tehnologii lab view

7/24/2019 tehnologii lab view

1/12

TEHNOLOGII LABVIEW PENTRU LABORATOARE VIRTUALE

conf.dr.ing. Tom SAVU, prof. Gabriela SAVU

Introducere

Laboratoarele virtuale reprezint o component indispensabil ntr-o abordarecompleta domeniului nvmntului la distan, motivaia fiind aceeai cu aceea cenu permite excluderea activitilor practice de laborator din procesele clasice denvmnt.Fr a exclude posibilitatea utilizrii unui laborator virtual format din aplicaii desimulare, prezenta lucrare oferinformaii ce pot fi utilizate n situaia n care existun laborator fizic, material, ale crui echipamente, aparate i standuri experimentale

pot fi accesate, monitorizate sau controlate de ctre cursani prin intermediulInternet-ului.Motivele pentru care atenia autorilor s-a concentrat asupra mediului de programaregrafic LabVIEW sunt legate n primul rnd de larga utilizare a acestei unelte deprogramare a viitorului n aplicaiile de msurare computerizat, de monitorizare icontrol al proceselor.Aproape orice proiect de modernizare a unui laborator ia n considerare variantautilizrii unor sisteme computerizate, nelegndu-se implicit prin aceasta utilizareaunor plci de achiziie a datelor i eventual a unor sisteme de condiionare asemnalelor. n majoritatea cazurilor, aproape simultan cu ideea utilizrii unei plci deachiziie, este acceptati ideea utilizrii unei aplicaii dezvoltate n LabVIEW.Pe de alt parte, imaginndu-ne numrul laboratoarelor din sistemul educaional,

numrul i diversitatea de aparate i standuri experimentale din fiecare laborator,precum i evoluia configuraiilor experimentale ce se modificuneori de la o or laalta, apare drept realmente imposibilutilizarea unor aplicaii software standardizate,dezvoltate centralizat.Este uor de imaginat frustrarea pe care cel ce imagineazi dezvolto lucrare delaborator o poate simi n momentul n care echipamentul su nu poate fi controlatprintr-un computer dect utiliznd o aplicaie ermetic, rigid, fr posibiliti dedezvoltare.Facilitatea cu care mediul de programare graficLabVIEWpoate fi nvat i utilizat,rspndirea pe care acesta a cunoscut-o, inclusiv la nivel preuniversitar i chiarprecolar, posibilitile pe care acesta le oferutilizatorilor, sunt argumente ce permita pleda pentru un viitor n care multe cadre didactice i vor dezvolta propriile aplicaiide monitorizare i control al standurilor experimentale.Lucrarea de favine sprezinte o serie de faciliti pe care mediul de programaregraficLabVIEW le pune la dispoziia utilizatorului pentru realizarea de aplicaii cepermit transferul de informaii prin intermediul Internet-ului.Informaiile respective pot fi reprezentate att de ctre valori msurate n cadrul unorexperimente i transmise ctre cursant, dar i de ctre comenzile pe care cursantulle transmite standului experimental sau de rspunsurile cursantului la ntrebri dincadrul unor teste.


2/12

Transferul informaiilor prin utilizarea de funcii TCP/IP

Modalitatea de transfer a informaiilor cu utilizarea funciilor TCP/IP permitedesfurarea comunicaiei fr intermediul unui browser de Internet, dar necesitoactivitate mai laborioas de dezvoltare a aplicaiei, n special n legtur cuelaborarea unui protocol specific de organizare a datelor transmise.

n plus, este necesar prezena pe ambele computere, server i client, a cte uneiaplicaii separate care s conin inclusiv procedurile corespunztoare protocoluluispecific de organizare a datelor.n figura 1 este prezentat unexemplu tipic de poriune dindiagrama server-ului n careacesta ateapt apariia uneiconexiuni utiliznd funcia TCPListen prezent n meniulmediului de programare graficLabVIEW.

Odat conexiunea stabilit,aplicaia server utilizeazfunciile TCP Read sau TCPWrite(figura 2) pentru a recepiona sau transmite date de la, respectiv ctre aplicaiaclient, i funcia TCP Close Connection(figura 3) pentru a ntrerupe legtura.

Aplicaia client utilizeaz funcia TCP Open Connection (figura4) pentru a stabili o conexiune cu server-ul, fcnd apoi deasemenea uz de funciile TCP Read, TCP Writesau TCP CloseConnection pentru transferul datelor sau pentru nchidereaconexiunii.

Monitorizarea aplicaiilor prin intermediul paginilorHTML

Mediul de programare grafic LabVIEW pune ladispoziia utilizatorului mai multe modaliti prin careInstrumentele Virtuale ce ruleaz pe o staie de lucrudintr-o reea (sau pe server-ul acesteia) pot fi accesateprin intermediul unui browser de Internet.

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 4


3/12

Pentru a permite accesulla Instrumentele Virtualede pe un anumitcomputer, este necesarfie activarea unui server

Web(figura 5) prezent npachetul de baz almediului de programareLabVIEW, fie activareaunui server HTTP (figura6) din componenapachetului suplimentarInternet Toolkit.

Cea de-a doua aplicaie ofern primul rnd o modalitatemult mai complexde a definiInstrumentele Virtuale ce potfi accesate i utilizatorii ce potrealiza accesarea aplicaiilorrespective.Dac server-ul Web dinpachetul de baz permitedoar definirea unei liste deInstrumente Virtualeaccesabile (figura 7) i a uneiliste de adrese IP de la careaplicaiile pot fi monitorizatesau controlate (figura 8),server-ul HTTP din pachetulInternet Toolkit permitespecificarea drepturilor deacces separat pentru o list

de aplicaii i pentru o listde subdirectoare (figura 9).

Pentru fiecare din celedou categorii cu accesconfigurabil (aplicaii isubdirectoare), server-ul

HTTP permite definiriseparate dar ordonate alepermisiunlor sauinterdiciilor pentru fiecaresens de transmitere ainformaiilor (metodele Get sau Post), att dupadresa IPa clientului ct i dupnumele de domeniu al acestuia (figura 10).Suplimentar, accesul poate fi permis doar pe bazde parol, unei mulimi finite deutilizatori, eventual ordonai n grupuri (figura 11).

Figura 5

Figura 6

Figura 7


4/12

Figura 8

Figura 9

Figura 10

Figura 11


5/12

Fiierele cu componena grupurilor precum i fiierele cu parolele utilizatorilor pot fidefinite individual pentru fiecare Instrument Virtual sau pentru fiecare subdirectoraccesabil de ctre un client (figura 12), putnd fi de asemenea stabilite diverseprioriti ntre configurarea unei aplicaii i parametrii de configurare ai subdirectoruluidin care aceasta face parte (figura 13).

Figura 12

Figura 13

Pe lng modalitateamai complex de

definire a drepturilorsau restriciilor deacces, server-ulHTTP din pachetulInternet Toolkitofer i o interfapentru monitorizareaconexiunilor existentela un moment dat(figura 14), pe cnd

server-ul Web alpachetului de bazdispune doar deposibilitatea de ascrie un fiier istoric.

Indiferent de server-ul utilizat, cea mai simplmodalitate de accesare a unei aplicaiiLabVIEW este reprezentat de vizualizarea n browser-ul de Internet a imaginiipanoului su frontal (interfaa cu utilizatorul).

Figura 14


6/12

O prim modalitate de vizualizare este constituit de utilizarea n sursa unei paginiHTML a directivelor .snap? (pentru imagini statice) sau .monitor? (pentru imaginianimate), urmate de numele Instrumentului Virtual.Server-ul Webdin pachetul de bazpermite n plus vizualizarea imaginii unui panoufrontal prin utilizarea directivelor .snap? sau .monitor? direct n structura adreseiHTTP, n locul numelui unei pagini HTML.

Odatce un Instrument Virtual a fost astfel accesat, el continusruleze pentru unanumit interval de timp, actualizarea automatsau comandata paginii din browserpermind astfel urmrirea evoluiei aplicaiei.

Funcii pentru crearea de aplicaii CGI i accesarea bazelor de date

Pe lngaccesarea de pagini HTMLcu imagini ale interfeelor unor aplicaii, server-ul HTTPpermite apelarea, de asemenea prin intermediul unui browser Web, direct aunor Instrumente Virtuale ce conin funcii CGI, prin specificarea n browser anumelui aplicaiei n locul numelui unei pagini HTML.O aplicaie CGI realizat n mediul de programare grafic LabVIEW (figura 15)

demareaz prin ateptarea unei cereri din partea unui client, cerere procesat dectre funcia CGI Read Request.Funcia respectiv ofer la ieire att informaii de identificare a cererii CGI, ct ivalorile variabilelor cererii i pe cele ale coninutului acesteia.

Figura 15

Variabilele cererii conin informaii referitoare la conexiune i la coordonatele Webale clientului, fiind n general utilizate pentru identificarea parial a apelantului iintroducerea de restricii suplimentare sau personalizarea rspunsului.Coninutul cererii CGIeste format fie din parametrii ce urmeaznumelui aplicaiei n

adresa specificatbrowser-ului de Internet, fie din valorile pe care clientul le trimiteprin intermediul cmpurilor unui formular (form) dintr-o paginWeb.

Valorile variabilelor i coninutul pot fi utilizate de ctre aplicaie, n funcie deobiectivul acesteia, pentru construirea unui ir de caractere n format HTML.irul respectiv reprezint de fapt chiar sursa unei pagini HTML ce este trimiscomputerului ce a fcut cererea prin intermediul funciei CGI Write Reply.


7/12

irul de caractere n format HTMLeste n general construit prin utilizarea de funciiLabVIEW dedicate, setul respectiv coninnd att proceduri de baz pentruconstruirea de documente HTML(formatare de texte i imagini, inserare de frame-uri, tabele i componente de formulare), ct i funcii avansate pentru inserarea decookie-uri, gestionarea cererilor i a rspunsurilor, manipularea variabilelor mediuluide comunicare i a parametrilor configurai de ctre client.

n situaia n care clientul trimiteinformaii prin intermediulcmpurilor unui formular,acestea pot fi stocate sau sepot genera prelucrri utilizndfunciile LabVIEW din pachetulDatabase ConnectivityToolset.Pachetul respectiv permitelucrul cu orice bazde date sausurs de date ce dispune de

drivere ODBC sau OLE DB(figura 16). Funciile pe carepachetul le pune la dispoziiepermit efectuarea de operaiispecifice bazelor de date(selectare, inserare, actualizaresau tergere a unor anumitecmpuri din tabele specificate),acceptnd clauze sau directiven limbajul SQL.Aplicaia din figura 17, componenta unui sistem de gestiune a studenilor, extragedin coninutul cererii CGI informaiile referitoare la formaia de studiu, selecteazdintr-o bazde date studenii din formaia respectivi transmite o paginHTMLculista studenilor.

Figura 16

Figura 17


8/12

Controlul on-line al aplicaiilor LabVIEW prin intermediul paginilor HTML

n ultimele versiuni ale mediului de programare graficLabVIEW, server-ul Webdinpachetul de bazdispune de o nou tehnologie de comunicaie, facilitatea RemotePanels, aceasta permind utilizatorului s preia controlul asupra unei aplicaii prinapelarea acesteia din interiorul unei pagini HTML.

Paginile ce permit preluarea controlului unui Instrument Virtual pot fi realizate ntr-omanierfacilprin apelarea opiunii Web Publishing Tool(figura 18).

Figura 18

Similar aplicaiilor Java, facilitatea Remote Panelsnecesitprezena pe computerulclient cel puin a aplicaiei LabVIEW Run-Time Engine.Atunci cnd o astfel de pagin HTML este afiat ntr-un browser de Internet,interfaa Instrumentului Virtual apare iniial sub forma unei imagini animate ce reflectevoluia aplicaiei ce ruleazpe server (figura 19).Utilizatorul poate prelua controlul aplicaiei (figura 20), aciune n urma creiaaceasta este transferat pe computerul client, urmnd ca aplicaia ce ruleaz peserver s efectueze doar o monitorizare a celei transferate i aflat sub controlulutilizatorului (figura 21).


9/12

Figura 19

Figura 20

Figura 21


10/12

Renunarea de ctreclient la controlulaplicaiei (figura 22)sau deconectareaacestuia de ctreaplicaia de pe server

ce joac rolul demanager alconexiunilor (figura 23)readuce situaia nstarea iniial n careclientul vizualizeazmodul n care aplicaiaruleazpe server (figura 24).

Figura 23

Figura 22


11/12

Figura 24

Concluzii

Diversele faciliti pe care mediul de programare grafic LabVIEW le pune ladispoziie pentru transferul informaiilor permit dezvoltarea de aplicaii pentrulaboratoare virtuale cu diverse grade de complexitate i diverse niveluri de acces aleutilizatorilor:

1. Presupunnd c o aplicaie server ruleaz pe un computer cu plac deachiziie a datelor ce efectueazmsurri ntr-un proces real, nivelul cel maisimplu de acces al unui utilizator conectat la Internet este acela n care se

poate vizualiza, prin intermediul unui browser, panoul frontal (interfaa cuutilizatorul) al aplicaiei server, urmrindu-se astfel desfurarea procesuluimonitorizat sau controlat;

2. Dac utilizatorul dispune de mediul de programare graficLabVIEWsau celpuin de pachetul suplimentar LabVIEW Run-Time Engine i daxc aredrepturile de acces corespunztoare, el va putea prelua controlul unei aplicaiicu facilitatea Remote Panels i va putea manipula prin Internet comenzileacesteia la fel ca n cazul n care ar lucra direct pe copmputerul server;

3. Atunci cnd nu se dorete utilizarea unui browser de Internet i cnd esteposibil ca utilizatorul si instaleze o aplicaie dedicatpe propriul computer,se poate apela la transferul informaiilor prin utilizarea direct a funciilorTCP/IP, obinndu-se o vitezde comunicaie mai buni o securitate sporit

a transferului, dar construirea aplicaiei dedicate necesit un efort deprogramare crescut;4. Pe lng aplicaiile ce au direct legtur cu monitorizarea sau controlul

standului experimental, mediul de programare grafic LabVIEW pune ladispoziie funcii CGI i de acces la baze de date ce permit transferulinformaiilor ce in de diversele aspecte organizatorice ale procesului deinstruire n cadrul laboratorului virtual.


12/12

Strategia de implementare a produselor pentru monitorizarea i controlul proceselor(inclusiv a mediului de programare grafic LabVIEW) n sistemul educaionalromnesc definete aciuni att pentru mediul academic ct i pentru celpreuniversitar.

Odat cu introducerea licenei LabVIEW de campus, deja implementat n

Universitatea POLITEHNICA din Bucureti, accesul cadrelor didactice i alstudenilor la uneltele pentru dezvoltarea de laboratoare virtuale va cretespectaculos, estimndu-se apariia unui numr mare de aplicaii de InstrumentaieVirtualaccesibile prin Internet.Sistemul de nvmnt universitar fiind caracterizat printr-o relativ ridicateterogenitate a structurii planurilor de nvmnt i programelor analitice, direciilede aciune se pot referi deocamdatcu precdere la diseminarea informaiilor desprediversele exemple de implementri ce vor apare n laboratoarele academice.Crearea unor medii virtuale de comunicare n care cadrele didactice i studenii sseinformeze reciproc n legtur cu diversele aspecte practice ale dezvoltrii, cusoluiile optime rezultate dintr-o relativexperieni cu noutile din domeniu poatecontribui la motivarea celor implicai i la extinderea numrului de aplicaii.

Introducerea anul trecut, de ctre Ministerul Educaiei i Cercetrii, a licenelor deutilizare a mediului de programare grafic LabVIEW n cteva sute de uniti denvmnnt preuniversitar va permite cadrelor didactice i elevilor s i dezvoltepropriile aplicaii.Accentul viitoarelor aciuni va fi pus pe instruirea cadrelor didactice de la altediscipline dect cele informatice i pe crearea unui mediu virtual organizat n care sfie promovate idei de dezvoltare a unor aplicaii, iniial de Instrumentaie Virtualapoidin domeniul laboratoarelor virtuale..

Bibliografie

[1] T. Savu, G. Savu; Informatic Tehnologii Asistate de Calculator; Ed. ALL,Bucureti, 2000[2] T. Savu, L. Arsenoiu, A. Szuder; Bazele programrii n LabVIEW; Ed. Printech,Bucureti, 1999[3] T. Savu, P. Ioanid; Comunicaii Internet n LabVIEW; Revista Automatizri iInstrumentaie, nr. 3 / 2002, pg. 33 35[4] ***; LabVIEW User Manual; 2001[5] ***; Internet Developers Toolkit for G Function Reference Version 5.0;[6] ***; Database Connectivity Toolset; National Instruments Corp., Austin, Texas,S.U.A., 2001

Tom SAVU, conf.dr.ing.Universitatea POLITEHNICA Bucureti, Centrul de Tehnologii Avansate CTANM

Gabriela SAVU, prof., fiz.Grup colar Industrial "Petru Poni" Bucureti

tehnologii lab view

Documents