Programmierung des NI SwitchBlock

Überblick

Dieses Whitepaper ist Teil der Reihe "Erste Schritte mit dem NI SwitchBlock".

Im Lieferumfang des NI SwitchBlock ist ein umfangreiches Softwarepaket enthalten, mit dem sich Matrixkonfiguration, Steuerung, Fehlerbehandlung und Wartung vereinfachen lassen. NI-SwitchBlock-Relaiskarten desselben Typs können softwareseitig zusammengefasst und als ein Gerät programmiert werden. Die Software NI Switch Executive kann dazu genutzt werden, Schaltsysteme grafisch zu konfigurieren, wobei jedes Relais einzeln eingerichtet werden kann. Dadurch hat der Anwender entweder volle Kontrolle oder kann mithilfe eines intelligenten Routing-Algorithmus Signale automatisch zwischen bestimmten Endpunkten schalten. Mit NI Switch Executive kann der Anwender auch Konfigurationen in Microsoft Excel exportieren, wo bis zu einige tausend Routen in nur wenigen Minuten definiert werden können. Dank dieser Funktionen wird die Entwicklungszeit bei großen Schaltsystemen stark reduziert. Außerdem ist es so einfacher, Schaltkonfigurationen darzustellen und zu dokumentieren.

Inhalt

Konfiguration eines NI SwitchBlock im NI Measurement & Automation Explorer (MAX)

Anwender können Relaiskarten desselben Typs als einzelne Matrizen oder softwareseitig zusammengefasst als ein Gerät programmieren. Durch Kombination der Relaiskarten lässt sich die Programmierung mehrerer Geräte vereinfachen. Außerdem besteht so die Möglichkeit, fortlaufend Spaltennummern in einer großen, geräteübergreifenden Matrix zu nutzen.

Abbildung 1: Sechs 8x46-Relaiskarten des NI SwitchBlock können softwareseitig zu einer 8x276-Matrix verbunden werden.

Hinweis: Relaiskarten mit verschiedenen Relais oder Topologien können beliebig zusammengestellt in einem Gehäuse eingesetzt werden. Allerdings ist dann keine softwareseitige Programmierung als Einzelgerät möglich.

NI Switch Executive

NI Switch Executive ist eine intelligente Anwendung zur Verwaltung von Schaltvorgängen und zum Routen von Signalen, die die Entwicklungszeit verkürzt und die Wartung komplexer Schaltsysteme vereinfacht. Durch grafische Konfiguration und automatisches Routen mittels Mausklick wird das Programmieren großer Schaltmatrizen erleichtert. Durch Vergabe intuitiver Aliasnamen für Kanäle und Routen bleiben die Systeme auch für zukünftige Anpassungen gut dokumentiert.

Konfigurationsassistent von NI SwitchBlock

NI Switch Executive 3.5 bietet einen Assistenten, der feste Verdrahtungen (Hardwires) und Reservierung von Routen für den NI SwitchBlock erstellt, bevor die Konfigurationsumgebung geöffnet wird. In der ersten Anzeige des Assistenten wird der Anwender gefragt, ob Routen konfiguriert werden sollen, indem Signale automatisch zwischen Endpunkten geroutet oder für jede Route Relais einzeln manuell ausgewählt werden. Die Unterschiede zwischen diesen Programmieroptionen spielen eine entscheidende Rolle.

Abbildung 2: Der Konfigurationsassistent des NI SwitchBlock erstellt automatisch Hardwires und Reservierungen von Routen entsprechend der vom Anwender gewählten Oberfläche für die Routenerstellung.

Endpunktkonfiguration

Wird die Programmieroption "end-to-end" gewählt, kann der Anwender die intelligente Routing-Funktion von NI Switch Executive nutzen. Dazu muss er in Routen/Gruppen auf eine beliebige Zeilen-Spalten- oder Spalten-Spalten-Kombination klicken. NI Switch Executive findet automatisch einen Pfad zwischen den zwei Endpunkten.

Abbildung 3: Stehen die Endpunkte fest, erstellt NI Switch Executive automatisch eine Route durch den NI SwitchBlock.

Hinweis: Bei Nutzung der Endpunktprogrammierung mit dem NI SwitchBlock wird die grafische Konfiguration auf dem Reiter "Schematic" schreibgeschützt.

Grafische Konfiguration

Wird die grafische Programmieroption gewählt, kann der Anwender jedes Schließen eines Relais in der Route oder Routengruppe über den Reiter "Schematic" in NI Switch Executive festlegen. Dies ist besonders hilfreich bei der Konfiguration von Routen, die durch eine bestimmte Matrixreihe oder einen Analogbuskanal geführt werden sollen. Die über den Reiter "Schematic" sichtbare volle Kontrolle wird auch zur Optimierung der Relaisnutzung durch Zählung der Schaltvorgänge genutzt. Weitere Informationen bietet das Whitepaper zum Thema NI-Funktionstester für Schaltmodule.

Abbildung 4: Das Programmieren mit der grafischen Konfiguration erlaubt dem Anwender volle Kontrolle über jedes Relais des NI SwitchBlock.

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Erweiterung einer Schaltkonfiguration in Microsoft Excel

Mit NI Switch Executive lässt sich durch die Funktion "Excel Integration" (Einbindung von Microsoft Excel) Zeit bei der Programmierung umfangreicher Schaltsysteme sparen. Nachdem einige Kanalaliasnamen und -routen mithilfe der oben aufgeführten Konfigurationsoptionen erstellt wurden, kann die Konfiguration in nur wenigen Minuten auf bis zu tausende Kanäle erweitert werden. Dazu muss die Konfigurationsdatei von NI Switch Executive mit Textbearbeitungsfunktionen wie "Suchen/Ersetzen" oder Drag and drop angepasst werden.

Abbildung 5: Erweitern der NI-Switch-Executive-Konfiguration mit Textbearbeitungsfunktionen von Microsoft Excel

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Programmierung des NI SwitchBlock in LabVIEW

Der NI SwitchBlock lässt sich in der Umgebung für grafisches Systemdesign NI LabVIEW entweder mit den maschinennahen Treibern NI-SWITCH und NI-DAQmx oder der High-Level-API NI Switch Executive programmieren.

Bei der zweiten Option können Routen, die mittels Endpunkt-Routing oder grafischer Konfiguration vorkonfiguriert wurden, durch Übergabe des Routennamen an einen einzelnen Funktionsaufruf miteinander verbunden werden. Für Anwendungen mit hoher Kanalanzahl können die String-Funktionen genutzt werden, um automatisch Routennamen zu inkrementieren und dynamisch eine große Zahl von Routen zu schließen und dabei den Umfang an Programmcode zu verringern.

Alternativ können Relais geschlossen werden, indem Routen zwischen Endpunkten mit dem VI niSE Find Route dynamisch ermittelt werden und der String an das VI "niSE Connect" übergeben wird.

Abbildung 6: Die NI-Switch-Executive-API sorgt für eine erhebliche Verringerung bei der Anzahl der Funktionsaufrufe, die zur Programmierung großer Schaltanwendungen benötigt werden.

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Fehlerbehandlung bei Schaltcode mit dem Debug-Panel und dem Switch Soft Front Panel von NI Switch Executive

Während der Laufzeit überwacht das Debug-Panel von NI Switch Executive den Zustand der gerade laufenden Session von NI Switch Executive und erstellt ein Protokoll der Relaisaktivitäten. Einträge ins Protokoll werden anhand der Routen- und Routengruppennamen dokumentiert, die im virtuellen Gerät konfiguriert wurden. Um bei der Fehlersuche Zeit zu sparen, sollte die Anwendung während der Entwicklung genutzt werden, um die korrekte Ausführungssequenz für das Schalten von Funktionsaufrufen zu validieren.

Zur grafischen Darstellung der Matrixtopologie kann das Switch Soft Front Panel während der Laufzeit gestartet werden.

Abbildung 7: Zur umfangreichen Schaltsoftware für den NI SwitchBlock gehört das Debug-Panel von NI Switch Executive und das Switch Soft Front Panel.

Programmierung des NI SwitchBlock in NI TestStand

Durch Programmierung des NI SwitchBlock mit NI Switch Executive kann die Wiederverwendung von Programmcode zwischen Schritten in der sofort ablauffähigen Testmanagementsoftware NI TestStand maximiert werden. Die Schritteigenschaft "Switching" in NI TestStand dient dazu, die bestehenden Tests um Schaltvorgänge zu erweitern, ohne Codemodule zu ändern. Bei Prüfsystemen mit hoher Kanalanzahl können die Routen mit lokalen Variablen dynamisch aufgerufen werden.

Schaltmodule in NI TestStand

Abbildung 8: NI Switch Executive ist über die Schaltfunktion in NI TestStand integriert.

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