National instruments что это за программа

National Instruments

National Instruments, или NI ( NASDAQ: NATI ) — американская компания, насчитывающая свыше 5000 сотрудников и имеющая представительства в 41 стране мира. Штаб-квартира комапнии расположена в г.Остин, Техас. National Instruments является одним из мировых лидеров в технологии виртуальных приборов и в разработке и изготовлении аппаратного и программного обеспечения для систем автоматизированного тестирования.

Флагманским программным продуктом компании является среда графического инженерного программирования LabVIEW. Большой популярностью в инженерно-технической среде пользуются также: LabWindows/CVI — оболочка разработки виртуальных приборов для языка C, среда управления тестами TestStand (англ.) , а также Multisim (англ.) (разработанная фирмой Electronics Workbench, ныне являющейся подразделением NI) — программа моделирования и анализа электрических и электронных схем.

Основные аппаратные платформы, выпускаемые National Instruments — это, в первую очередь, магистрально-модульная платформа для систем измерения, управления и автоматизации PXI (англ.) (NI предлагает весь спектр PXI продуктов — шасси, контроллеры, функциональные модули, интерфейсы), а также компактные платформы реального времени Compact FieldPoint и CompactRIO. Традиционно популярны у потребителей такие семейства продуктов NI, как устройства сбора данных (data acquisition), приборные интерфейсы (instrument control), системы управления электроприводами и машинного зрения (machine vision).

Основные продукты компании:

• Среда графического программирования LabVIEW
• PXI-шасси и модульные измерительные приборы на его основе
• PXI Express шасси

Ссылки

• Официальный сайт NI (English)
• Сайт National Instruments Russia
• Русскоязычный сайт о LabVIEW

• Викифицировать статью.
• Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии.
• Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
• Проставить для статьи более точные категории.

National instruments что это за программа

Аппаратура и программное обеспечение NI предназначены для решения широкого круга задач в науке, технике, образовании, медицине и т.д. К ним относятся: автоматизация измерений и управления в научном эксперименте и промышленности; обработка сигналов и изображений; моделирование динамических систем и др. Возможности использования этих технологий в конкретных предметных областях определяются наличием соответствующих преобразователей физических величин в электрические сигналы, а также исполнительных устройств.

Корпорация NI выпускает различные типы многофункциональных и специализированных модулей, предназначенных для аналогового и цифрового ввода и вывода сигналов. Многие зарубежные и отечественные производители (Advantech, L-Card и т.д.) включают в состав программного обеспечения к своим изделиям аналогичного назначения драйверы под наиболее популярный программный пакет NI LabVIEW.

Программное обеспечение NI насчитывает несколько десятков пакетов, поддерживающих перечисленные выше приложения, и ориентированных на максимальное использование возможностей аппаратуры NI. Среди них наиболее оригинальной, универсальной и простой в освоении является графическая среда программирования LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench). LabVIEW является базовым пакетом, используемым в учебной и научной работе Центра.

LabVIEW — среда разработки прикладных программ, в которой используется интуитивно понятный язык графического программирования. Его освоение не требует знания традиционных текстовых языков программирования. LabVIEW предоставляет широкие возможности для проведения вычислений и математического моделирования. В этом отношении среда LabVIEW конкурентоспособна с такими известными системами компьютерной математики, как MATLAB, MathCAD, Mathematica, MAPLE.

Однако наиболее полно возможности LabVIEW раскрываются при создании приборов и систем для измерений физических величин в научных экспериментах, лабораторных и промышленных установках. Важным достоинством LabVIEW является возможность управления процессом измерения в автоматическом или интерактивном режиме. Для обработки и анализа данных используется обширный набор функциональных библиотек (общего назначения и специализированных). Взаимодействие с исследователем или оператором осуществляется с помощью продуманного и простого в программировании графического интерфейса. С помощью программ-драйверов LabVIEW эффективно взаимодействует с разнообразными платами ввода/вывода аналоговых и цифровых сигналов, модулями ввода видеосигналов, а также со специализированными модульными приборами (осциллографы, анализаторы спектра, генераторы сигналов и т.д.).

Последние версии LabVIEW ориентированы на создание распределенных и дистанционных систем измерений. Это позволяет обеспечить доступ к уникальным экспериментальным стендам и организовать дистанционное обучение.

Возможности базового пакета могут быть расширены с помощью специализированных модулей и функциональных библиотек. В настоящее время ННГУ располагает лицензией для работы с последней версией LabVIEW 8, включающей практически все существующие библиотеки расширений.

Последняя модификация: 02.07.2019 10:08:10

National instruments что это за программа

Каталог > Вендоры > National Instruments

National Instruments

National Instruments – лидер на рынке виртуальных инструментариев последних 30 лет. За это время компания изменила взгляд на ИТ технологии инженеров и ученых в области индустрии, управления и образования с помощью нового метода автоматизации и оценки. Главный офис компании находится в Техасе (США), над созданием новых решений трудятся более 3900 сотрудников. Компания осуществляет прямые поставки в 40 стран мира. За 2005 год продукция компании была приобретена 25000 организаций в 90 странах мира.

Программное обеспечение National Instruments:

DIAdem – это интерактивное программное обеспечение для работы с данными, их обработки и составления отчетов.

LabVIEW — высокоэффективная среда графического программирования, в которой можно создавать гибкие и масштабируемые приложения измерений, управления и тестирования с минимальными временными и денежными затратами.

Базовый пакет LabVIEW Base Package представляет собой минимальную комплектацию LabVIEW.

Полный комплект LabVIEW Full Development System лучше всего подходит для осуществления ввода/вывода сигналов, анализа результатов измерений и составления отчетов. Этот комплект содержит все функции базового пакета LabVIEW Base Package плюс библиотеку анализа, содержащую более 400 математических функций, а также дополнительные средства разработки измерительных систем, событийно-управляемого программирования и дополнительные средства создания пользовательского интерфейса.

Профессиональный комплект разработчика LabVIEW Professional Development System включает все функции комплекта LabVIEW Full Development System, а также дополнительные инструменты для создания сложных приложений командой разработчиков и для пользователей, работающих с большим количеством ВП. Для создания отдельно исполняемых файлов и библиотек DLL в пакет входит программа LabVIEW Application Builder. Управление исходными кодами, комплексные измерительные средства и графическое дифференцирование служат для отладки, оптимизации и контроля качества приложения. В комплект также включены пять лицензий на удаленное управление приложениями с помощью стандартного Интернет-браузера.

LabWindows/CVI – это хорошо зарекомендовавшая себя среда разработки приложений измерения и тестирования в ANSI C, которая позволяет повысить производительность систем, созданных учеными и инженерами.

NI Developer Suite – это полный комплект программного обеспечения, предлагаемого компанией National Instruments.

NI Switch Executive – первая открытая программа маршрутизации и управления переключателями.

TestStand – полностью готовая к работе среда для организации управления и автоматизированного тестирования прототипов изделий и контроля качества конечной продукции.

Узнать цены и условия поставки на продукты компании National Instruments, а так же получить консультацию по лицензированию Вы можете отправив нам запрос.

Prodmag.ru — торговая марка ООО «Системы 21» (ОГРН: 1047796235695)
Copyright © ООО «Системы 21» — профессиональное лицензионное программное обеспечение.
Все логотипы, товарные знаки и марки являются собственностью зарегистрировавших их компаний.

Дизайн сайта — ТАО-медиа

2. National Instruments и LabView 8

Компания National Instruments является разработчиком и лидером технологии виртуальных приборов — революционной концепции, изменившей подходы и методику проведения измерений и разработки систем автоматизации. Максимально используя возможности компьютеров и современных информационных технологий, виртуальные приборы позволили повысить производительность и снизить стоимость решений за счет применения гибкого и простого в освоении программного обеспечения, такого как среда графического программирования LabVIEW, а также модульного оборудования, такого как, например, модули стандарта PXI, предназначенного для сбора данных и управления приборами. Заказчиками компании являются инженеры, ученые и технические специалисты, работающие в самом широком спектре отраслей и технологий. Штаб-квартира компании National Instruments расположена в г. Остин (Техас, США), число её сотрудников превышает 3100; компания имеет представительства в 41 стране. В течение года компания поставляет свою продукцию более чем в 25 тысяч компаний, расположенных в 90 странах мира. Последние 5 лет журнал FORTUNE называет NI одним из 100 лучших работодателей США. В 2006 году журнал BusinessWeek включил National Instruments под номером 14 в рейтинг компаний, где лучше всего начинать свою карьеру.

National Instruments LabVIEW представляет собой высокоэффективную среду графического программирования, в которой можно создавать гибкие и масштабируемые приложения измерений, управления и тестирования с минимальными временными и денежными затратами. LabVIEW сочетает в себе гибкость традиционного языка программирования с интерактивной технологией Экспресс ВП, которая включает в себя автоматическое создание кода, использование помощников при конфигурировании измерений, шаблоны приложений и настраиваемые Экспресс ВП. Благодаря этим особенностям и новички, и эксперты могут легко и быстро создавать приложения в LabVIEW. Интуитивно понятный процесс графического программирования позволяет уделять больше внимания решению проблем, связанных с измерениями и управлением, а не программированию.

Достоинства LabVIEW:

• Полноценный язык программирования
• Интуитивно понятный процесс графического программирования
• Широкие возможности сбора, обработки и анализа данных, управления приборами, генерации отчетов и обмена данных через сетевые интерфейсы
• Драйверная поддержка более 2000 приборов
• Возможности интерактивной генерации кода
• Шаблоны приложений, тысячи примеров
• Высокая скорость выполнения откомпилированных программ
• Обучение и техническая поддержка мирового уровня
• Совместимость с операционными системами Windows2000/NT/XP, Mac OS X, Linux и Solaris.

Широта применения

Приложения, написанные в LabVIEW, находят применение во всем мире в разнообразных отраслях промышленности:

• Автомобильная промышленность
• Телекоммуникации
• Аэрокосмическая промышленность
• Полупроводниковая промышленность
• Разработка и производство электроники
• Управленией технологическими процессами
• Биомедицина

Благодаря своей гибкости и масштабируемости, LabVIEW может использоваться на всех этапах технологического процесса: от моделирования и разработки прототипов продуктов до широкомасштабных производственных испытаний. Применение интегрированной среды LabVIEW для измерения сигналов, обработки результатов и обмена данными повысит производительность всего предприятия.

LabVIEW 8.20 — юбилейная версия платформы для графической разработки управляющих, измерительных и встраиваемых систем.

8 августа 2006 г. — Сегодня компания National Instruments, мировой лидер в области технологии виртуальных приборов, объявила о выпуске LabVIEW 8.20, 20-й, юбилейной версии платформы для графической разработки управляющих, измерительных и встраиваемых систем. LabVIEW 8.20 расширяет возможности LabVIEW по созданию промышленных приложений благодаря внедрению новых расширенных алгоритмов анализа и контроля, улучшенному менеджменту распределённых систем и поддержке новых целевых платформ для человеко-машинных интерфейсов (ЧМИ). Примерами новых технологий являются библиотеки LabVIEW, позволяющие инженерам значительно ускорить разработку высокопроизводительных и надёжных систем на базе ПЛИС и модуль LabVIEW Touch Panel Module, предназначенный для разработки ЧМИ на базе Windows CE. Внедряя технологии, упрощающие разработку промышленных систем на аппаратном уровне и поддерживая новые типы дисплеев, LabVIEW 8.20 позволяет инженерам и машиностроителям в рамках одной среды разрабатывать и проводить измерения, анализ и управление на базе ПЛИС, а также программировать взаимодействие с существующими системами и создавать ЧМИ.

Единое ПО для проведения измерений, анализа, управления и визуализации

Среда LabVIEW всегда была признана одной из самых популярных программ для проведения измерений. LabVIEW 8.20 сохраняет те же лидирующие позиции, но кроме того, расширяет свои возможности на область промышленных приложений. LabVIEW Touch Panel Module и новые возможности разделяемых переменных (shared variables) по работе с наладонными устройствами помогут инженерам быстро разработать ЧМИ на базе Windows CE и добавить его к своей измерительной/управляющей системе. Разделяемые переменные позволяют напрямую отображать данные с контроллера реального времени на интерфейсе оператора, который в промышленных системах часто реализуется на базе наладонных устройств. В модуле LabVIEW 8.20 Datalogging and Supervisory Control Module, предназначенном для разработки систем с большим количество каналов, появились средства программной настройки каналов, что позволяет разработчикам динамически задавать до 2500 каналов. Кроме того, LabVIEW 8.20 увеличивает скорость передачи данных в распределённых системах, созданных на базе Ethernet, в два раза, и обеспечивает взаимодействие с уже присутствующим оборудованием и ПО благодаря встроенной поддержке OPC и Modbus.

— сказал Дж. Тручард, президент и один из основателей National Instruments. .

Усовершенствованные алгоритмы анализа и управления

С LabVIEW инженеры могут разрабатывать самые разные системы управления, начиная от простого ПИД регулятора, заканчивая сложными динамическими регуляторами. Это позволяет им использовать нужные алгоритмы в зависимости от конкретных условий приложения, не переходя из одной среды разработки в другую. В последней версии LabVIEW скорость выполнения цикла ПИД регулятора увеличена в 14 раз, а производительность функций модуля LabVIEW Simulation Module, предназначенного для разработки сложных алгоритмов управления, — в 9 раз. Теперь можно разрабатывать самые сложные модели управляющих систем, состоящие из более чем 1000 узлов.

Для того, чтобы помочь инженерам в создании на базе ПЛИС систем защиты механизмов, в модуль LabVIEW FPGA 8.20 добавлены новые функции мониторинга и генерации тревог, а также фильтры различных типов. Благодаря сочетанию выносливости и малых размеров систем CompactRIO с надежностью реализации алгоритмов на ПЛИС и простотой программирования на LabVIEW FPGA, теперь возможно внедрение самых мощных систем защиты механизмов.

Если инженер уже имеет алгоритмы управления, разработанные в других программах, он легко сможет интегрировать свои модели в LabVIEW для того, чтоб обеспечить их реализацию в жестком реальном времени и для проведения аппаратно-программного моделирования hardware-in-the-loop. C помощью Simulation Interface Toolkit 3.0 в LabVIEW 8.20 можно внедрять модели, созданные в среде MathWorks, Inc Simulink. А новая утилита Externel Model Interface, появившаяся в LabVIEW 8.20, позволяет модулю LabVIEW Simulation Module обмениваться данными с моделями, разработанными в средах таких производителей, как Dynasim и Plexim GmbH.

Инструменты для быстрой разработки и прототипирования систем управления

LabVIEW 8.20 ускоряет процесс разработки систем управления на базе промышленных компьютеров, ПЛИС и контоллеров автоматизации благодаря подходу графического программирования. Воспользоваться преимуществами ПЛИС — высокой производительностью и надежностью работы — для решения задач управления сейчас очень просто благодаря новой утилите LabVIEW FPGA Wizard, которая автоматически генерирует код для ввода/вывода сигналов в ПЛИС и осуществления тактирования. Теперь инженеры могут сфокусировать своё внимание на разработке алгоритма работы управляющей системы, а не на сложном низкоуровневом программировании.

Код для ПЛИС, разработанный в LabVIEW FPGA 8.20, может быть загружен на PCI плату для осуществления быстрого и недорогого прототипирования контроллеров, или внедрён на платформы PXI и CompactRIO для создания надёжных промышленных систем. Кроме того, с помощью модуля LabVIEW Embedded Development Module инженеры впервые могут загружать сложные алгоритмы управления, разработанные в LabVIEW, на 32-битные микропроцессоры.

О National Instruments

Компания National Instruments (www.ni.com) — основоположник и лидер в технологии виртуальных приборов (virtual instrumentation), которая коренным образом изменила подходы к созданию средств измерений и автоматизации для инженеров и ученых. Используя возможности современных компьютеров и информационных технологий, концепция виртуальных приборов позволила увеличить производительность труда при создании аппаратно-программных комплексов и снизить их себестоимость. Это стало возможным благодаря легко интегрируемому программному обеспечению, такому как графическая среда разработки приложений NI LabVIEW, и модульному контрольно-измерительному оборудованию для шин PXI, PCI, PCI Express, USB и Ethernet. Компания National Instruments имеет штаб-квартиру в г.Остин (Техас, США), число её сотрудников составляет более 4000 человек. NI имеет представительства в 40 странах мира. В течение последних семи лет журнал FORTUNE включает компанию National Instruments в сотню лучших компаний США.

NI LabVIEW — единая платформа для управления, измерений и моделирования

Уже почти 20 лет инженеры и ученые используют среду графического программирования National Instruments LabVIEW для создания автоматизированных систем сбора данных и управления приборами, которые нашли применение как в исследовательских и испытательных лабораториях, так и на технологических производственных линиях. Все это время среда LabVIEW постоянно совершенствовалась — благодаря регулярному выходу новых версий, а также выпуску специализированных модулей, библиотек и дополнений, обусловленных пожеланиями пользователей и исследовательской работой коллектива разработчиков LabVIEW, и фактически стала стандартом в ряде областей науки и техники (рис. 1). Согласно своей фундаментальной идее, LabVIEW позволила инженерам, не имеющим глубоких знаний и опыта в традиционном программировании, быстро создавать сложные автоматизированные системы измерений и управления. Но в своем развитии LabVIEW стала больше, чем просто языком программирования. LabVIEW предоставляет пользователю широкую гамму инструментов, которые образуют графическую платформу разработки для моделирования, управления и тестирования. В данной статье кратко рассматриваются инструментальные средства и библиотеки, которые продвигают платформу LabVIEW в новые, все более перспективные отрасли промышленности и на новые сегменты рынка высоких технологий.

Проектирование и разработка на единой платформе

В связи с бурным развитием технологий за последние 20 лет, включая увеличение производительности полупроводниковых приборов и уменьшение их размеров в соответствии с законом Мура, повсеместным внедрением компьютеров и микропроцессоров, развитием стандартов связи и сетевых технологий, инженеры были вынуждены в равной степени увеличивать сложность процессов разработки, производства и тестирования новых продуктов.

LabVIEW имеет множество преимуществ в различных областях разработки приложений и отраслях промышленности. Кроме этого, компания National Instruments дополнила среду программирования внедрением целого семейства дополнительных модулей и библиотек для расширения круга решаемых задач. Данная платформа полностью перекрывает потребности трех базовых областей применений:

• Автоматизированные системы измерения и тестирования
• Промышленные системы контроля и управления
• Проектирование и отладка встраиваемых систем

Автоматизированные системы измерения и тестирования на платформе LabVIEW

Для приложений автоматизированного тестирования LabVIEW предоставляет широкий набор средств для ввода и вывода сигналов с различного аппаратного обеспечения, а также функции специализированного анализа, необходимые для проведения измерений в различных областях. Кроме этого, платформа содержит целый спектр инструментов для задач автоматизации и обработки данных:

• Интерактивные измерения. С помощью пакета NI SignalExpress вы можете интерактивно использовать виртуальные приборы (встраиваемые либо автономные приборы, управляемые с компьютера) для проведения необходимых вам измерений и анализа сигналов. Для проведения оценочных, быстрых и простых измерений, когда даже простейшее программирование избыточно, NI SignalExpress помогает за считанные минуты сконфигурировать процедуру измерения, сравнить результаты с данными моделирования и сохранить их на компьютере.
• Автоматизированные системы испытаний. С помощью пакета NI TestStand вы можете разработать структурированную последовательность испытаний, представляющих собой отдельные программы LabVIEW (либо модули других систем программирования), со сложной логикой принятия решений для управления общим ходом испытания. Кроме того, NI TestStand легко интегрируется в единые информационные системы предприятия (ERP) для предоставления результатов в базы данных либо для отслеживания испытуемых изделий через автоматизированные системы управления производством (MES).

Для проведения автоматизированных измерений LabVIEW содержит пакеты анализа, оптимизированные для различных измерительных задач:

• Тестирование линий связи — средства обработки и генерации сложных модулированных сигналов и усовершенствованные функции для проведения спектральных измерений, расширяющие возможности библиотек, содержащихся в базовом комплекте LabVIEW
• Измерение виброакустических сигналов — модули для исследования динамических акустических сигналов с целью оценки качества звука, или проведения структурных испытаний
  Мониторинг состояния машин и механизмов- специализированные алгоритмы порядкового анализа вращающихся частей механизмов (вэйвлет-анализ, совместный частотно-временной анализ)
• Обработка изображений — средства для автоматизированного визуального контроля и приложений машинного зрения.

Платформа для промышленных системы измерения и управления на базе LabVIEW

Для создания приложений управления LabVIEW содержит отдельный набор специализированных библиотек, дополняющих графическую платформу методами управления, функциями распределенного мониторинга и управления, АСУТП, а также возможностями управления в реальном времени.

С помощью LabVIEW вы можете использовать единую платформу для разработки и развертывания собственных концепций управления, применяя различные подходы и технологии, такие как:

• ПИД-регулирование — Используйте преимущества этой технологии для относительно простого создания промышленных приложений управления.
• Расширенное управление — LabVIEW содержит средства разработки алгоритмов оптимального управления на основе признанных моделей контроллер-объект, либо управление на базе принятых/выданных сигналов с учетом усовершенствованной идентификации системы. Кроме того, к LabVIEW поставляется дополнительная библиотека для непрерывного контроля работы динамических систем, позволяющая использовать указанные модели совместно с традиционными функциями управления, такими как передаточные функции, интеграторы, дифференциаторы и цепи обратной связи.
• Управление движением — Используется для управления электроприводами и промышленными механизмами.
• Повторное воспроизведение опытных сигналов — Это уникальная возможность воспроизводить ранее сохраненные измерительные данные (ход нагрузок в автомобильной технике, сигналы переходных процессов в электронике и связи и т.д.) для проведения модельных испытаний или отладки прототипов изделий и устройств.

Модуль LabVIEW Real-Time для промышленных платформ является идеальным выбором для реализации алгоритмов управления в производственных системах. Тем не менее, ряд пользователей из отраслей проектирования машин и промышленного управления считают, что расширение возможностей LabVIEW для программирования ПЛИСов, интегрированных в узлы ввода/вывода, является ещё более надежным методом внедрения управляющих алгоритмов. Если вы запрограммируете функциональность оборудования через встроенную ПЛИС, то это оборудование оказывается гораздо более защищенным и надежным в производственном процессе. Обеспечение тесной взаимосвязи между программированием встраиваемых ПЛИС и приложениями промышленного управления с помощью интуитивно понятного подхода графического программирования является уникальным преимуществом использования LabVIEW.

Для разработки распределенных систем мониторинга и управления LabVIEW имеет системные возможности более высокого уровня, такие как занесение информации в базу данных, алгоритмы принятия решений, обеспечение безопасности.

Платформа для разработки и отладки встраиваемых систем на базе LabVIEW

Разработчики в основном знакомы с LabVIEW как со средством проведения измерений. Однако LabVIEW продолжает приобретать популярность и как инструмент создания универсальных алгоритмов для инженеров и ученых во многих сферах деятельности. Сочетание развитых библиотек для обработки сигналов и управляющих алгоритмов с готовыми к использованию инструментальными средствами позволяет быстро проектировать, создавать прототипы и разворачивать системы с помощью LabVIEW. Ниже приведены некоторые ключевые свойства платформы LabVIEW, используемые при проектировании систем.

• Обширная библиотека анализа и математических функций. LabVIEW содержит сотни математических функций, охватывающих широкий спектр традиционных алгоритмов в областях математического анализа, обработки сигналов, вероятности и статистики, систем управления, представляющие собой основу любого пользовательского алгоритма.
• Естественная интеграция с устройствами ввода/вывода — Поскольку реальные физические данные очень легко получить с помощью LabVIEW, вы, несомненно, оцените удобство проверки и отладки созданных алгоритмов на примере реальных данных.
• Аппаратные платформы для создания систем реального времени — алгоритмы LabVIEW можно выполнять на платформах реального времени с интегрированным вводом/выводом. С помощью модульных аппаратных средств National Instruments CompactRIO и PXI можно быстро создавать прототипы встраиваемых систем, использующих процессоры, ПЛИС для встроенной логики и широкий спектр оригинальных устройств ввода/вывода.

Одна платформа, множество приложений

Во многих областях современной промышленности, начиная от исследовательских лабораторий до конструкторских бюро, создающих распределенные и встраиваемые системы, платформа графической разработки LabVIEW увеличивает производительность труда инженеров и ученых. Сочетание интуитивно понятного графического языка программирования, поддержки широкого набора устройств ввода/вывода и растущего сообщества пользователей, участвующих в развитии платформы LabVIEW, делает успешным создание принципиально новых приложений. Переходя на более эффективный графический принцип разработки, однако продолжая использовать открытую среду программирования LabVIEW для воплощения разработанных алгоритмов и обмена данными со средствами моделирования, можно модернизировать средства разработки и сократить временные затраты на всех этапах жизненного цикла изделий.

LabVIEW 8 возможности распределенного интеллекта для решения задач управления, измерений и проектирования

Что первое приходит Вам на ум, когда Вы слышите о распределенной системе? Многопроцессорная система, параллельно обрабатывающая несколько задач? Или электронная платежная система для работы с заказами со всего мира? Сеть беспроводных датчиков, отслеживающих состояние ? Все эти примеры объединяет общая идея — распределение ресурсов системы для решения поставленной задачи. Благодаря повышению производительности современных микроэлектронных устройств при одновременном снижении их стоимости, инженеры и ученые нашли эффективные решения сложнейших задач путем добавления процессоров и микропроцессорных компонентов в свои системы. И, как следствие, современные контрольно-измерительные устройства и системы все больше становятся распределенными.

Тем не менее, разработка измерительных и управляющих систем, включающих несколько вычислительных узлов, не так проста, как может показаться на первый взгляд. При программировании распределенных систем специалисты столкнулись с целым классом новых проблем, к решению которых существующие средства разработки оказались не вполне пригодны. National Instruments LabVIEW 8 представляет новую технологию , ориентированную именно на этот класс задач, и включающую в себя следующие средства:

• Возможность программирования нескольких целевых платформ, таких как персональные, промышленные, портативные и встраиваемые компьютеры
• LabVIEW Project — новая интерактивная среда управления распределенными системами из единой программной оболочки
• LabVIEW Shared Variable — новый коммуникационный интерфейс, позволяющий упростить обмен данными между различными устройствами и программами, входящими в распределенную систему
• Средства синхронизации и тактирования как устройств, входящих в распределенную систему, так и нескольких распределенных систем

Распределенные системы проектирования, управления и измерений

Создание распределенных систем требует новых, оригинальных подходов к программированию. Например, беспроводные датчики (wireless sensors) образуют самоорганизующуюся сеть, узлы которой самостоятельно устанавливают связь друг с другом. Очевидно, что специалисты, работающие с такой технологией, столкнутся с совершенно новыми проблемами в области программного обеспечения. И хотя некоторые проблемы возникают только при реализации конкретных систем, многие инженеры и ученые уже сейчас начинают испытывать схожие трудности при программировании распределенных систем. В качестве примеров можно привести системы испытания автомобильной электроники, смартфоны, комплексы технического зрения и промышленного мониторинга, а также комплексы синхронизированных автоматизированнх тестовых станций.

Проблемы разработки распределенных систем

Вы встретите распределенные системы в самых различных отраслях промышленности, на различных фазах жизненного цикла изделий, тем не менее, всем приложениям, использующим такого рода системы присущи схожие сложности:

• Программирование приложений, использующих многопроцессорную архитектуру, в том числе и смешанную — с микропроцессорами, ПЛИС и цифровыми сигнальными процессорами
• Эффективный обмен данными между несколькими процессорами, расположенными как непосредственно на одной печатной плате, так и внутри единого инструментального шасси или объединенными через сеть
• Объединение всех узлов в завершенную систему, с решением задач тактирования и синхронизации составляющих ее узлов
• Интеграция в единой системе различных типов ввода-вывода, таких как высокоскоростной аналоговый или цифровой, а также техническое зрение и управление движением
• Добавление иных сервисных функций по обмену данными между узлами, включая протоколирование, выдачу сигналов тревог и взаимодействие с информационными системами корпоративного уровня

Использование новых возможностей NI LabVIEW 8 позволяет разрешить большинство из вышеперечисленных проблем.

Программирование распределенных систем с вычислительными узлами разного типа

Распределенные системы обычно состоят из узлов, выполняющих различные функции — датчиков, приборов, автономных подсистем. Все эти узлы так или иначе взаимодействуют с главной системой, которая осуществляет управление, мониторинг и протоколирование данных. В настоящее время разработчикам распределенных систем приходится пользоваться разными средствами для программирования различных узлов. Более того, доступное на рынке стандартное оборудование не всегда может удовлетворить специфическим требованиям к системе. Поэтому для реализации особых алгоритмов применяется конфигурируемое аппаратное обеспечение, чаще всего на основе ПЛИС, что влечет за собой ощутимое усложнение разработки и требует более высокой квалификации разработчика в области специальных средств и языков программирования.

LabVIEW 8 призвана разрешить данную проблему, предоставляя единую универсальную среду разработки для программирования разнотипных узлов. Используя LabVIEW, Вы создаете код, который может выполняться на таких вычислительных платформах, как персональные компьютеры, устройства реального времени, устройства и подсистемы на базе ПЛИС. В единой оболочке LabVIEW сочетает специфические функции для решения совершенно разнотипных задач, например, функции распознавания образов и классификации объектов для систем автоматизированного видеоконтроля, построение траектории движения для управления электроприводами, измерение аналоговых и цифровых сигналов. Традиционно каждая из этих задач требовала применения отдельных специализированных программных продуктов. LabVIEW также содержит библиотеку расширенного анализа сигналов, а также развитые средства коммуникации с Интернет для удаленного управления и мониторинга.

Способность универсального программного средства преодолеть ограничения стандартной функциональности узла позволяет резко снизить сложность разработки и в той же мере повысить производительность труда инженера-разработчика распределенных систем.

Коммуникации и обмен данными

При создании распределенных измерительно-управляющих систем как правило используются различные средства и протоколы обмена данными. Реализация процедур обмена данными между процессорами, особенно работающими в режиме реального времени и во встраиваемых системах, без снижения производительности их работы, часто представляет собой трудную задачу. И хотя существует множество стандартов и протоколов обмена — например, TCP/IP, Modbus, UDP и OPC — ни один из них сам по себе не в состоянии удовлетворить всем требованиям различных задач. Кроме того, программные вызовы функций (API) различных протоколов отличаются между собой. Поэтому разработчики и системные интеграторы при создании комплексной системы автоматизации вынуждены использовать несколько коммуникационных протоколов. Для обеспечения детерминированного обмена данными между узлами системы часто приходится прибегать к таким дорогостоящим решениям, как использование аппаратно-реализованной (reflective memory). Одним из способов решения данного класса задач является устранение жесткой привязки определенного транспортного уровня и протокола к его программному вызову (API) в среде разработки. В этом случае вы можете использовать множество протоколов в рамках одного и того же программного кода, тем самым значительно сокращая время разработки и отладки приложения.

Технология распределенного интеллекта LabVIEW 8 призвана разрешить эти трудности за счет унификации процедур обмена данными через единый, гибкий и открытый коммуникационный протокол, поддерживающий различные процессоры, устройства реального времени, а также изделия сторонних разработчиков. Новые Переменные Общего Доступа (Shared Variables) в LabVIEW 8 являются уровнем абстракции транспортного протокола, адаптированы к передаче сложных типов данных, характерных для расширенных приложений с распределенных системах, и легко масштабируются до использования в функциях высокого уровня — протоколирования и тревожной сигнализации. Переменные Общего Доступа позволяют обмениваться данными между всеми узлами распределенной системы, включая узлы, работающие под управлением ОС жесткого реального времени, а также предоставляют доступ к историческим базам данных и операторским консолям с Web-интерфейсом. Вы можете легко сконфигурировать переменные при помощи интерактивных диалогов, осуществляя привязку пользовательских элементов управления и индикации к источникам данных в узлах распределенной системы.

Разработка, отладка и загрузка кода на узлы распределенной системы

Обмен данными и командами между различными узлами — это только одна из трудностей разработки распределенных систем. Управление исходным программным кодом для каждого из узлов и загрузка исполняемого кода на все распределенные узлы также представляет собой серьезную задачу для разработчиков. Только в простейшем случае система состоит из однотипных вычислительных узлов, исходный программный код располагается на центральном компьютере и синхронно переносится на все узлы. В реальном, более сложном случае, в системе присутствуют узлы различного типа (смешанная архитектура), исполняемый код которых различен, причем не все узлы одновременно могут быть доступны для управления и перепрограммирования.

Новая оболочка управления проектами в LabVIEW 8 (LabVIEW 8 Project) хранит исходные коды и настройки всех узлов распределенной системы, включая ПК, контроллеры реального времени, системы на базе ПЛИС, портативные (карманные) компьютеры. Проект также предоставляет множество новых средств для совместной разработки и управления крупным приложением коллективом разработчиков, такие как:

• Интегрированные средства управления исходным кодом, совместимые с ведущими программными продуктами подобного назначения, например, Visual SourceSafe, Perforce, Rational ClearCase, PVCS, MKS и CVS
• Библиотеки Проектов (Project Libraries), содержащие исходные коды в виде модульных, унифицированных функций, которые можно многократно вызывать из различных подсистем
  Средства для хранения настроек устройств управления и ввода/вывода данных, входящих в состав каждого из узлов распределенной системы
• Создание спецификаций, определяющих и хранящих многочисленные опции и настройки дистрибутивов исходного кода, отладки и компилляции исполняемого кода, а также описание процессов окончательной загрузки приложений на удаленные узлы

Используя возможности распределенного интеллекта в LabVIEW 8, Вы значительно облегчаете процесс разработки распределенных систем. Все узлы и устройства — процессоры реального времени, ПЛИС, традиционные приборы, программируемые контроллеры автоматизации с OPC, карманные компьютеры — отображаются в окне Проекта LabVIEW, что упрощает конфигурирование и управление системой. Вы можете добавлять в Проект LabVIEW платформы исполнения, даже если они в данный момент времени работают в автономном режиме или недоступны — это также ускоряет проектирование и разработку системы с временно отсутствующими компонентами. Из простой и дружественной оболочки Проекта LabVIEW, Вы можете наблюдать, редактировать, загружать, выполнять и отлаживать программный код, работающий на любом узле системы. Вы можете также в реальном масштабе времени отслеживать взаимодействие между различными узлами системы. Эта возможность позволяет улучшить синхронизацию и коммуникации в системе на всех этапах ее создания — проектирования, разработки и отладки, тем самым значительно сокращая полное время разработки.

Синхронизация отдельных узлов системы с множеством процессоров и платформ исполнения

Важной составляющей частью разработки распределенной системы является организация совместной работы интеллектуальных узлов — координация и синхронизация их действий. Во многих распределенных системах такое взаимодействие осуществляется через операции ввода-вывода при помощи датчиков, исполнительных устройств и непосредственной генерации специальных сигналов синхронизации. Зачастую инженеры-разработчики прибегают к аппаратной реализации процедур синхронизации и тактирования узлов через ПЛИС и служебные сигнальные линии, интегрированные в системные шины устройств. LabVIEW 8 предлагает новое детерминированное Ethernet-решение для надежной синхронизации узлов в распределенных системах. Новая Переменная Общего Доступа LabVIEW (LabVIEW Shared Variable) может иметь жесткую привязку ко времени ее обновления и поэтому может быть использована для построения сложных распределенных систем управления с коррелированными измерительными и управляющими каналами, раположенными в различных узлах. Вместо применения дорогостоящих карт , LabVIEW 8 обеспечивает простое, недорогое и стандартизированное решение по тактированию и синхронизации узлов системы в сети с периодом синхронизации 100 мкс и точностью +5 мкс.

LabVIEW 8 представляет возможности распределенного интеллекта

Современные тенденции показывают, что разрозненные контрольно-измерительные системы предприятий объединяются в распределенные системы более высокого уровня с полной интеграцией вычислительных и управляющих ресурсов. LabVIEW 8 является высокоэффективной, но простой в использовании оболочкой для проектирования, управления, запуска и синхронизации распределенных систем. Для удовлетворения ваших текущих и перспективных потребностей LabVIEW обеспечивает:

• Поддержку различных архитектур и платформ исполнения, таких как персональные, промышленные, портативные и встраиваемые компьютеры, в том числе многопроцессорные системы с ПЛИС и цифровыми сигнальными процессорами, а также системы, работающие под управлением ОС жесткого реального времени.
• Мониторинг и управление распределенными узлами системы из единой интерактивной оболочки Проекта LabVIEW (LabVIEW Projet)
• Упрощение передачи данных между различными вычислительными узлами при помощи новой Переменной Общего Доступа LabVIEW 8 (LabVIEW Shared Variable)
• Поддержку множества вариантов синхронизации и тактирования узлов распределенных систем через новую технологию детерминированного Ethernet.

Графическая платформа разработки приложений LabVIEW способствует повышению производительности труда инженеров и ученых — от разработки простых лабораторных стендов до создания сложнейших распределенных систем с интеллектуальными узлами. Уникальное сочетание простых графических средств разработки, поддержки широкого спектра устройств ввода-вывода, возможностей программирования распределенных систем и быстрорастущего сообщества пользователей делает платформу LabVIEW передовым продуктом, используемым для решения задач проектирования, управления и измерений.