Grafischen Systemdesignplattform Effizienzschub durch neue Version NI LabVIEW 8

Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Durch steigende Energiekosten und den Druck, Einflüsse auf die Umwelt zu reduzieren, müssen Anwender ihre Steuer- und Regelsysteme weiter optimieren, um effizientere Prozesse und Maschinen zu entwickeln. Mit der neuesten Version der grafischen Systemdesign-Plattform für Mess-, Prüf-, Steuer- und Regelanwendungen, die National Instruments jetzt auf den Markt bringt, lässt sich das realisieren.

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NI LabVIEW 8.6 vereinfacht den Einsatz von FPGA-basierten PACs in anspruchsvollen Steuer- und Regelanwendungen.
NI LabVIEW 8.6 vereinfacht den Einsatz von FPGA-basierten PACs in anspruchsvollen Steuer- und Regelanwendungen.
( Archiv: Vogel Business Media )

„Um mit neuen Innovationen die bisherigen Grenzen von Steuer- und Regelsystemen zu durchbrechen, brauchen Anwender eine integrierte Hard- und Softwareplattform, die äußerst leistungsstark und flexibel ist“, erklärt Dr. James Truchard, President, CEO und Mitbegründer von National Instruments. „Mit LabVIEW und NI-Hardware wie CompactRIO haben Anwender eine Lösung zur Hand, welche integriertes I/O-Timing und anspruchsvolle Algorithmen bietet, so dass auch schwierigste Steuer- und Regelanwendungen realisiert werden können.“

So folgt jetzt auch eine neue Version der grafischen Systemdesignplattform für Mess-, Prüf-, Steuer- und Regelanwendungen sowie die Entwicklung von Embedded-Systemen. Mit NI LabVIEW 8.6 lassen sich anspruchsvolle Steuer- und Regelsysteme mithilfe von Programmable Automation Controllers (PACs) entwerfen, die auf Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) basieren. Der Einsatz dieser PAC-Systeme ermöglicht optimierte Lösungen im Bereich der Maschinensteuerung und -überwachung. So können effizientere Systeme realisiert werden, die einen höheren Durchsatz erzielen, weniger Energie verbrauchen und eine längere Lebensdauer erreichen. Davon profitieren Anwendungen von der Maschinensteuerung bis hin zur Integration komplexer Messungen für einen optimierten Produktionsprozess.

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FPGA-basierte Steuer- und Regelhardware zügig nutzen

LabVIEW 8.6 vereinfacht die Programmierung von Steuer-, Regel- und Erfassungssystemen mit NI CompactRIO. Aufgrund der neuen Scan-Engine, die das Timing mittels einer entsprechenden I/O-Architektur in die Programmiersprache integriert, wird die Entwicklung komplexer Mess-, Steuer- und Regelanwendungen erheblich verkürzt. Denn die Scan-Architektur bietet sofort verwendbaren I/O-Determinismus mit 500 ns Genauigkeit. Zudem sind langwierige Kompilierungen nicht mehr nötig und jedes achtkanalige Digitaleingangs- oder -ausgangsmodul lässt sich in ein Counter-, Quadraturencoder- oder PWM-Modul umwandeln, um eine Schnittstelle zu gängigen Digitalsensoren und -aktoren zu erhalten.

Die aktuelle Version bietet darüber hinaus zusätzliche Werkzeuge für Steuer- und Regellogik, wie Funktionsblöcke für Echtzeitanwendungen nach IEC 61131-3. Diese bieten auch Programmierern, die andere industrielle Steuerungen gewohnt sind, vertraute Funktionen. Ihre Parameter sind über das Netzwerk automatisch auf HMIs verfügbar.

Ein Ethernet-basiertes Wartungswerkzeug erlaubt I/O Forcing (erzwungene I/O-Überschreibung) und zeigt aktuelle CPU- und Speicherauslastung sowie aktuelle I/O-Werte und -Zustände bei der Fehlerbehebung an.

Optimierung der Leistung von Steuer- und Regelsystemen mit FPGAs

Ein schnelles Programmiermodell erlaubt eine flexiblere, direkte Anpassung von FPGAs. Anwender haben nun zwei Möglichkeiten für die Programmierung von I/O-Modulen: Entweder sind LabVIEW Real-Time Module verwendbar, um mittels der neuen Scan Engine zügig auf I/O-Module zuzugreifen, oder für Steuer-, Regel- und Signalverarbeitungsanwendungen mit extrem hoher Geschwindigkeit lässt sich anwenderdefinierter Code entwickeln, der eine direkte Schnittstelle zum Modul bildet. Das vereinfacht die Erstellung hybrider Systeme, die Tests mit Steuerung und Regelung kombinieren, etwa eine Anwendung zur Maschinensteuerung und zur Embedded-Überwachung von Maschinenzuständen.

Ingenieure, die den FPGA direkt programmieren, profitieren davon, dass neue Simulationsfunktionen die Anzahl der zeitraubenden Kompilierungen reduzieren, indem sie die FPGA-Anwendung bereits auf dem Desktop validieren. Außerdem verfügt LabVIEW 8.6 über neue Funktionen zur Entwicklung und Integration von Funktionsblöcken, darunter den Funktionsblock für die Fast-Fourier-Transformation (FFT) zur Steigerung der Anwendungsleistung. Mit dem neuen CLIP-Knoten (Component-Level IP Node) können bestehende oder Drittanbieter-Funktionsblöcke einfach in LabVIEW FPGA importiert werden.

Höhere Effizienz durch erweiterte Steuer- und Regelalgorithmen

Schließlich bietet das LabVIEW Control Design and Simulation Module erweiterte Funktionen für modellprädiktive Regelung. Damit können Prozesse mit anwenderdefinierten Einschränkungen, z.B. beim Stromverbrauch, optimiert werden. Außerdem stehen verbesserte Kalman-Filter bereit, um Auswirkungen durch verrauschte oder defekte Sensoren zu kompensieren. Darüber hinaus enthält das Modul eine Reihe anspruchsvoller Steuer- und Regelwerkzeuge, wie etwa analytisches PID-Design (Proportional Integral Derivative), LQR- (Linear-Quadratic Regulator) und Zustandsraumregler, die unter LabVIEW auf PACs wie CompactRIO ausführbar sind.

Interaktion mit Steuer- und Regelanwendungen über Web-enabled Devices

Auch müssen Anwender — zur Erhöhung von Produktivität und Effizienz — in der Lage sein, über webbasierte Benutzeroberflächen mit Steuer- und Regelsystemen interagieren zu können. So lassen sich jetzt in Webdienste auf Desktop- und Echtzeithardware umwandeln, so dass man über sogenannte Web-enabled-Devices wie Smart-Phones und PCs darauf zugreifen kann. Somit lassen sich mit Standardwebtechnologien wie HTML, JavaScript und Flash dezentrale Benutzeroberflächen für Systeme entwickeln, die von PACs gesteuert werden.

Unter www.ni.com/labview86/d stehen weitere Informationen über LabVIEW 8.6 sowie die Evaluierungssoftware zur Verfügung. Die Software wird auf DVD ausgeliefert, um die Installation zu erleichtern. Enthalten ist auch eine Evaluierungsversion der gesamten Plattform. Mitglieder des Standard Service Program (SSP) für LabVIEW erhalten ihre neue Version automatisch per Post oder als Download im Services Resource Center unter www.ni.com/src. Anwender, deren Software Teil einer unternehmensweiten Mehrfachlizenz (Volume License Agreement, VLA) ist, erhalten bei ihrem VLA-Administrator Informationen zur Installation.

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