Cours Labview

Apprendre à utilise LabView étape par étape


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Introduction

à

LabVIEW

Edition 2003-2004

R. Decourt

P. Dordor

 

 

Chapitre 1       Introduction à LabVIEW                                                                                          7

A.   LabVIEW           7

B.    Les Instruments Virtuels             7

C.   Environnement LabVIEW          9

          Les fenêtres de la face avant et du diagramme                                                                                                                    9

          Barre d’outils de la face avant                                                                                                                                              10

           Barre d’outils du diagramme                                                                                                                                                10

           Menus contextuels                                                                                                                                                                  11

           Menus                                                                                                                                                                                       11

           Palettes                                                                                                                                                                                     11

           Palette d’outils                                                                                                                                                                        11

           Palette de commandes                                                                                                                                                           12

           Palette de Fonctions                                                                                                                                                               13

           Chargement de VIs                                                                                                                                                                 13

           Enregistrement des VIs                                                                                                                                                         14

     D.     Aide et Manuels                                                                                                                     15

           Aide contextuelle                                                                                                                                                                    15

           Aide LabVIEW                                                                                                                                                                       16

Chapitre 2       Création, Modification, mise au point d’un VI                                                      17

     A.     Création d’un VI                                                                                                                   17

           Face Avant                                                                                                                                                                               17

           Contrôles et indicateurs numériques                                                                                                                                   17

           Contrôles et indicateurs booléens                                                                                                                                        17

           Configuration des contrôles et des indicateurs                                                                                                                  17

          Diagramme                                                                                                                                                                               18

           Nœuds                                                                                                                                                                                      18

          Terminaux                                                                                                                                                                                18

           Fils                                                                                                                                                                                            18

           Câblage automatique des données                                                                                                                                       19

           Programmation par flots de données                                                                                                                                   19

           Recherche de contrôles, de VIs et de fonctions                                                                                                                20

     B.     Techniques de modification                                                                                                   22

           Création d’objets                                                                                                                                                                    22

           Sélection d’objets                                                                                                                                                                   22

          Déplacement d’objets                                                                                                                                                             22

           Effacement des objets                                                                                                                                                            22

           Annuler /Rétablir                                                                                                                                                                    22

           Duplication des objets                                                                                                                                                           22

           Nommer les objets                                                                                                                                                                  23

           Sélection ou suppression de fils                                                                                                                                           23

           Etirement des fils                                                                                                                                                                    23

           Fils cassés                                                                                                                                                                                23

           Modification de la police, du style ou de la taille du texte                                                                                              24

           Modification de la taille des objets                                                                                                                                     24

           Alignement et distribution des objets                                                                                                                                 24

           Ordonner, Regrouper, Bloquer des objets                                                                                                                          24

           Changer la couleur des objets                                                                                                                                               24

C.   Techniques de mise au point        25

           Recherche des erreurs                                                                                                                                                            25



           Visualisation du flot de données                                                                                                                                          25

          Pas à pas                                                                                                                                                                                   25

           Probes                                                                                                                                                                                       26

           Points d’arrêt                                                                                                                                                                           26

D.   Résumé et astuces           26


 

          Résumé                                                                                                                                                                                     26

          Conseils et astuces                                                                                                                                                                  26

          Raccourcis                                                                                                                                                                               26

          Modifications                                                                                                                                                                           27

          Câblage                                                                                                                                                                                     27

Chapitre 3      Créer un sous VI                                                                                                      29

A.   Sous VI    29

B.    Icône et connecteur         29

          Création de l’icône                                                                                                                                                                 29

          Définir le connecteur                                                                                                                                                              30

          Sélectionner ou modifier le motif du connecteur                                                                                                              31

          Affectation de terminaux aux commandes et aux indicateurs                                                                                        31

C.   Utilisation des sous VIs   33

          Ouverture édition de sous VIs                                                                                                                                              33

D.   Création d’un sous VI à partir d’une sélection.   34

Chapitre 4      Boucles et graphiques                                                                                              35

A.   Boucles de répétition conditionnelles (While)      35

B.    Les graphes déroulants   36

          Câblage des graphes déroulants.                                                                                                                                          36

          Action mécanique des interrupteurs                                                                                                                                    38

          Gamme des données.                                                                                                                                                              40

C.   Registres à décalage        41

          Initialisation des registres                                                                                                                                                     42

D.   Boucles For         43

Chapitre 5      Tableau, Graphes et clusters                                                                                   45

A.   Les Tableaux       45

          Créer des tableaux sur la face avant.                                                                                                                                   45

          Tableaux à deux dimensions                                                                                                                                                45

          Tableaux de constantes                                                                                                                                                          46

B.    Auto Indexation 46

          Boucles et tableaux 2D                                                                                                                                                          46

C.   Fonctions sur tableaux    47

          Polymorphisme et tableaux                                                                                                                                                  48

D.   Graphes fonction du temps et graphes XY          49

          Les Graphes                                                                                                                                                                             49

          En mono courbe                                                                                                                                                                      49

          Multi courbes                                                                                                                                                                          49

          Les graphes XY                                                                                                                                                                      50

          En mono courbe                                                                                                                                                                      50

          Multi courbes                                                                                                                                                                          50

          Graphe multi courbes                                                                                                                                                             51

E.    Clusters   53

          Créer des clusters  sur la face avant                                                                                                                                     53

          Constantes de type Cluster                                                                                                                                                    53

          Ordonner les Cluster                                                                                                                                                              53

F.    Foncions sur Cluster       54

          Assembler  & Assembler par nom                                                                                                                                       54

          Désassemblage des clusters                                                                                                                                                  55

 

Chapitre 6      Structures de choix, séquences et nœuds de calcul                                                57

A.   Structure de choix           57

          Tunnels d’entrée/sortie                                                                                                                                                          57

          Exemples                                                                                                                                                                                  57

          Structure de choix sur booléen                                                                                                                                             57

          Structure de choix sur entier                                                                                                                                                 58



          Structure de choix sur chaîne                                                                                                                                                58

          Sélection des choix                                                                                                                                                                 58

B.    Les Séquences     60

          Variable locale de séquence                                                                                                                                                  60

          Comment éviter l’utilisation des séquences                                                                                                                       61

C.   Boîtes de calcul et nœuds d’expression    61

          Nœuds d’expression                                                                                                                                                               61

          Boîtes de calcul                                                                                                                                                                       62

Chapitre 7      Chaînes et Entrées/Sortie fichier                                                                            65

A.   Chaînes   65

          Créer des commandes et des indicateurs de type chaîne                                                                                                 65

          Tables                                                                                                                                                                                        66

B.    Fonctions sur chaîne       66

          Manipulation de chaînes                                                                                                                                                        66

          Chaînes et Nombres                                                                                                                                                               66

C.   Entrées/Sorties sur fichier           68

          Fonctions de haut niveau                                                                                                                                                       68

          Fonctions de bas niveau                                                                                                                                                         68

          Fonctions de base                                                                                                                                                                    68

          Gestion des erreurs                                                                                                                                                                 69

          Utilisation de VIs de haut niveau                                                                                                                                         70

Chapitre 8      Acquisition de données                                                                                            73

A.   Aperçu    73

          Configuration matérielle                                                                                                                                                       73

          Examen de la configuration                                                                                                                                                  74

          Tester les E/S de la carte.                                                                                                                                                      74

B.    VIs d’acquisition 74

          VIs simples                                                                                                                                                                              75

          VIs intermédiaires                                                                                                                                                                  75

          VIs utilitaires                                                                                                                                                                           75

          VIs avancés                                                                                                                                                                              75

C.   Entrées analogiques        75

          Nom de voies DAQ                                                                                                                                                                75

D.   Entrées analogiques type Waveform       77

          Donnée type Waveform                                                                                                                                                        77

E.    Sorties analogiques         78

          Génération de Waveform                                                                                                                                                      78

F.    Les compteurs et entrées/sorties analogiques      79

Chapitre 9      Contrôle d’instruments                                                                                            81

A.   Généralités          81

B.    Configuration et Communication GPIB 81

          Architecture du logiciel                                                                                                                                                         81

 

          Configuration du logiciel                                                                                                                                                      82

C.   Communication avec les instruments      84

          Caractéristiques propres d’un appareil                                                                                                                               84

          Etapes essentielles d’une communication PC <=> périphérique                                                                                   85

          Sources d’erreurs classiques                                                                                                                                                 86

D.   Bibliothèques de contrôle d’appareils dans LabVIEW    87

          Vi’s spécifiques à l’interface GPIB ou RS 232C                                                                                                              87

          Visa                                                                                                                                                                                           87

          Utilisation des VISA                                                                                                                                                              88

E.    Driver d’instrument        89

          Exemple d’application simple                                                                                                                                              90

F.    Communications et configuration série   93

          Paramétrages possibles                                                                                                                                                          93

          Connexion matérielle                                                                                                                                                             93

          Visa et liaison série                                                                                                                                                                94


Chapitre 1 Introduction à LabVIEW

Ce chapitre présente les concepts de base de LabVIEW.

Objectifs:

A.  Ce qu’est LabVIEW.

B.  Ce qu’est un instrument virtuel (VI).

C.  L’environnement LabVIEW.

D.  L’aide en ligne et les manuels.

A.  LabVIEW

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) est un langage de programmation dédié au contrôle d’instruments et l’analyse de données. Contrairement à la nature séquentielle des langages textuels, LabVIEW est basé sur un environnement de programmation graphique utilisant la notion de flot de données pour ordonnancer les opérations.

LabVIEW intègre l’acquisition, l’analyse, le traitement et la présentation de données.



•   Pour l’acquisition de données et le contrôle d’instruments, LabVIEW supporte les standards RS-232/422, IEEE 488 (GPIB) et VXI, ainsi que les cartes d’acquisition de données.

•   Pour l’analyse et le traitement des données, la bibliothèque d’analyse étendue contient les fonctions pour la génération et le traitement de signaux, les filtres, les fenêtres, les statistiques, la régression, l’algèbre linéaire et l’arithmétique matricielle.

•   LabVIEW intègre un grand nombre d’éléments de présentation tels les graphes déroulants, des graphes XY, des abaques de Smith, jauges, cadrans à aiguille…

B.  Les Instruments Virtuels

Les programmes LabVIEW s’appellent des Instruments Virtuels (VIs). Ces VIs ont trois parties principales : la Face Avant, le Diagramme et l’Icône/Connecteur.

La face avant d’un VI est avant tout une combinaison de commandes et d’indicateurs. Les commandes sont les entrées des VIs, elles fournissent les données au diagramme. Les indicateurs sont les sorties des VIs et affichent les données générées par le diagramme. Vous pouvez utiliser plusieurs types de commandes et d’indicateurs tels que les commandes et les indicateurs numériques, à curseur, booléens, chaîne de caractères, les tables et les graphes. Un exemple de face avant d’un VI est présenté cidessous :

Vous construisez la face avant en plaçant des éléments graphiques accessibles dans une palette. Vous disposez de boutons, d’indicateurs numériques et de chaînes, de graphes, de LEDs, de listes déroulantes, de menus…

Chaque objet déposé sur la face avant génère dans le diagramme un symbole appelé Terminal. Ce terminal contient la valeur de l’objet graphique correspondant. Le symbole représente le type de la donnée (par ex. DBL pour double), le sens du flot, (maigre avec une flèche à droite s’il s’agit d’un indicateur, gras avec une flèche à gauche s’il s’agit d’une commande)

Le diagramme contient les terminaux, les sous VIs, les fonctions, les constantes, les structures ainsi que les fils qui relient les différents objets pour leur transmettre les données.

L’exemple suivant montre une face avant et le diagramme correspondant :

Après avoir construit la face avant et le diagramme, vous pouvez créer son icône et son connecteur. Si ce VI est utilisé dans un autre VI, il devient un Sous VI, il correspond à une routine dans un langage classique, le connecteur représente alors les paramètres entrant et sortant de la routine. L’icône identifiera le VI comme le ferait le nom de la routine. La hiérarchisation des applications facilite grandement la réutilisation du code et le déboguage.

C.   Environnement LabVIEW 

Au lancement de l’application, la boite de dialogue suivante apparaît.

Elle permet les actions suivantes:

•   Nouveau VI permet d’ouvrir une face avant et un diagramme vierge. Le fait de cliquer sur la flèche de la liste déroulante permet de créer d’autres types d’objets LabVIEW (des contrôles personnalisés, des variables globales, des VIs polymorphes…).

•   Ouvrir VI permet d’ouvrir un VI existant, la flèche de la liste déroulante donne accès aux VIs récemment ouverts.

•   Solutions DAQ charge un utilitaire destiné à simplifier le développement d’applications dédiées à l’acquisition de données par cartes d’entrées sorties.

•   Exemples ouvre une boite de dialogue permettant de trouver des exemples classés par thème.

•   Tutorial LabVIEW ouvre le guide d’apprentissage.

•   Quitter ferme LabVIEW.

Les fenêtres de la face avant et du diagramme 

Lorsque l’on ouvre un nouveau VI, une fenêtre de face avant et une fenêtre de diagramme apparaissent. L’illustration suivante présente les principaux éléments de ces deux fenêtres.

Barre d’outils de la face avant

La barre d’outils suivante est présente sur la face avant, elle donne accès aux outils d’exécution et de présentation.

Lance l’exécution du VI.

Indique que le VI est en cours d’exécution et qu’il s’agit d’un VI de niveau supérieur (il n’a pas été appelé par un autre VI).

Indique que le VI est en cours d’exécution et qu’il s’agit d’un sous VI (il a été appelé par un autre VI)

Le bouton d’exécution apparaît brisé : le VI n’est pas exécutable (il contient des erreurs).

Relance continuellement le VI après chaque fin d’exécution (équivalent à déposer le VI dans une boucle infinie). Les boutons stop ou pause arrêtent l’exécution.

Arrête l’exécution du VI.

Note Le bouton stop ne doit servir d’arrêt que lors des phases de mise au point, il faut prévoir une structure de programmation capable de finir correctement l’exécution du VI !

Suspend l’exécution du VI, l’icône devient rouge pour indiquer que le Vi est en pause, Appuyer de nouveau sur le bouton pour continuer l’exécution.

Permet de choisir la fonte, la graisse, la couleur…d’un champ contenant du texte.

Permet d’aligner des objets.

Permet d’égaliser l’espacement entre objets.

Change le plan d’un objet, pour permettre des superpositions.

Barre d’outils du diagramme

La barre d’outils suivante est présente sur le diagramme, elle donne accès aux outils de mise au point et de présentation.

Fait apparaître le flot de données sur les fils et sur les connexions des VI.

Entre dans une structure ou dans un sous VI, lors de l’exécution pas à pas. Chaque structure ou sous VI se met à clignoter lorsqu’il est prêt à être exécuté.

Saute l’exécution détaillée d’une structure ou un VI lors de l’exécution pas à pas.

Termine l’exécution détaillée d’un boucle ou d’un sous VI.

Dénote un problème d’exécution potentiel, mais n’empêchant pas le programme d’être exécuté. Cette option n’est pas naturellement active, on y accède par Outils»Options»Déboguage.

Menus contextuels

La plus part des objets présents dans les fenêtres de face avant et de diagramme possèdent des menus contextuels accessibles par un clic droit de souris.

Menus

Une partie des menus contient des fonctions classiques d’enregistrement, d’édition, de changement de fenêtres… . D’autres sont spécifiques à LabVIEW.

          Note : les menus sont parfois inhibés lorsque le VI est en cours d’exécution.

•   Fichier  donne accès à l’ouverture, l’enregistrement ou l’impression de VIs.

•   Edition permet les copier/coller, la recherche, la création de menus…

•   Exécution exécute, arrête, accède aux options d’exécution d’un VI.

•   Outils facilite par le biais d’outils spécifiques, la communication avec des instruments, l’édition de bibliothèques, la comparaison de VIs, la configuration du serveur WEB…

•   Parcourir facilite la navigation dans un VI et dans sa hiérarchie.

•   Fenêtre accède aux fenêtres de l’application et aux palettes d’outils.

•   Aide affiche l’aide, donne accès aux exemples...

Palettes

LabVIEW possède trois palettes flottantes respectivement nommées: Outils, Commandes, et Fonctions.

Palette d’outils

La palette d’outils existe sur le diagramme et sur la face avant. Elle permet de modifier des valeurs, des couleurs, mais aussi de câbler les entrées et les sorties des icônes entre elles, de poser des points d’arrêt, des sondes… On y accède par Fenêtre»Afficher la palette d’outils.

 Note : Il est possible de faire apparaître temporairement la palette d’outils en appuyant sur la touche maj. et en faisant simultanément un clic droit.

Active la sélection automatique des outils. Dans ce mode, LabVIEW  choisit l’outils adapté en fonction de l’emplacement du curseur (pas toujours très pratique). On peut lui préférer le raccourci clavier « touche espace », qui commute les deux outils des plus utilisés (sélection et doigt dans la face avant, sélection et bobine dans le diagramme) ou la « touche Tab » qui propose successivement les quatre outils les plus courants.

L’outil « doigt » change la valeur d’une commande, sélectionne un texte,  Le curseur adopte la forme lorsqu’il est placé dans une zone contenant des caractères. 

L’outil « flèche » sélectionne, déplace, redimensionne les objets. Il adopte l’une des formes suivantes lorsqu’il est sur l’angle d’un objet       redimensionnable.

L’outil « édition de texte » permet de changer les étiquettes, d’éditer des objets de type caractère et de placer du texte libre dans une fenêtre.

L’outil « bobine » sert au câblage des VI’s.

Accède au menu contextuel par un clic à gauche (utilité douteuse !).

Pour se déplacer dans une fenêtre sans les ascenseurs.

L’outil « point d’arrêts » définit l’emplacement sur le diagramme où le programme passera en pause pour permettre le déboguage.

L’outil « sonde » visualise la valeur de connections particulières.

L’outil « pipette » mesure la couleur d’un point.

Le pinceau colorie un objet.

Palette de commandes

La palette de commandes est disponible dans la fenêtre de face avant. Elle apparaît fugitivement lors d’un clic droit dans un endroit vierge de la fenêtre, ou par Fenêtre»Afficher la palette de commandes. Elle contient tous les éléments graphiques disponibles pour créer l’interface utilisateur. Ceux-ci sont hiérarchisés par type de données ou par grandes familles d’objets. Vous apercevez ci-dessous la palette de commandes.

Palette de Fonctions

Elle est accessible dans le diagramme par les mêmes méthodes que celle de commandes. Elle contient l’ensemble des fonctions de LabVIEW.

Chargement de VIs

Lors du chargement la boite de dialogue suivante apparaît (parfois très furtivement).

Le champ Chargement du panneau ci-dessusaffiche le VI en cours de chargement et comptabilise les VIs en mémoire.

Si LabVIEW ne trouve pas un sous VI, il le cherche dans les chemins spécifiés dans le menu Outils»Options»Item Chemin du menu déroulant.

Enregistrement des VIs

Utilisez les commandes Enregistrer, Enregistrer sous, Enregistrer tout ou Enregistrer avec options du menu Fichier pour enregistrer vos VIs. Il est possible de créer des librairies d’extension .llb regroupant plusieurs VI. Cette fonctionnalité date de l’époque des noms limités à 8 caractères par MSDOS, National Instruments recommande actuellement d’enregistrer les VIs individuellement dans une architecture répertoire/sous répertoire.

LabVIEW utilise des boites de dialogues propres à NI pour les accès fichiers (pour une compatibilité avec d’autres plateformes), cette option peut être désactivée dans le menu Outils»Options»Item Divers du menu déroulant.

Exercice 1-1 : Simulation de réponse en fréquence Objectif: Ouvrir et exécuter un VI.

1.   Démarrez l’application LabVIEW.

2.   Cliquez sur le bouton Recherche d’exemples. Une boite de dialogue affiche l’ensemble des exemples disponibles.

3.   Dans l’onglet Parcourir, chargez Frequency Response VI dans l’arborescence Apps, .

 Note Vous accédez aussi aux exemples par le menu Fichier»Ouvrir puis en se déplaçant vers labview\examples\apps\\Frequency .

Face Avant

4.   Exécutez le VI en cliquant sur le bouton Run. Ce VI simule un test de réponse en fréquence d’un filtre, et affiche la courbe de réponse sur l’écran.

 

5.   Utilisez l’outil Doigt pour changer la valeur des commandes, soit en tournant les boutons, (en cliquant sur la marque d’index et en faisant tourner), soit en cliquant sur les flèches à gauche des commandes, ou en entrant une valeur numérique dans l’afficheur numérique.

6.   Lorsque vous entrez une valeur numérique, celle-ci n’est prise en compte qu’après validation par le bouton Entrer, ou par la touche Entr du pavé numérique (pas la touche Entrée de la zone alpha qui introduit un retour chariot s’il s’agit d’une zone texte).

7.   Relancez le VI de nouveau pour constater les changements effectués.

Diagramme

8.   Visualisez la diagramme par le biais du menu Fenêtre» Diagramme ou par le raccourci <Ctrl-E>

 

Vous y voyez la plupart des éléments disponibles sur un diagramme, des fonctions, des sous VIs, des structures, des notions seront détaillées dans ce cours.

9.   En double-cliquant avec l’outil de sélection sur le sous VI suivant. Vous ouvrez la face avant du sous VI nommé Demo Fluke 8840A

La face avant est conçue pour ressembler l’appareil réel c’est pourquoi les applications LabVIEW sont nommées instruments virtuels. La hiérarchisation des applications en sous VIs permet d’améliorer la réutilisation du code.

10.  Fermez le sous-VI Demo Fluke 8840A, et gardez le VI Frequency Response en mémoire.

Fin de l’exercice 1-1

D.   Aide et Manuels

LabVIEW possède une aide classique, et une aide contextuelle.

Aide contextuelle

Elle s’affiche soit par le menu Aide»Aide contextuelle soit par le raccourci <Ctrl-H>.

La fenêtre d’aide affiche continûment une information sur l’objet situé sous le curseur. Ce peut être une information sur la nature d’une liaison, le type de données à fournir à un indicateur, le fonctionnement d’un sous VI ou d’une fonction.

Ci-dessous un exemple de contenu d’une aide contextuelle.

Ce bouton affiche ou non les connections optionnelles d’un VI.

Ce bouton fige le contenu de la fenêtre (le déplacement de la souris ne met plus à jours la fenêtre).

Affiche l’aide classique (plus détaillée), a



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