برنامه‌نویسی لب‌ویو

مقدمه‌ای بر لب‌ویو (LabVIEW)

کاربرد اصلی زبان برنامه‌نویسی لب‌ویو در سامانه‌های تست، اخذ داده،‌ کنترل و پایش رایانه‌ای است.

چکیده

لب‌ویو به این منظور طراحی شده است که جمع‌آوری و تحلیل داده‌ها را ساده‌تر کند و گزینه‌های متعددی برای نمایش آنها ارائه دهد. محبوبیت نرم‌افزار لب‌ویو برای مبتدیان و برنامه‌نویسان باتجربه در بسیاری از موارد کاربرد در مهندسی و صنعت،‌ حاصل زبان برنامه‌نویسی گرافیکی و حسی آن است که در اندازه‌گیری‌های خودکار و کنترل سیستم‌ها کاربرد دارد.

لب‌ویو شامل مجموعه‌ای جامع از ابزارهای مجازی و عملکردهایی برای به دست آوردن، تحلیل، نمایش و ذخیره داده‌ها است و همچنین ابزارهایی دارد که به شما کمک می‌کنند عیب کدهای خود را پیدا کنید.(آموزش برق ساختمان)

لب‌ویو چیست؟

لب‌ویو (LabVIEW) یا میزکار مهندسی ابزارهای مجازی آزمایشگاهی (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) یک محیط برنامه‌نویسی گرافیکی است که در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی، دانشگاه‌ها و صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این سیستم، نرم‌افزاری قدرتمند و ابزاری دقیق برای تجزیه و تحلیل،‌ اندازه‌گیری و اتوماسیون است. زبان برنامه‌نویسی گرافیکی آن که برنامه‌نویسی G خوانده می‌شود، با استفاده از نمودارهای بلوکی گرافیکی اجرا می‌شود و به‌صورت کدهای ماشینی در می‌آید که بسیاری از جزئیات نحوی در برنامه‌نویسی را حذف می‌کنند.  

لب‌ویو از ابزارهای استاندارد آزمایشگاهی انعطاف‌پذیری بیشتری دارد زیرا مبتنی بر نرم‌افزار است. کاربران می‌توانند با استفاده از لب‌ویو دقیقاً همان نوع ابزار مجازی را که به آن نیاز دارند به کار بگیرند و برنامه‌نویسان نیز می‌توانند داده‌ها را مشاهده و اصلاح، یا مقادیر ورودی‌ را کنترل کنند.

محبوبیت نرم‌افزار جریان داده گرافیکی National Instruments LabVIEW برای مبتدیان و برنامه‌نویسان باتجربه در بسیاری از موارد کاربرد در مهندسی و صنعت،‌ حاصل زبان برنامه‌نویسی گرافیکی آن است که در اندازه‌گیری‌های خودکار و کنترل سیستم‌ها کاربرد دارد.

برنامه‌های لب‌ویو را با نام ابزارهای مجازی (virtual instruments یا VIs) می‌شناسند، زیرا ظاهر و عملکرد این برنامه‌ها شبیه ابزارهای فیزیکی مانند اسیلوسکوپ (دستگاهی الکترونیکی برای مشاهده شکل موج سیگنال‌ها) است. لب‌ویو به این منظور طراحی شده است که جمع‌آوری و تحلیل داده‌ها را ساده‌تر کند و گزینه‌های متعددی برای نمایش آنها ارائه دهد. جمع‌آوری داده فرایند جمع کردن یا تولید داده به‌شیوه‌ای اتوماتیک از منابع اندازه‌گیری دیجیتال یا آنالوگ مانند حسگرها و ابزارهای مورد مطالعه است.

به این ترتیب، رایانه رومیزی با جمع‌آوری، تجزیه و تحلیل و نمایش داده‌ها در یک محیط برنامه‌نویسی منعطف، به یک دستگاه و ابزار مخصوص اندازه‌گیری تبدیل خواهد شد. لب‌ویو شامل مجموعه‌ای جامع از ابزارهای مجازی و عملکردهایی برای به دست آوردن، تحلیل، نمایش و ذخیره داده‌ها است و همچنین ابزارهایی دارد که به شما کمک می‌کنند عیب کدهای خود را پیدا کنید.

تمام برنامه‌های تست، اندازه‌گیری و کنترل را می‌توان به سه بخش اصلی تقسیم کرد: کلید ابزار دقیق مجازی، توانایی جمع‌آوری، تحلیل و ارائه داده‌ها. لب‌ویو می‌تواند با استفاده از دستگاه‌های زیر اطلاعات خود را به دست بیاورد:

·       GPIB

·       Serial

·       Ethernet

·       VXI

·       PXI ابزارهای

·       Data Acquisition (DAQ)

·       PCI Extensions for Instrumentation (PXI)

·       Image Acquisition (IMAQ)

·       Motion Control

·       Real-Time (RT) PXI

·       PLC

·       PDA

·       ابزارهای مدولار یا پیمانه‌ای

لب‌ویو برای کمک به شما در تجزیه و تحلیل داده‌های، توابع تحلیلی برای معادلات دیفرانسیل، بهینه‌سازی، برازش منحنی، حساب دیفرانسیل و انتگرال،‌ جبر خطی، آمار و غیره را نیز داراست. ابزارهای مجازی سریع در لب‌ویو (Express VIs) به‌طور ویژه برای تجزیه و تحلیل اندازه‌گیری‌ها از جمله فیلتر کردن و تحلیل طیفی طراحی شده‌اند.

ابزارهای مجازی پردازش سیگنال که برای فیلتر کردن، پنجره ساختن، تبدیل کردن، شناسایی نقاط اوج، تحلیل هارمونیک و تحلیل طیفی مورد استفاده قرار می‌گیرند در لب‌ویو موجود هستند، از جمله ابزارهای زیر که کمک می‌کنند داده‌ها را روی رایانه نمایش دهید:

·       Graphs

·       Charts

·       Tables

·       Gauges

·       Meters

·       Tanks

و همچنین ابزارهایی برای:

·       کنترل‌های سه‌بعدی

·       کنترل تصویر

·       تهیه گراف‌های سه‌بعدی

·       تهیه گزارش

در بستر اینترنت نیز ابزارهای انتشار در وب، سوکت‌های داده (فقط مخصوص ویندوز)، TCP/IP، سرور ابزارهای مجازی، پنل‌های کنترل از راه دور و ایمیل برای ارائه داده‌ها در لب‌ویو در دسترس هستند.

لب‌ویو می‌تواند با سخت‌افزارهایی مانند ابزارهای جمع‌آوری داده، دستگاه‌های کنترل تصویری و حرکتی و ابزارهای زیر ارتباط برقرار کند:

·       GPIB

·       PXI

·       VXI

·       RS-232

·       RS-485

لب‌ویو همچنین در درون خود بخش‌هایی دارد که از آنها برای برقراری ارتباط اپلیکیشن شما با وب استفاده می‌شود و این کار از طریق سرور وب لب‌ویو و استانداردهای نرم‌افزاری مانند شبکه TCP/IP و ActiveX انجام می‌شود.

با استفاده از لب‌ویو می‌توانید تست کنید و اندازه بگیرید، داده‌ها را جمع‌آوری کنید، ابزارهای را کنترل کنید، داده‌ها را ثبت کنید، اندازه‌گیری‌ها را تحلیل کنید و گزارش ارائه دهید. همچنین می‌توانید فایل‌های اجرایی مستقل و کتابخانه‌های اشتراکی مانند DLLها را ایجاد کنید زیرا لب‌ویو یک کامپایلر واقعی ۳۲بیتی است. برای برنامه‌نویسان تازه‌کار، فناوری لب‌ویو اکسپرس (LabVIEW Express) می‌تواند اندازه‌گیری‌های معمولی و وظایف اتوماتیک را به ابزارهای مجازی بصری و سطح بالا تبدیل کند. با فناوری اکسپرس هزاران فرد غیربرنامه‌نویس می‌توانند از پلتفرم لب‌ویو برای ساخت سریع و آسان سیستم‌های اتوماتیک استفاده کنند.

همچنین لب‌ویو به برنامه‌نویسان باتجربه امکان می‌دهد عملکرد، انعطاف و سازگاری یک زبان برنامه‌نویسی سنتی مانند C یا BASIC را تجربه کنند. در واقع زبان برنامه‌نویسی جامع لب‌ویو، ساختاری مشابه زبان‌های برنامه‌نویسی قدیمی دارد، از جمله در متغیرها، انواع داده‌ها،‌ اشیا، ساختارهای حلقه‌ای و متوالی و همچنین در مدیریت خطاها.

برنامه‌نویسان با لب‌ویو می‌توانند از بسته‌های کدهای قدیمی مانند DLLها یا کتابخانه‌های اشتراکی دوباره استفاده کرده و با استفاده از فناوری ActiveX، TCP یا سایر فناوری‌های استاندارد آنها را با نرم‌افزارهای دیگر ادغام کنند.

خانواده لب‌ویو شامل موارد زیر است:

·       نرم‌افزار برنامه‌نویسی گرافیکی NI LabVIEW برای اندازه‌گیری و اتوماسیون

·       ماژول لحظه‌ای لب‌ویو

·       ماژول FPGA لب‌ویو

·       ماژول PDA لب‌ویو

·       ماژول کنترل اطلاعات و نظارت لب‌ویو (Datalogging and Supervisory Control)

مزایای لب‌ویو

مزایای استفاده از لب‌ویو عبارت‌اند از موارد زیر:

1.    رابط کاربری گرافیکی

متخصصان طراحی از کتابخانه رابط کاربری استفاده می‌کنند که گرافیکی است و قابلیت سفارشی‌سازی تعاملی صدها شی در درون برنامه را از طریق پالت‌های کنترلی داراست.

2.    توابع کشیدنی و انداختنی (Drag-and-drop)

هزاران تابع درون‌برنامه‌ای و ای.پی شامل تحلیل و I/O از پالت‌های توابع به منظور ساختن آسان برنامه‌ها در آن وجود دارد.

3.    طراحی ماژولار و طراحی مرتبه‌ای

اجرای برنامه‌های مجازی لب‌ویو به‌تنهایی یا به‌صورت subVIs و مقیاس‌گذاری و مدولار کردن برنامه‌ها براساس عملکرد مورد نظر در آن امکان‌پذیر است.

4.    چندین ابزار توسعه سطح بالا

اجرای سریع به کمک ابزارهای خاص از جمله LabVIEW Statechart Module، LabVIEW Control Design و ماژول Simulation Module and LabVIEW FPGA در لب‌ویو ممکن است.

5.    ابزارهای توسعه حرفه‌ای

مدیریت برنامه‌های بزرگ و حرفه‌ای و ابزارهای مدیریت پروژه کاملاً یکپارچه، عیب‌یابی گرافیکی و یکپارچگی کنترل کدهای منبع استاندارد در لب‌ویو امکان‌پذیر است.

6.    دارا بودن چندین پلتفرم

7.    اکثر سیستم‌های رایانه‌ای از سیستم عامل ویندوز مایکروسافت استفاده می‌کنند. لب‌ویو روی سایر پلتفرم‌ها مانند مک ‌او.اس (Mac OS)، سان سولاریس (Sun Solaris) و لینوکس نیز کار می‌کند. برنامه‌های لب‌ویو در همه پلتفرم‌ها قابل اجرا هستند.

8.    کاهش هزینه

یک رایانه مجهز به لب‌ویو برای کاربردها و اهداف بسیاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. این محصول یک ابزار همه‌کاره است. کتابخانه‌های ابزار دقیق آن را می‌توان با هزینه‌ای کمتر از یک ابزار سنتی و تجاری تهیه کرد.

9.    انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری

نیازها و الزامات کاری مهندسان و دانشمندان دائماً در حال تغییر هستند. آنها نیاز دارند که راه حل‌های مطمئن و منعطف داشته باشند که در طولانی‌مدت بتوانند آنها را به کار ببندند. با ایجاد ابزارهای مجازی مبتنی بر نرم‌افزارهای قوی مانند لب‌ویو، آنها می‌توانند در یک چارچوب منعطف که به‌طور یکپارچه نرم‌افزار و سخت‌افزار را ادغام می‌کند، طراحی خود را انجام دهند. این امر باعث می‌شود که عملکردهای آنها نه‌تنها به‌درستی انجام شوند و برنامه‌های آنها به‌خوبی کار کنند، در آینده نیز بتوانند فناوری‌های جدید را به‌سادگی در آن ادغام کنند.

10. اتصال و کنترل ابزارها

لب‌ویو دارای کتابخانه‌هایی است که آماده استفاده هستند و ابزارهای مستقل، دستگاه‌های جمع‌آوری داده، کنترل حرکت و تصویر، ابزارهای GPIB/IEEE 488 و ابزارهای serial/RS-232 را با هم یکپارچه می‌کند و PLCهایی برای اندازه‌گیری و اتوماسیون کامل دارد. ابزارهای آماده استفاده آن به بزرگ‌ترین منبع در چندین بخش صنعتی دسترسی دارد.

11.محیط باز

لب‌ویو ابزارهای مورد استفاده در اکثر عملکردها را فراهم کرده است و یک محیط باز توسعه پدید می‌آورد. این زبان باز از کدهای موجود بهره می‌برد و می‌تواند به‌راحتی با سیستم‌های قدیمی ادغام شود و نرم‌افزارهای دیگر را با NET.، ActiveX، DLL، اشیا، TCP، سرویس‌های وب و فرمت‌های داده XML ترکیب می‌کند.

12.توسعه توزیع‌شده

می‌توان برنامه‌های توزیع‌شده را در لب‌ویو حتی در پلتفرم‌های مختلف توسعه داد. با فناوری سرور قدرتمند لب‌ویو می‌توانید پردازش‌های سریع در ماشین‌های دیگر انجام دهید یا نظارت و کنترل از راه دور ایجاد کنید.

13.قابلیت‌ تجسم بخشیدن

لب‌ویو شامل مجموعه وسیعی از ابزارهای تجسم درونی برای ارائه داده‌ها در رابط کاربری ابزارهای مجازی خود به‌شکل نمودارها، گراف‌ها، چارت‌ها و تجسم‌های دوبعدی و سه‌بعدی است. پیکربندی مجدد ویژگی‌های ارائه داده‌ها، مانند تغییر رنگ، اندازه فونت، شکل نمودار و کارهای دیگر را می‌توان در آن به‌راحتی انجام داد.

14.توسعه سریع با فناورس اکسپرس

در لب‌ویو از دستیارهای Express VI و I/O برای ایجاد برنامه‌های اندازه‌گیری استفاده می‌شود بدون اینکه نیاز به برنامه‌نویسی باشد.

15.زبان کمپایل‌شده برای اجرای سریع

لب‌ویو یک زبان کمپایل شده است که کدهای بهینه با سرعت اجرای قابل مقایسه با زبان C کمپایل‌شده تولید می‌کند و کدها را با کارایی بالا توسعه می‌دهد.

16.توزیع ساده برنامه

با استفاده از ابزار سازنده برنامه لب‌ویو، می‌توان فایل‌های اجرایی (exe) و کتابخانه‌های اشتراکی (DLL) به‌منظور توسعه تولید کرد.

17.مدیریت هدف

لب‌ویو قابلیت مدیریت چندین هدف از اهداف لحظه‌ای گرفته تا ابزارهای تعبیه‌شده مانند FPGAها،‌ ریزپردازنده‌ها، میکروکنترلرها، PDAها و پنل‌های لمسی را داراست.

18.طراحی شی‌محور

لب‌ویو از ساختار برنامه‌نویسی شی‌محور برای ایجاد کدهای ماژولار و قابل توسعه استفاده می‌کند.

19.طراحی الگوریتم

لب‌ویو با استفاده از برنامه‌نویسی متنی ریاضیاتی، الگوریتم‌ها را توسعه می‌دهد و MathScript لب‌ویو عیب‌یابی تعاملی می‌کند.

جمع‌بندی

لب‌ویو از ابزارهای استاندارد آزمایشگاهی انعطاف‌پذیری بیشتری دارد، زیرا مبتنی بر نرم‌افزار است. کاربران می‌توانند با استفاده از لب‌ویو دقیقاً همان نوع ابزار مجازی را که به آن نیاز دارند به کار بگیرند و برنامه‌نویسان نیز می‌توانند داده‌ها را مشاهده و اصلاح، یا مقادیر ورودی‌ را کنترل کنند. 

با استفاده از لب‌ویو می‌توانید تست کنید و اندازه بگیرید، داده‌ها را جمع‌آوری کنید، ابزارهای را کنترل کنید، داده‌ها را ثبت کنید، اندازه‌گیری‌ها را تحلیل کنید و گزارش ارائه دهید. همچنین می‌توانید فایل‌های اجرایی مستقل و کتابخانه‌های اشتراکی مانند DLLها را ایجاد کنید زیرا لب‌ویو یک کامپایلر واقعی ۳۲بیتی است.

نویسنده: کیراندیپ کائور (Kirandeep Kaur)

مترجم: بهناز دهکردی

منبع: Mind Majix

در دنیای کسب‌وکار امروز، تحصیلات دانشگاهی برای حفظ ارزش شما به‌عنوان نیروی کار بااستعداد و کارآمد کافی نیستند. برای‌ اینکه مزیت رقابتی شخصی خود را حفظ کنید، باید بر آموزش مستمر و مادام‌العمر خود سرمایه‌گذاری کنید. خانواده بزرگ مجتمع فنی تهران هرساله به هزاران نفر کمک می‌کند تا در مسیر شغلی خود پیشرفت کنند.

اگر شاغل هستید و وقت ندارید در دوره‌های آموزشی حضوری شرکت کنید، مجتمع فنی تهران گزینه‌هایی عالی برای آموزش مجازی، آنلاین، آفلاین و ترکیبی ارائه می‌دهد. با شرکت در دوره‌های کوتاه‌مدت مجتمع فنی تهران و دریافت مدارک معتبر و بین‌المللی می‌توانید با اعتماد به نفس مسیر ترقی را طی کنید و در سازمان خود به مهره‌ای ارزشمند تبدیل شوید.