Displays and Data Visualization With CompactRIO: The Ultimate Multipurpose Controller

Bei vielen Mess-, Steuer- und Regelsysteme ist eine Bedienoberfläche unerlässlich, mit dem der Bediener das System darstellen und mit ihm interagieren kann.  Je nach Anwendungsbereich und Branche wird ein solches Werkzeug als Benutzeroberfläche (User Interface, UI) oder HMI (Human Machine Interface) bezeichnet.  Beim Entwuf einer UI oder HMI stehen Ihnen mehrere Hard- und Softwarearchitekturen zur Verfügung, um die Daten für Ihr System zu visualisieren. Diese Architekturen reichen von lokalen Anzeigen wie Bauelementanzeigen oder Monitore bis hin zu einem über das Web zugänglichen Netzwerk-Client, mit dem Daten überall per Netzwerkverbindung abgerufen werden können.

Mit derCompactRIO-Plattformkönnen Sie Daten visualisieren und mit Ihrem System interagieren, indem Sie eine Kombination aus lokalen, Remote- oder mobilen Anzeigeoptionen verwenden.  Ob mit einer einfachen, über RS-232 gesteuerten Anzeige, einem hochauflösenden Monitor mit direkter Verbindung zum Controller via DisplayPort oder einem dezentralen bzw. mobilen webbasierten Thin-Client, Sie können interaktive, qualitativ hochwertige, funktionsreiche grafische Benutzeroberflächen entwerfen und diese direkt mit CompactRIO verbinden. So bedarf es für die Datendarstellung und Bedienoberflächen keines zusätzlichen Controllers als Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI). 

Abbildung 1.  Mit der CompactRIO-Plattform können Sie Ihre Daten visualisieren, indem Sie eine Kombination aus Lokal-, Netzwerk- oder Mobil-Anzeigeoptionen verwenden.

Die Anzeigeoptionen für die CompactRIO-Plattform können in zwei Hauptkategorien zusammengefasst werden: lokal und über Netzwerk.  Zu den lokalen Anzeigeoptionen gehören Anzeigen auf Komponentenebene und Monitore.  Anzeigen auf Komponentenebene sind Komponenten eines größeren Systems, die Sie direkt in Ihren fertigen mechanischen Entwurf integrieren können.  Diese Arten von Displays sind in der Regel auf Platinenebene angesiedelt und werden über serielle oder USB-Verbindungen angeschlossen. Sie sind für die Bereitstellung grundlegender Funktionen wie Soft-Frontpanel-Tasten oder grundlegende Systemdaten konzipiert.  Die meisten Anzeigekomponenten haben keine grafischen Fähigkeiten wie Videostreaming oder 1-kH-Aktualisierung wie Windows- oder Linux-Betriebssysteme.

Abbildung 2.  Anzeigen auf Komponentenebene sind so konzipiert, dass sie grundlegende Funktionen wie Soft-Frontpanel-Schaltflächen oder grundlegende Systemdaten bereitstellen und in der Regel in Ihren endgültigen mechanischen Entwurf integriert werden.

Monitore bieten im Vergleich zu Displays auf Komponentenebene ein umfassenderes UI-Erlebnis.  Normalerweise findet man diese Art von Displays nur in Verbindung mit einem Allzweck-Betriebssystem wie Windows.  Die CompactRIO-Plattform bietet jedoch die Leistung eines Echtzeit-Betriebssystems mit integrierter Grafik, so dass Sie die Vorteile des Determinismus des Betriebssystems und die umfangreichen Anzeigefunktionen einer GPU nutzen können, indem Sie Ihren Monitor über den integrierten DisplayPort direkt an den Controller anschließen.  

Abbildung 3.  Mit den Embedded UI-Funktionen der CompactRIO-Plattform wird eine eigenständige HMI überflüssig, da sie direkt in Ihren Controller integriert ist.

Für die Fernvisualisierung und die Bedienoberfläche stehen zahlreiche Optionen zur Verfügung, die auf Netzwerkkommunikationsstandards wie TCP/IP, UDP, OPC oder Webservices basieren. Diese Lösungen umfassen Touchpanel-Computer (TPCs) und Thin-Clients und ermöglichen es Ihnen, das HMI von der Steuerung zu trennen, wenn sichere Netzwerk-Visualisierungsfunktionen benötigt werden.  Durch den Einsatz von Touchpanel-Computern und Desktop-PCs haben sie Zugriff auf mehr Rechenleistung, da die HMI-Anwendung von einem dedizierten Prozessor betrieben wird.  Mit dieser Art von HMI können komplexere, grafikintensivere Geräte gesteuert werden.

Abbildung 4.  Durch den Einsatz von Touchpanel-Computern und Desktop-PCs haben sie Zugriff auf mehr Rechenleistung, da die HMI-Anwendung von einem dedizierten Prozessor betrieben wird.

Eine weitere Netzwerk-Anzeigeoption ist ein Thin Client.  Anders als ein dedizierter TPC oder eine über den Client installierte Anwendung führt der Thin-Client die Benutzeroberfläche ohne Installation direkt auf dem Client aus und nutzt den Server für Datenabruf, Analyse und Logikausführung.  Diese Art der Benutzeroberfläche bietet Ihnen noch mehr Flexibilität beim Zugriff auf Ihre Daten.  Typische Thin-Clients sind in zwei Varianten erhältlich: Webbrowser-basiert und mobil.  Diese Arten von Anzeigen eignen sich ideal für verteilte Systeme oder wenn Sie von mehreren physischen Standorten aus auf Ihre Daten zugreifen müssen.  

Abbildung 5.  Thin-Clients eignen sich ideal für verteilte Systeme oder wenn Sie von mehreren physischen Standorten aus auf Ihre Daten zugreifen müssen.

Die Anzeige von Daten und die Interaktion mit einem bereitgestellten System ist eine gängige Anforderung bei IIoT-Anwendungen (Industrial Internet of Things).  Mit LabVIEW können Sie in kürzester Zeit beeindruckende grafische Benutzeroberflächen für die Datenvisualisierung und Bedienereingabe entwickeln.  LabVIEW enthält eine umfassende Auswahl an Drag-and-Drop-fähigen Bedien- und Anzeigeelementen, wie z. B. Graphen und Diagramme, Messgeräte, Taster, Regler, Schalter und vieles mehr, mit denen Sie auf einfache Weise Benutzeroberflächen für Ihre Anwendung erstellen und Ergebnisse effektiv visualisieren können. Dafür müssen weder Komponenten von Drittanbietern verwendet noch Ansichten von Grund auf neu entwickelt werden.  
Weitere Informationen zur Entwicklung funktionsreicher Benutzeroberflächen für Ihre Anwendung finden Sie unter Darstellen von Daten und Erstellen von Benutzeroberflächen mit NI LabVIEW.

Abbildung 6.  Mit LabVIEW können Sie in kürzester Zeit beeindruckende, funktionsreiche grafische Benutzeroberflächen für die Datenvisualisierung und Bedienereingabe entwickeln.

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