cihazlar), real-time platformlar üzerinde çalıştırabilirsiniz. Hatta FPGA yongalar ve 32 bit mikroişlemciler içerisine gömülü LabVIEW programları da çalıştırılabilir.

3 Kendi LabVIEW programınızı yani sanal cihazınızı (VI, virtual instrument) oluşturmak oldukça basit bir işlemdir. LabVIEW in sezgisel arayüzü, program yazmayı ve kullanmayı ilginç ve eğlenceli hale getirmektedir. LabVIEW, geleneksel programlama dillerindeki gibi satır satır yazılan bir dil değildir. Kolayca kullanılabilen grafiksel programlama ortamıdır; veri toplama (DAQ), veri analiz etme ve sonuçların sunulması konularında gerekli olan tüm araçlara sahiptir. G olarak ifade edilen bu grafiksel programlama dili ile programlarınızı bir grafiksel block diyagram kullanarak hazırlayabilirsiniz.

4 Adının da ima ettiği gibi LabVIEW, dünyanın önde gelen araştırma ve geliştirme laboratuvarlarında (örneğin Lawrence Livermore, Argonne, Batelle, Sandia, Jet Propulsion Laboratory, White Sands ve Amerika da Oak Ridge ve Avrupa da CERN), sanayinin araştırma-geliştirme laboratuvarlarında, dünyanın değişik üniversitelerinde özellikle elektrik ve makina mühendisliği ve fizik laboratuvarlarında oldukça popüler olan bir programlama dilidir. LabVIEW, laboratuvar dışına da taşmış ve bugün uzay mekiklerinden denizaltılara, Kuzey Denizi ndeki petrol kuyularından Yeni Zelanda daki fabrikalara kadar geniş bir coğrafyaya yayılmıştır. Yeni internet özellikleri sayesinde artık bir yere gitmeden laboratuvarınızı LabVIEW ile uzaktan kontrol edebilirsiniz. LabVIEW ile yapılan sanal cihazlar size maliyet, zaman ve esneklik açısından önemli avantajlar sağlayacaktır.

5 Sanal Enstrümentasyon Çoğu üretim yerinde muhakkak bir şeyler ölçülür. Örneğin sıcaklık. Fırınlarda, buzdolaplarında, seralarda, temiz odalarda, sabun tanklarında sıcaklık ölçümü yapılması gerekir. Sıcaklıktan öte basınç, kuvvet, konum, gerilim vb. büyüklükleri de ölçmek gerekmektedir. LabVIEW, bu büyüklükleri ölçecek şeylerle bilgisayarları buluşturmaktadır.

6 LabVIEW sadece bununla da kalmayıp verileri görüntüler ve analiz eder. Bir şeyi ölçüp analiz ettikten sonraki adım, genellikle elde ettiğiniz verilere göre bir şeyleri değiştirmektir. Örneğin ölçtüğünüz sıcaklık değerine göre fırını veya klimayı açma veya kapatma komutu göndermek gibi. LabVIEW bu işleri kolaylıkla yapabilir. Bu LabVIEW in güçlü yanıdır. LabVIEW bu işleri doğrudan yapabildiği gibi programlanabilir mantıksal kontrolörler (PLC) ile haberleşerek de yapabilmektedir.

7 LabVIEW Tam Olarak Nedir? LabVIEW, Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench kelimelerinin kısaltılmasından elde edilen bir isimdir ve bir programlama ortamını tanımlar. Bu programda, içinden veri akan hatlar yardımıyla fonksiyonel noktaları birbirine bağlayarak bir grafik gösterim üzerinden program yapacaksınız. LabVIEW; C, C++ veya Java gibi geleneksel dillerden farklıdır (bu dillerde programı metin yazarak yaparsınız). LabVIEW, işlerinin bir parçası olarak bir programa ihtiyaç duyan bilim insanları ve mühendisler gibi kişiler için tasarlanmış, interaktif bir program geliştirme ve uygulama sistemidir.

8 LabVIEW, Data Acquisition (DAQ) ve General Purpose Interface Bus (GPIB) için kod kütüphaneleri gibi spesifik kütüphane uygulamalarını ve seri aygıt kontrolü, veri analizi, veri sunumu, veri depolama ve internet üzerinden haberleşme gibi farklı uygulamaları da içerir. Analiz kütüphanesi; sinyal üretme, sinyal işleme filtreleri, Windows istatistikleri ve regresyonları, lineer cebir ve array aritmetiği gibi çok yönlü ve kullanılışlı fonksiyonları bünyesinde barındırmaktadır. LabVIEW in programları platformlar arasında taşınabilir. Çoğu zaman Macintosh ta yazdığınız bir programı herhangi bir değişiklik yapmadan bir Windows makinaya yükleyip çalıştırabilirsiniz.

9 Veri Akışı ve Grafiksel Programlama Dili LabVIEW program geliştirme ortamı standart C veya Java geliştirme sistemlerinden farklıdır. Diğer programlama sistemleri kod satırı oluşturmak için metin tabanlı dilleri kullanarak program yazarken, LabVIEW genellikle G olarak bilinen grafiksel programlama dilini kullanarak programları oluşturur. Bu grafiksel sayfaya block diagram denilmektedir. Grafiksel programlama söz dizimi ve yazım kuralları gibi birçok detayı elimine eder. Grafiksel programlama, program yaparken pek bilinmeyen yazım kurallarına takılmadan sadece uygulamanızın içerisindeki verini akışına yoğunlaşmanızı sağlamaktadır.

10 LabVIEW, bilim insanlarının ve mühendislerin kullandığı terminolojiyi, ikonları ve fikirleri kullanır. LabVIEW, programın yapacağı işlemleri tanımlamak için metin tabanlı bir dilden ziyade grafik sembollere dayanmaktadır. LabVIEW uygulamaları veri akış (dataflow) prensibine dayanır. Bu prensibe göre fonksiyonlar sadece gerekli veri alındığı zaman çalıştırılır. Bu özellikleri sebebiyle, çok az programlama bilginiz olsa bile (hatta hiç olmasa da) LabVIEW i öğrenebilirsiniz. Bununla birlikte temel programlama bilgisine sahip olmanız sizin için tabiki faydalı olacaktır.

11 LabVIEW Nasıl Çalışır? Bir LabVIEW programı bir veya daha çok sanal cihazdan (virtual instrument den (VI)) oluşur. Sanal cihazların görünüşleri ve çalışma şekilleri gerçek aletlere benzediği için böyle isimlendirilir. Yine de görüntünün arka tarafındaki ana program fonksiyonları ve yardımcı fonksiyonlar, C veya Basic gibi popüler programlama dilleri ile benzerdir. Bundan sonra biz VI dediğimizde bir LabVIEW programını kastedeceğiz (VI, viay diye okunur). Anlaşıldığı üzere bir LabVIEW programı daima VI olarak isimlendirilir.

12 Bir VI üç ana parçaya sahiptir. Bunlar: Front panel, Block diyagram ve ikondur. Front panel, bir VI ın interaktif kullanıcı ara yüzüdür ve fiziksel bir aletin ön görünüşüne benzediği için böyle isimlendirilmiştir. Front panel basılabilir düğmeleri, grafikleri, diğer birçok kontrolü (kullanıcı girişleri gibi) ve indikatörü (program çıkışlarını) içerir. Burada, fare veya klavyeyi kullanarak veri girebilir ve daha sonra da program tarafından üretilen sonuçları ekranda görebilirsiniz. Block diyagram, grafiksel programlama dili olan G ile LabVIEW de oluşturulan VI ın kaynak kodudur. Block diyagram çalıştırılabilir gerçek bir programdır. Bir block diyagramın bileşenleri; alt-programlar, fonksiyonlar, sabit değerler (constants) ve yapılardır (döngüler vb.).

13 Sadece nesneler aralarındaki veri akışını göstermek için uygun bağlantı hatları çizilir. Front panel nesneleri block diyagramdaki terminallere karşılık gelir. Bu panel aracılığıyla veri, kullanıcıdan programa veya programdan kullanıcıya gidebilir. Bir VI ı başka bir VI ın block diyagramında çalışan bir alt program olarak kullanmak için, alt VI ın bir konnektör ve bir ikona sahip olması gerekir. Başka bir VI ın içinde kullanılan VI subvi olarak isimlendirilir, alt program da denilmektedir. İkon bir VI ın sembolik gösterimidir ve başka bir VI ın block diyagramı içerisinde bir nesne olarak kullanılır. Bir VI ın konnektörü, VI subvi olarak kullanıldığında, diğer bir block diyagramdan VI ın içine veriyi atmak için kullanılan bir mekanizmadır. Konnektör, VI ın giriş ve çıkış kapılarını belirtir.

14 VI lar hiyerarşik ve modülerdir. Onları isterseniz üst seviye bir program olarak, isterseniz bir alt program olarak kullanabilirsiniz. Bu mimariyle LabVIEW modüler programlama kavramını geliştirmiştir. Bir uygulamayı önce basit alt görevlere bölersiniz, daha sonra her bir alt görevi gerçekleştiren bir VI oluşturursunuz ve daha sonra da bu VI ları birleştirdiğinizde işin tümünü yapabilecek üst seviyeden bir block diyagram elde edersiniz. Modüler programlama, her bir subvi ı bağımsız olarak çalıştırabileceğiniz ve hataları daha kolay bulmanızı sağlayan artı bir özelliktir. Ayrıca birçok alt seviye subvi sık sık değişik uygulamalarda ortak görevler gerçekleştirir ve her uygulamada birbirlerinden bağımsız olarak kullanılabilir.

15 NI Example Finder LabVIEW in nasıl çalıştığı hakkında bir fikir edinmek için bir kaç tane LabVIEW programını açıp ve çalıştıralım. LabVIEW çok sayıda hazır örnek VI içermektedir. Bu örnekler; yaygın programlama tekniklerini öğrenmenizi, bilgisayara genel veri giriş ve çıkış uygulamalarını ve veri işleme uygulamalarını görmenizi sağlar. NI Example Finder, bu örnekleri araştırmaya yardım eden çok kullanışlı bir araçtır. LabVIEW i başlattıktan sonra NI Example Finder ı açmak için Help menüsüne gidip Find Example ı seçmeniz yeterlidir.

16 Bir LabVIEW Programın Çalıştırılması

17 Veri Tipleri

18

19

20

21 Kaynaklar Herkes için LabVIEW, Pagem Akademi yayınları. Grafik programlama dili LabVIEW, Seçkin yayınları.