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La Publicación Mundial Sobre Medición y Automatización | Tercer Trimestre 2007
NewsletterInstrumentation
ni.com
6 Diseñando Sistemas Paralelos de Pruebas de Alto Desempeño con LabVIEW
8 Simulación de Sensores en Hardware FPGA
10 El Nuevo Módulo LabVIEW Statechart Fortalece el Diseño de Software
12 Innovador Emplea LabVIEW paraControlar una Silla de Ruedas con el Pensamiento
14 Enfoque Especial:Desplegando desde SistemasUSB hasta Embebidos con laPlataforma de la Serie C de NI
18 Cinco Cosas que Debe Sabersobre el Control de Instrumentospor Ethernet/LAN
21 Petrobras Adopta LabVIEW para Mejorar la Exploración de Petróleo y Gas
22 Reduzca Tiempo de Desarrollocon el Mejorado LabVIEW Project
LabVIEW 8.5Brinda a Ingenieros y Científicos el Poderdel Procesamiento Multinúcleo página 3
Dentro de NI
Volumen 19, Numero 4 Tercer Trimestre 2007Instrumentation Newsletter
Editor Ejecutivo John GraffEditor en Jefe Jennifer DawkinsEditor Gerente Andria BalmanEditor Asociado Jenn GilesEditores Contribuyentes Johanna Gilmore, Shannon Jordy, Jamie Lynn Robitaille
Editores de Español Gustavo Valdés, Patricia VillagomezGerente Creativo Joe SilvaDirector de Arte Adam HampshireDiseñador Gerald CodinaIlustraciones Brent Burden
Gerentes de Diseño Steven Lasher, Laura ThompsonArtista de Producción Pam NaltyEditor de Fotografía Nicole KinbarovskyCoordinación de Fotografía Kathy BrownEspecialista de Producción Judy PinckardCoordinación de Circulación Tiffany Kunetka
© 2007 National Instruments Corporation. Todos los derechos reservados. ActiveMath, AutoCode, BioBench, BridgeVIEW, Citadel, CompactRIO, Crashbase, CVI, DAQCard, DAQ Designer, DAQPad, DAQ-STC, DASYLab, DIAdem,DIAdem CLIP, DIAdem-INSIGHT, DocumentIt!, Electronics Workbench, FieldPoint, Flex ADC, FlexDMM, FlexFrame, FlexMotion, HiQ, HS488, IMAQ, Instrumentation Newsletter, Instrupedia, LabVIEW, LabVIEW Player, Lookout, MANTIS, MATRIXx, Measure, Measurement Ready, Measurement Studio, MITE, Multisim, MXI, NAT4882, NAT7210, NAT9914, National Instruments, National Instruments Alliance Partner, NI, NI-488, ni.com, NI CompactDAQ, NI Developer Suite, NI-Motion, NI Motion Assistant, NI SoftMotion, NI TestStand, NIWeek, RIDE, RTSI, SCXI, Sensors Plug&Play, SignalExpress, SystemBuild, The Software is the Instrument, The Virtual Instrumentation Company,TNT4882, TNT4882C, Turbo488, Ultiboard, VAB, VirtualBench, VXIpc, y Xmath son marcas registradas de National Instruments. Linux® es la marca registrada de Linus Torvalds en Estados Unidos y otros países. Los nombres de los productos y las razones sociales mencionados son marcas registradas o nombres comerciales de sus respectivas compañías.
Instrumentation Newsletter es publicado trimestralmente por National Instruments Corporation, 11500 N Mopac Expwy, Austin, TX 78759-3504 US.
Participación de los Clientes en LabVIEW 8.5
Los equipos de investigación, desarrollo y de mercadotecnia de NI LabVIEW
deben valorar las solicitudes de los usuarios y los puntos de soporte principales
contra los planes a largo plazo para el ambiente y lenguaje de LabVIEW. Por
tanto, este proceso normalmente inicia con anticipación de meses o años y
resulta en nuevas características, mejoras y soluciones de errores que facilitan
el desarrollo y despliegue de aplicaciones en LabVIEW.
Ya que normalmente existe una cantidad significativa de tiempo de trabajo
antes de cada versión, hemos querido darles una idea de cómo ustedes,
nuestros clientes, influencian la toma de decisiones detrás de cada nueva
versión de LabVIEW. Primero, usted puede presentar sugerencias vía la Web
usando el NI Product Suggestion Center. Esta interfaz de ni.com promueve los
comentarios y retroalimentación sobre todos los productos de NI, incluyendo
LabVIEW. Los empleados de investigación y desarrollo monitorean y registran
las propuestas y las dirigen hacia los equipos apropiados para su consideración.
En la última versión de LabVIEW 8.5, por ejemplo, la facultad de tener “ciclos
For” condicionales es el resultado directo de solicitudes presentadas por clientes
a través del Product Suggestion Center.
Usted también puede contactar a su ingeniero de campo local de NI
al departamento de Ingeniería de Aplicaciones de NI para comentarios o
solicitudes sobre LabVIEW. Además del soporte a los clientes, una de las
responsabilidades principales del grupo es proveer retroalimentación y
actuar como abogados del cliente. NI reconoció que el desempeño de las
variables compartidas y el reporte de errores fueron temas mayores en
LabVIEW 8 y LabVIEW 8.20 debido a la sustancial retroalimentación recibida
a través de los ingenieros de campo y de aplicaciones. Como resultado,
ambos fueron drásticamente mejorados en LabVIEW 8.5.
Otro canal directo que provee retroalimentación es NIWeek, la conferencia
anual de usuarios de National Instruments que se realiza durante el mes
de Agosto en Austin, Texas. NIWeek ofrece tres días de sesiones técnicas
interactivas, exhibiciones y talleres sobre las últimas tendencias de la industria
y herramientas para la automatización, manufactura, diseño y prueba. Ésta
también se caracteriza por una fuerte representación y activa participación de
ingenieros de NI, incluyendo los programadores y responsables estratégicos
de LabVIEW. En NIWeek 2006, varios usuarios de LabVIEW dieron a conocer
sus evaluaciones sobre el LabVIEW Project directamente a sus desarrolladores
y, como consecuencia, ya se han realizado grandes cambios.
La última versión de LabVIEW, LabVIEW 8.5, introduce muchas
características que específicamente responden a solicitudes del usuario, tales
como las mencionadas previamente. Esto incluye la mejora del LabVIEW Project,
el cual le ayuda a diagnosticar rápidamente problemas de referencias cruzadas
(ver el artículo Punto de Vista del Desarrollador en la página 22), y la ejecución
determinística de aplicaciones LabVIEW Real-Time en sistemas multinúcleo (ver
el artículo de portada en la página 3). Mejoras adicionales incluyen herramientas
de optimización de memoria tal como la estructura In Place Element, la
posibilidad de fusionar VIs separados en un solo VI y conectividad mejorada con
controladores de lógica programable (PLCs). NI también ha instituido números
seriales de por vida para eliminar las confusiones causadas por la publicación
de nuevos números seriales con cada versión de LabVIEW.
Esta edición de Instrumentation Newsletter representa el lanzamiento
formal de LabVIEW 8.5 y un logro más para el equipo de desarrollo de
LabVIEW. Por todo lo anterior, esperamos que esto represente un éxito mayor
para nuestros clientes debido al impacto significativo que usted tiene en las
nuevas características, no solo en esta última versión sino en cada versión de
LabVIEW. A nombre de National Instruments, le damos las gracias. Esperamos
que disfrute su última versión de LabVIEW.
– John GraffJohn Graff ha estado con National Instruments
desde 1987 y es vice presidente de mercadotecnia
y operaciones al cliente. Él obtuvo una Licenciatura
en Ciencias en Ingeniería Eléctrica por parte de
The University of Texas en Austin.
La planeación de todas las características a implementar en una nueva versión de LabVIEW de National Instruments requiere de un gran empeño.
Portada
ni.com/latam ni.com/mexico
La Ley de Moore, la cual establece que el número de transistores en un chip
se doblará entre cada 18 a 24 meses, aún permanece válida como lo ha sido
por los últimos 40 años más, pero ya no se traduce en un incremento lineal
de desempeño. Previamente, los fabricantes de chips incrementaron las
velocidades de reloj del procesador para doblar el desempeño de un
chip – desde 100 hasta 200 MHz y más recientemente en el rango de los
multi-Gigahertz (GHz).
Hoy en día, sin embargo, incrementar la velocidad de reloj para obtener
ganancia en desempeño ya no es viable debido al consumo de potencia y las
restricciones en disipación de calor. Los proveedores de chips se han movido
hacia una arquitectura totalmente nueva en chips con los procesadores de
múltiples núcleos en un solo chip. Con los procesadores multinúcleo, los
programadores pueden abarcar un trabajo total mayor que con un solo núcleo.
Sin embargo, para aprovechar los procesadores multinúcleo, los programadores
deben considerar la forma en la cual desarrollan las aplicaciones. En palabras
de Herb Sutter, un arquitecto de software de Microsoft, “el pase gratis ha
terminado” para los desarrolladores que esperan ver ganancias inmediatas
en desempeño en aplicaciones de software cuando los usuarios finales
simplemente actualicen sus computadoras a unas con procesadores más
rápidos. En conclusión, los programadores ahora tienen que trabajar
con el fin de lograr mejoras continuadas en desempeño.
Los programas secuenciales vieron mejoras en el desempeño como
resultado de los incrementos en velocidad de reloj de un procesador; actualizar
a una computadora con un CPU más rápido significó que cada instrucción
individual en una serie podría correr más rápido. Para continuar obteniendo
ganancias en el desempeño con los sistemas multinúcleo, los desarrolladores
requieren diseñar sus aplicaciones de tal forma que dividan el trabajo entre
los núcleos – es esencial el desarrollo de una aplicación en paralelo en lugar
de una secuencial.
Afortunadamente, el software LabVIEW de National Instruments permite
completamente la explotación de todo el poder de los chips multinúcleo por
parte de los ingenieros y científicos, por tres razones principales:
1LabVIEW es un lenguaje de programación gráfico y de flujo de datos. Desarrolladores pueden fácilmente visualizar tareas en paralelo en
LabVIEW, haciendo posible desarrollar nuevas aplicaciones y modificar
las existentes con el fin de aprovechar los procesadores multinúcleo.
LabVIEW ha sido multihilo desde la versión 5.0, y ahora, la versión 8.5
introduce nuevas mejoras para aprovechar los procesadores multinúcleo.
2LabVIEW brinda el desempeño multinúcleo al hardwareembebido de tiempo real. LabVIEW 8.5 lleva la capacidad automática de multitareas encontrada
en los sistemas operativos de escritorio tales como Windows y Linux® –
conocido como multiprocesamiento simétrico (SMP) – a los sistemas
determinísticos en tiempo real.
3LabVIEW está arriba del stack de software “listo para multinúcleo”. Cada capa de una aplicación LabVIEW (por ejemplo, el código de
aplicación LabVIEW, las funciones de bajo nivel y los controladores
de E/S) es segura para ejecución multihilos y aprovecha los
procesadores multinúcleo.
LabVIEW es un Lenguaje Gráfico y de Flujo de DatosEl principal beneficio de desarrollar su aplicación en LabVIEW es la naturaleza
intuitiva y gráfica del lenguaje. En LabVIEW, usted soluciona su problema de
ingeniería como si estuviera dibujando un diagrama de bloques en un papel.
Los modernos procesadores multinúcleo hacen de LabVIEW una opción aún
más favorable como una herramienta de programación debido a su capacidad
de expresar y ejecutar tareas en paralelo.
La naturaleza de flujo de datos de LabVIEW significa que en
cualquier momento que el código posea una ramificación en un cable,
o una secuencia paralela en el diagrama de bloques, el compilador
subyacente de LabVIEW trata de ejecutar el código en paralelo. En
términos científicos de computación, esto es llamado “paralelismo
implícito” debido a que usted no tiene que escribir el código
específicamente con el propósito de correrlo en paralelo; el lenguaje
gráfico de LabVIEW se encarga en cierto grado del paralelismo por
sí mismo. (continúa en la página 4)
LabVIEW 8.5 Brinda a Ingenieros y Científicos el Poder del Procesamiento Multinúcleo
3Linux® es la marca registrada de Linus Torvalds en U.S. y en otros países.
Figura 1. El código LabVIEW esintrínsecamente paralelo.
Las velocidades de los procesadores han llegado a su tope en los años recientes.
Q3 2007
El beneficio teórico en desempeño al moverse desde una
computadora con un solo núcleo a una dual es una mejora de
dos veces. Pero la cercanía a este límite es una función de
cuánto pueda hacer que su programa se ejecute en paralelo.
Los programadores en LabVIEW representan naturalmente sus
soluciones en paralelo. Algunas pruebas de rendimiento de
aplicaciones comunes en LabVIEW, sin tener en cuenta técnicas
de programación multinúcleo, muestran una mejora en desempeño
en el orden de 15 a 20 por ciento sin cambiar el código.
La Figura 1 es un ejemplo de una aplicación simple en
la cual una ramificación en el código de LabVIEW facilita
dos tareas de análisis – una operación de filtrado y una
transformada rápida de Fourier (FFT) – para ejecución paralela
en una máquina de núcleo dual. Debido a que ambas tareas
son computacionalmente intensivas, la mejora al ejecutar el
programa en un núcleo contra dos núcleos tiene un incremento
de 1.8 veces.
Los desarrolladores que emplean herramientas tradicionales basadas en
texto deben usar complejas estructuras de codificación, llamados hilos o
threads, para implementar paralelismo en estos lenguajes de programación.
La administración de estas aplicaciones multihilo puede representar un
verdadero reto. En C, usted debe administrar la sincronización a través
de candados, mutexes, acciones atómicas y otras técnicas avanzadas de
programación. Cuando múltiples hilos se vuelven complicados de seguir, pueden
aparecer dificultades comunes de programación, tales como las siguientes:g Ineficiencias debidas a demasiados hilosg Puntos muertos – los hilos se atascan en esperas
y no pueden proceder con el procesamientog Condiciones de carrera – administración incorrecta del tiempo
de ejecución, y de ello, los datos correctos pueden estar ya sea
no disponibles cuando se les requiere o haber sido sobrescritosg Contención de memoria – múltiples hilos tratan de acceder
la memoria al mismo tiempo
Posterior al desarrollo de código, otro ejemplo del incremento en
productividad es la capacidad de realizar depuraciones básicas en LabVIEW
como la ejecución resaltada y las puntas de pruebas, tal como se muestra en
la Figura 2.
Al opinar sobre LabVIEW para el desarrollo de multinúcleo, Scott Sirrine,
ingeniero líder de producto de Eaton Corporation, dice, “El hecho que LabVIEW
sea un lenguaje de flujo de datos con multihilo automático presenta dos
ventajas claves sobre otros lenguajes de programación – productividad en
el desarrollo y desempeño de la ejecución.”
Aunque LabVIEW se encarga de muchos de los retos de desarrollo
multinúcleo, aún hay casos en los cuales usted puede mejorar aún más
el desempeño de un sistema empleando estrategias de optimización
en el código. Tres estrategias de ejemplo son las siguientes:g Paralelismo de tareas – dividir su programa en tareas
que se ejecutan en paralelo g Pipelining – dividir los algoritmos secuenciales en etapas
iguales que son particionadas entre varios núcleos g Paralelismo de datos – dividir grandes conjuntos de datos
en subconjuntos y operar sobre ellos de forma paralela
Usted puede encontrar ejemplos de cada una de estas técnicas
de optimización en ni.com/multicore.
LabVIEW Brinda el Desempeño Multinúcleo al Hardware Embebido de Tiempo Real Los ingenieros históricamente han confiado en herramientas que no están
optimizadas para la programación en paralelo requerida y así aprovechar
los sistemas multinúcleo embebidos. LabVIEW 8.5 proporciona de forma
automática la organización multihilo para los sistemas que van desde
escritorio – conocidos como SMP – hasta los determinísticos en tiempo real.
El Módulo LabVIEW 8.5 Real-Time adiciona soporte de primera clase para
sistemas multinúcleo mediante las siguientes características:
4
Figura 2. Incremente su productividad en LabVIEW mientras depura código paralelo con la ejecución resaltada y las puntas de pruebas.
Figura 3. Aproveche las capacidades de soporte y de depuración visual de LabVIEW 8.5 Real-Time con el Real-Time Execution Trace Toolkit 2.0.
5
g Usted puede realizar el balanceo automático de carga a través
de varios núcleos (SMP) en sistemas embebidos de tiempo realg Para secciones críticas de código, ahora usted puede asignar ciclos de
tiempo a núcleos del procesador (afinidad de procesador) específicos
para aislarlos del resto de su aplicación al colocarlos dentro de una
estructura de ciclo de tiempog Gracias al Real-Time Execution Trace Toolkit 2.0, puede visualizar
fácilmente los hilos y núcleos de procesador sobre los cuales sus VIs
están corriendo con el fin de sintonizar sus sistemas de tiempo real
para un desempeño óptimo
LabVIEW Está Arriba del Stack de Software “Listo para Multinúcleo”Intel ha definido cuatro capas del stack de software que usted debe evaluar
para determinar la “disponibilidad” para desarrollo multinúcleo. Estas cuatro
capas son el sistema operativo, controladores de dispositivos, aplicaciones/
librerías y herramientas de desarrollo. Los programas en paralelo no corren
de forma más rápida en sistemas multinúcleo si las librerías y controladores
que usted esté empleando no están aptas para multinúcleo o si el sistema
operativo no puede balancear la carga de tareas a través de múltiples núcleos.
Un ejemplo de una capa de software controlador de dispositivos es el
software controlador NI-DAQmx. NI-DAQ Tradicional (o de Legado) es
seguro para llamadas en hilo, lo cual significa que toda la librería bloquea
otros hilos de posibles llamados a ella cuando una función NI-DAQ es
invocada. A primera vista este comportamiento puede parecer lógico debido
a que NI-DAQ es usado para controlar hardware, el cual es normalmente
entendido como un solo recurso. NI-DAQmx, el controlador moderno de
DAQ completamente reescrito, es reentrante – lo cual significa que
múltiples tareas DAQ se pueden ejecutar en paralelo sin bloquear hilos,
proporcionando un ambiente totalmente paralelo. Con esta alternativa,
el controlador asiste su aplicación en la ejecución de múltiples tareas en
paralelo en la misma tarjeta, como es el caso de E/S analógica y digital
de forma independiente.
LabVIEW – El Lenguaje Ideal para Programación en ParaleloMuchos consumidores verán algún beneficio en
los sistemas multinúcleo con la capacidad mejorada
de correr múltiples aplicaciones (e-mail, video,
procesadores de texto y mucho más) al mismo tiempo,
lo cual es conocido como multitarea. Sin embargo, lo
anterior entrega poco beneficio para un desarrollador
que busca optimizar una sola aplicación.
Ingenieros y científicos que buscan mediciones
más rápidas para pruebas o velocidades de ciclo
mejoradas en aplicaciones de control, necesitan
considerar la forma en la cual ellos pueden
implementar aplicaciones en paralelo. Con LabVIEW, usted puede aprovechar
un ambiente de software que es ideal para programación en paralelo debido a
la naturaleza de flujo de datos del lenguaje, el soporte multinúcleo para el
desarrollo de plataformas embebidas con LabVIEW Real-Time y el stack de
software desde la capa superior a la inferior listo para multinúcleo.
– Jeff MeiselJeff Meisel es el gerente de producto para el Módulo LabVIEW Real-Time.
Él posee una Licenciatura en Ciencias en Ingeniería de Computación por
Kansas State University.
Para aprender más sobre la implementación de soluciones usandoestas técnicas en LabVIEW, visite ni.com/info e ingrese nsi7301.
LabVIEW se encuentra a la cabeza para la programación desistemas multinúcleo debido a su paralelismo inherente; sinembargo, mejoras claves en la versión 8.5 optimizan aún másel desempeño multinúcleo.
Desempeñog Control de eventos y de hilos optimizado g Soporte multinúcleo para LabVIEW Real-Time con procesamiento
simétrico en tiempo real (SMP)
Optimizaciones de Algoritmos y Memoriag Compatibilidad con algoritmos BLAS para crear aplicaciones
optimizadas de matemática y de procesamiento de señalesg Funciones mejoradas para administración de memoria
Desarrollo de Aplicacionesg Visualización para la depuración de errores basada en trazas
Para aprender más sobre otras características nuevas enLabVIEW 8.5, vea las páginas 22-23.
ni.com/latam ni.com/mexico
Características Relacionadas conMultinúcleo en LabVIEW 8.5
Stack de Software El Significado de “Listo pata Multinúcleo” Soporte LabVIEW
Herramienta de desarrollo
Soporte provisto en el sistema operativode elección; la herramienta facilita la implementación multihilo y la optimización
3
Ejemplo: La naturaleza multihilo de la optimización
Librerías Thread-safe, librerías reentrantes 3
Ejemplo: librerías matemáticas BLAS
Controladores de Dispositivo
Controladores construidos para un óptimodesempeño multihilo
3
Ejemplo: Software controlador NI-DAQmx
Sistema Operativo El sistema operativo soporta el multihilo y multitarea y puede balancear la carga de tareas del SO
3
Ejemplo: Soporte para los sistemas operativosWindows, Mac OS, Linux y LabVIEW Real-Time
Tabla 1. LabVIEW es ideal para la programación en paralelo debido en parte al stack de software, desde la capasuperior hasta la inferior, listo para multinúcleo.
6
Frank Lloyd Wright, un influyente arquitecto del siglo XX, dijo una vez, “Cada
gran arquitecto… debe ser un gran intérprete original de su tiempo, sus días
y su era.” Lo mismo puede ser dicho para los arquitectos de sistemas de
prueba. Ellos deben interpretar las tecnologías que evolucionan, tales como
los procesadores multinúcleo y los buses de datos de alta velocidad como
PCI Express, a medida que ellos diseñan, desarrollan e implementan los
sistemas que les han sido encomendados para construcción. Combinando estas
tecnologías con el software LabVIEW de National Instruments y el software
administrador de prueba NI TestStand, ingenieros de prueba pueden crear
sistemas de prueba de alto desempeño capaces de procesamiento paralelo,
de mediciones paralelas e incluso de pruebas totalmente paralelas en el piso
de producción.
Procesamiento ParaleloEn los diseños tradicionales de CPU, el desempeño está limitado por desafíos
pragmáticos tales como la disipación de calor debido a las altas velocidades
de reloj. Para asegurar que la plataforma de PC no se quede atrás ante
las demandas crecientes en procesamiento, los fabricantes de chips han
desarrollado nuevos procesadores con múltiples núcleos de procesamiento.
Para que las aplicaciones automatizadas de pruebas aprovechen los beneficios
del desempeño y rendimiento de la tecnología multinúcleo, las aplicaciones de
software deben apuntar hacia los múltiples núcleos de procesamiento creando
múltiples hilos que se ejecuten en los núcleos.
Sin embargo, escribir aplicaciones multihilo en un lenguaje de programación
basado en texto, tal como C, no es algo trivial para la mayoría de los diseñadores
e ingenieros de prueba y requiere de experiencia en la semántica de creación
y administración de hilos y de pasar datos a través de ellas en
forma hilo seguro. Al usar ambientes de programación gráficos,
tal como NI LabVIEW, ingenieros pueden aprovechar totalmente
el poder del procesamiento multinúcleo. Como se muestra
en la Figura 1, dos ciclos en LabVIEW que no comparten una
dependencia de dato automáticamente se ejecutarán en hilos
separados abstrayendo los detalles de la administración de
hilos lejos del desarrollador.
Mediciones ParalelasLas mediciones paralelas requieren que cada uno de los
subcomponentes de un sistema de prueba, no solo el
componente de procesamiento, soporten un modelo paralelo.
Esto incluye la transferencia y la adquisición de datos.
La mayoría de los buses de transferencia de datos para instrumentación
modular de hoy en día – incluyendo PCI, USB, Ethernet y GPIB – no soportan
un modelo de transferencia de datos completamente paralelo debido a
que los dispositivos en el bus comparten el ancho de banda. Si la tasa de
adquisición o generación acumulada de los dispositivos de E/S es mayor
a la velocidad a la cual el bus está disponible, se podrían perder datos.
Una solución común para este problema es realizar mediciones secuenciales
e integrar grandes bufers de memoria en la tarjeta de E/S para que así
los datos no se pierdan mientras esperan por la disponibilidad del bus
de comunicaciones.
Núcleo 4Núcleo 3
Núcleo 2Núcleo 1
Procesador de Cuatro Núcleos
Sistema Operativo
Número de Dispositivos321
PCI (32 bit, 33 MHz)x1 PCI Expressx4 PCI Express
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
Tasa
de
Tran
sfer
enci
a To
tal d
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us (M
B/s
)
Diseñando Sistemas Paralelos de Pruebas de Alto Desempeño con LabVIEW
Información Relevante
Figura 1. El compilador de LabVIEW crea hilos separados de ejecución para secciones paralelas decódigo, sin configuración requerida por parte del usuario.
Q3 2007
Los arquitectos de sistemas de pruebas deben interpretar las tecnologíascambiantes, tal como el caso de los procesadores multinúcleo y los buses de datos de alta velocidad, a medida que ellos diseñen, desarrollen eimplementen sistemas de prueba.
Figura 2. PCI Express provee ancho de banda dedicado en lugar de transferenciacompartida de datos, incrementando significativamente la cantidad de datos queusted puede adquirir y transferir a disco.
7ni.com/latam ni.com/mexico
En contraste, PCI Express, lo último en buses de transferencia de
datos de alto desempeño, ofrece un ancho de banda dedicado para cada
dispositivo mientras entrega un rendimiento aún mayor que cualquiera de
los otros buses comerciales de comunicación mencionados previamente.
Disponible en x1, x4, x8 y x16 líneas (pronunciado “por 1,” “por 4” y así
sucesivamente), PCI Express provee 250 MB/s de rendimiento útil por
línea. Las opciones x1 y x4 son las más comunes para hardware de tipo
instrumentación y proveen 250 MB/s y 1 GB/s (cuatro líneas a 250 MB/s)
de rendimiento dedicado, respectivamente.
A medida que una tarjeta PCI Express adquiere datos, estos son
transferidos desde la memoria en la tarjeta a través de una línea PCI Express
dedicada y fluyen hacia un disco duro o hacia la memoria del sistema. Una
vez en la memoria del sistema, la aplicación LabVIEW puede acceder los
datos, y si se emplea junto con un procesador multinúcleo, la medición
paralela se completa, abarcando desde señales hasta mediciones finales.
Prueba ParalelaCon el procesamiento multinúcleo, PCI Express y LabVIEW, arquitectos de
pruebas pueden crear sistemas paralelos de medición capaces de probar
una sola unidad bajo prueba (UUT)
a la vez. La definición de prueba paralela,
sin embargo, es que múltiples UUTs sean
sometidas simultáneamente a prueba. La
alternativa es probar secuencialmente
UUTs, una después de la otra. Aunque las
pruebas paralelas claramente reducen el
tiempo de prueba agregado, incrementan
el rendimiento de la misma y mejoran el
uso de los instrumentos (ver Figura 4), la
complejidad de desarrollar un sistema
paralelo de prueba puede ser totalmente
prohibitivo. El desarrollo de software
administrador de pruebas que
implemente la prueba de múltiples
UUTs al mismo tiempo requiere de una comprensión a bajo nivel de como
el sistema operativo trabaja con operaciones en paralelo, tal como el caso
de Windows Critical Sections, y consideraciones cuidadosas de cómo
implementar el compartir múltiples instrumentos a través de varias UUTs
sin crear conflictos o cuellos de botella.
Una alternativa para desarrollar un sistema personalizado de prueba
paralela desde el principio es usar un software administrador de prueba
comercial, tal como NI TestStand. NI TestStand abstrae la complejidad
de bajo nivel en el desarrollo de sistemas de pruebas paralelas usando
características incluidas para la ejecución de secuencias paralelas de
prueba en múltiples hilos y administrando tanto los recursos de sistema
operativo como de instrumentos.
Completando la Arquitectura de Pruebas Paralelas Los procesadores multinúcleo y PCI Express están cambiando el panorama
de las PC modernas y están ayudando a la programación gráfica de LabVIEW
cumplir la promesa de ofrecer un procesamiento y mediciones verdaderamente
paralelas basados en el flujo de datos de la lógica de un ingeniero. Cuando
NI TestStand se emplea en conjunto, se completa la arquitectura de pruebas
paralelas. El resultado son sistemas de prueba con un rendimiento mejorado
de datos, usando PCI Express; un poder de procesamiento mejorado, usando
LabVIEW y procesadores multinúcleo; y finalmente costos de prueba totales
disminuidos por UUT, usando NI TestStand.
– S. Craig AndersonS. Craig Anderson es el gerente del grupo de mercadotecnica para
Software de Pruebas. El posee una Licenciatura en Ciencias en Ingeniería
Eléctrica de la Brigham Young University.
Para aprender más sobre la creación de arquitecturas de pruebasparalelas con LabVIEW, visite ni.com/info e ingrese nsis7302.
Figura 4. Probar múltiples UUTs en paralelo reduce el tiempo de prueba mientras mejora eluso de los instrumentos.
Núcleo 4Núcleo 3
Núcleo 2Núcleo 1
Procesador de Cuatro Núcleos
PXI Express (1 GB/s)
PXI Express (1 GB/s)
PXI Express (1 GB/s)Sistema Operativo
Bluetooth
LCD
Power
Figura 3. PCI Express y la instrumentación modular proveen un modelo escalable para mediciones paralelas.
Prueba 3Prueba 2Prueba 1
Prueba 2Prueba 1Prueba 3
Prueba 1Prueba 3Prueba 2
Prueba 3Prueba 2Prueba 1
UUT 4
UUT 3
UUT 2
UUT 1
Prueba 3Prueba 2Prueba 1
Prueba 3Prueba 2Prueba 1
Prueba 3Prueba 2Prueba 1
Prueba 3Prueba 2Prueba 1
UUT 4
UUT 3
UUT 2
UUT 1
Prueba en Paralelo en Autoscheduling
Prueba Secuencial
Q3 2007
Información Relevante
8
Simulación de Sensores en Hardware FPGA
La simulación de sensores es el proceso
de proveer señales simuladas de un
sensor lo más reales posibles en las
entradas de un dispositivo bajo prueba
(DUT) y evaluar cómo responde una
pieza de equipo a través de un amplio
rango de condiciones de operación.
El gran beneficio de simular los
sensores es la posibilidad de forzar los
límites operacionales de un ambiente
determinado con el fin de probar
condiciones de falla que por lo demás podrían ser dañinas o peligrosas,
dándole a su prueba una mayor cobertura con un riesgo menor. Usted puede
implementar y probar cambios en los componentes del sistema sin el temor
de destruir equipo costoso. Por ejemplo, puede verificar una unidad de control
de motor (ECU) sin operar el motor real a temperaturas altas por periodos
extendidos de tiempo. Las señales simuladas pueden ir desde simples formas
de onda analógicas hasta protocolos digitales personalizados. Aprovechando
la inherencia del procesamiento paralelo, hardware como FPGAs (arreglo de
compuertas programables en campo) provee el desempeño y flexibilidad para
simular simultáneamente una gran variedad de sensores en el tiempo real.
¿Por qué Usar FPGAs?Los FPGAs son ideales para la simulación de sensores, básicamente porque se
pueden adaptar a múltiples tipos de sensores dentro de requerimientos de
tiempo precisos. Usted puede personalizar cada salida de sensor dentro del
rango de los nanosegundos y sincronizar totalmente varias señales para crear
simulaciones exactas de un estado específico de operación. En muchos casos,
sin embargo, los sensores operan independientemente y se actualizan a
velocidades diferentes. Con la naturaleza realmente paralela de los FPGAs, los
bloques de silicio dedicados también pueden operar sin ninguna interferencia
causada por otras partes de la aplicación.
Mientras la mayoría de los sensores producen una señal analógica con base
en sus mediciones, existen muchos sensores que comunican la información
de forma digital, usando métodos tales como la modulación en ancho de pulso
o protocolos serializados. Una concepción basada en FPGA puede integrar
fácilmente el proceso requerido para generar complejas señales digitales así
como también formas arbitrarias de ondas analógicas sin afectar el desempeño
de otras tareas en la aplicación.
Históricamente, la tecnología FPGA ha sido limitada a ingenieros de diseño
de hardware con amplio conocimiento en lenguajes de descripción de hardware
(HDLs). Muchos expertos en el campo de equipos automatizados de prueba
(ATE) o en pruebas de hardware-in-the-loop (HIL) poseen un conocimiento
limitado en el desarrollo de FPGA. Ya que la tecnología FPGA ha crecido en
popularidad, la industria debe entregar a expertos e ingenieros de diseño
un lenguaje de mayor nivel para programación de FPGAs. El ambiente de
programación gráfica LabVIEW de National Instruments ha entregado
consistentemente el poder de un software de alto desempeño a los expertos,
y NI LabVIEW FPGA está acercando la disponibilidad de hardware para
los mismos ingenieros y científicos.
Ejemplo de Aplicación – Simulación de LVDTsUn transformador diferencial de variación lineal (LVDT) es un sensor que
incorpora un transformador diferencial con un núcleo magnético deslizante.
Siendo alimentado por una fuente de excitación AC, el LVDT genera un par de
señales AC de salida que son moduladas de acuerdo con la posición mecánica
(desplazamiento) del núcleo. La salida ideal de un LVDT sin acondicionamiento
de señal es una versión escalada de la señal de excitación. Este factor de escala
puede ser positivo o negativo y es proporcional a la distancia desde el centro
mecánico del dispositivo. La computadora central pasa el desplazamiento en
forma de un factor de escala que se multiplica ya sea con la señal generada
o con la excitación del mundo real. El VI principal emplea las entradas de la
posición simulada y la sensibilidad deseada para calcular un factor de escala.
Éste es entregado al FPGA a través de la variable Sim LVDT Scaling.
La Figura 1 es la interfaz gráfica del subVI para la simulación de LVDT.
En el FPGA, usted programáticamente puede decidir si usar una excitación
interna o externa y pasar el valor a través del registro de desplazamiento al
multiplicador y al reajuste de bit. Ésta aplica la escala apropiada a la señal con
base en el desplazamiento simulado y finalmente mantiene el punto de dato en
un canal de salida analógica. La técnica de pasar el dato a la siguiente iteración
es el método gráfico de pipelining para optimización FPGA. Con el nuevo
VI Express para generación de ruido en LabVIEW 8.5, usted puede incluso
adicionar algún ruido a la salida para dar a su DUT una simulación más real.
Figura 1. Ejecutando en Windows o LabVIEW Real-Time, este código maestro se comunica con la simulación LVDT corriendo en el FPGA.
Los sistemas automáticos de pruebas pueden evaluar la funcionalidad del hardware de medición y de control simulando señales del mundo real y verificando la respuesta esperada.
ni.com/latam ni.com/mexico 9
Con LabVIEW 8.5, puede encontrar este ejemplo de LVDT así como otros
bloques IP de simulación de sensores en el nuevo FPGA IPNet en línea. Similar
al Instrument Driver Network (ni.com/idnet), IPNet es un sitio (ni.com/ipnet)
para búsqueda, descarga e incluso compartir IP de FPGA en forma de funciones
modulares o ejemplos FPGA completos.
Con la simulación de sensores, puede incorporar señales del mundo real
dentro de su sistema de prueba para simular un amplio rango de ambientes
de operación. Luego que ha verificado toda la funcionalidad usando el
ambiente simulado, puede conectar el hardware crítico bajo prueba a la
planta del sistema actual para un despliegue final. La naturaleza flexible de
los FPGAs con una operación realmente paralela las hacen ideales para la
simulación simultánea de múltiples tipos de sensores. Usando un lenguaje
de programación de alto nivel tal como LabVIEW, usted puede aprovechar la
tecnología FPGA a través de cualquier industria. Usando hardware comercial,
también puede desarrollar eficientemente sistemas de prueba, sin necesidad
de experiencia previa en el diseño de hardware FPGA.
– Rick KuhlmanRick Kuhlman es un gerente de producto para LabVIEW FPGA. El posee
títulos de Licenciatura y Maestría en Ingeniería Eléctrica, así como un MBA,
de University of Tennessee.
– Vineet AggarwalVineet Aggarwal es un gerente de producto para los productos inteligentes
de adquisición de datos de NI. El posee un título de Licenciatura en Ingeniería
Eléctrica por Ohio State University.
Para ver un seminario Web de 10 minutos sobre las nuevascaracterísticas en el Módulo LabVIEW 8.5 FPGA, visite ni.com/infoe ingrese nsi7303.
Figura 2. Este código LabVIEW FPGA simula tanto el bobinado LVDT con base en la excitación seleccionable como el factor de escala desde la aplicación principal.
Las nuevas características en el Módulo LabVIEW 8.5 FPGAincluyen las siguientes:
LabVIEW FPGA Project Wizard – asistente basado enconfiguración mediante pantallas para la generación de códigoen muchas aplicaciones FPGA
Soporte para el Módulo LabVIEW Statechart – abstracción de alto nivel para el diseño de FPGAs con representaciónestándar industrial de diagramas de estados.
Nuevas Iniciativas para IP de FPGA, incluyendo lo siguiente:g Nuevos VIs Express para la generación de señales y filtradog PID y filtros multicanal para un mejor uso de FPGAg Un nuevo sitio de búsqueda, descarga y para compartir IP de FPGA
de LabVIEW en ni.com/ipnetg Modularidad y características de reutilización de código
para la elaboración de su propio IP
Matemática de punto-fijo – un tipo de dato totalmente nuevo de LabVIEW que entrega soporte de tipo experimental para puntodecimal y anchos en bit arbitrario en aplicaciones de LabVIEW FPGA
¿Qué Hay de Nuevo en LabVIEW FPGA?
Q3 2007
Productos a Fondo
10
El Nuevo Módulo LabVIEW Statechart Fortalece el Diseño de Software El lanzamiento de LabVIEW 8.5 de National Instruments introduce
una nueva poderosa herramienta de diseño de software – el Módulo
NI LabVIEW Statechart. Con esta nueva adición a la plataforma de
LabVIEW, programadores pueden diseñar aplicaciones a un nivel
superior de abstracción antes no posible. Con base en los diagramas
de estados de UML, programadores pueden definir estados, transiciones
y eventos para simplificar la implementación de protocolos de
comunicación, el diseño de aplicaciones para protección de sistemas,
la creación de una interfaz de usuario y el desarrollo de máquinas de
estados. Programadores pueden desplegar diagramas de gráficos
de estados en LabVIEW hacia muchos objetivos computacionales
incluyendo PCs de escritorio, controladores de tiempo real y FPGAs.
El nuevo modelo de programación, denominado gráfico o
diagrama de estados, es una expansión del diagrama clásico de
estados que da lugar a algunas de las principales limitaciones de
las máquinas finitas de estados. El gráfico de estados adiciona tres
cualidades principales a las máquinas de estados – jerarquía,
concurrencia y acciones comprehensivas.
Con la jerarquía en los gráficos de estados, programadores pueden
definir “superestados” que contienen subestados embebidos y anidados
junto con otros. Los superestados también encapsulan acciones completas,
acciones de salida y transiciones. Por ejemplo, una sola transición desde un
superestado representa una transición desde cada uno de los subestados
contenidos. Esta característica simplifica enormemente los diagramas y
el desarrollo. En la Figura 1, la transición etiquetada como “Handle Error”
puede ocurrir cuando el sistema está en alguno de los seis estados dentro
del control del tanque.
Los gráficos de estados también incluyen concurrencia, lo cual significa
que dos o más estados pueden estar activos al mismo tiempo, resultando
en un “estado-and.” Los estados-and son especialmente útiles para
describir funciones independientes de un sistema dentro del mismo
diagrama. El sistema, mostrado en la Figura 1, podría estar tanto en el
estado “Empty Tank” como en el estado “Heat Tank” simultáneamente.
Debido a que el software LabVIEW es paralelo de forma inherente, la
concurrencia de gráficos de estados se ajusta adecuadamente dentro del
ambiente LabVIEW.
La tercera característica importante de los gráficos de estados es definir un
comportamiento comprehensivo usando acciones y transiciones. Cada estado
posee acciones definidas de entrada y salida así como también otras acciones
que el programador configura como respuesta ante eventos específicos. El
usuario programa un código de flujo de datos en LabVIEW para cada acción
que se define. Las transiciones trabajan de una forma similar; ellas se ejecutan
cuando ocurre el disparo que se configura o cuando el código de guarda
de LabVIEW evalúa un “verdadero.”
Este nuevo módulo ofrece un método sofisticado para abordar el desafío de
desarrollar aplicaciones complejas. Con los gráficos de estados de LabVIEW,
programadores pueden crear específicamente aplicaciones de respuesta a
eventos tales como complejas interfaces de usuario y avanzadas máquinas
de estados que pueden implementar controladores dinámicos de sistemas,
lógica para control de máquinas y protocolos de comunicación digital.
Para ver un seminario web sobre el Módulo LabVIEW Statechart,visite ni.com/info e ingrese nsi7304.
Figura 1. Los gráficos de estados de LabVIEW introducen las nociones de jerarquía, concurrencia yacciones comprehensivas a los diagramas de estados.
Figura 2. Los programadores desarrollan código de flujo de datos en LabVIEW para definir el comportamiento y las transiciones de los gráficos de estado en LabVIEW.
ni.com/latam ni.com/mexico 11
Desarrolle un Sistema Flexible HMI/SCADA en LabVIEWConforme las compañías buscan optimizar su
infraestructura existente adicionando nuevos
dispositivos tales como controladores de
automatización programables (PACs), es esencial que
sus sistemas HMI/SCADA sean lo suficientemente
abiertos y flexibles para comunicarse con una gran
variedad de diferentes sistemas de hardware. La
importancia de un sistema abierto se vuelve aún más
crítica cuando una compañía crece a través de la
adquisición que resulta de la integración de diferentes
plataformas de hardware dentro de un único sistema.
Con un sistema abierto y flexible tal como el
software LabVIEW de National Instruments y el
Módulo LabVIEW Datalogging and Supervisory Control
(DSC), usted puede conectarse a dispositivos de
legado, controladores de lógica programable (PLCs)
y PACs usando un solo paquete de software.
Opciones Mejoradas de Conectividad con LabVIEW DSCOPC es un estándar para comunicación de datos en planta y en tiempo real
entre dispositivos de control de diferentes fabricantes. OPC fue introducido
en 1996 para permitir a ingenieros enlazar sistemas basados en Microsoft
Windows como aplicaciones HMI/SCADA y hardware de control de procesos.
Durante muchos años, ingenieros también han usado NI LabVIEW para
conectarse a PLCs usando OPC. NI ha ampliado aún más su soporte OPC con
el lanzamiento de los nuevos servidores OPC, los cuales incluyen controladores
para todos los PLCs más recientes. Con el nuevo Módulo LabVIEW 8.5 DSC,
usted también puede depurar rápidamente cualquier problema de conectividad
OPC usando el archivo de registro de diagnóstico OPC.
Además de OPC, usted también puede conectarse a cualquier dispositivo
Modbus con la inclusión del direccionamiento de enteros de 32 bits.
El desempeño del servidor de E/S Modbus también ha sido mejorado
enormemente con compatibilidad para más tipos de datos tales como
enteros con signo y sin signo de 64 bits y para arreglos. Para dispositivos
de legado que no se comunican sobre OPC o Modbus, puede escribir sus
propios controladores usando protocolos de bajo nivel tales como TCP/IP,
UDP y serial disponibles en LabVIEW.
Infraestructura HMI Mejorada en LabVIEW 8.5 DSCAdemás de la mejora en opciones de conectividad, usted puede aprovechar las
características nuevas y las mejoras en la infraestructura de la interfaz humano
máquina (HMI) en el Módulo LabVIEW 8.5 DSC para desarrollar una aplicación
de gran número de canales. Con el mejorado Multiple Variable Editor, usted
puede crear y ligar miles de variables compartidas en solo minutos. Con más
características tipo hoja de cálculo, también puede ordenar y buscar variables
compartidas con base en propiedades y puede colapsar y expandir diferentes
columnas para reducir aún más el tiempo gastado trabajando con librerías de
variables compartidas.
Con el nuevo control de tubería multisegmento, se puede dibujar tuberías
en diferentes formas y tamaños para crear una interfaz de usuario intuitiva.
Una vez que el sistema HMI/SCADA esté en línea, usted puede afectar
positivamente la calidad de procesos con herramientas para control de
procesos estadísticos que ahora están disponibles con el Módulo LabVIEW
DSC. LabVIEW también puede realizar análisis en tiempo real con diagramas
de Pareto con lo cual puede ubicar la causa primaria de tiempos de paro.
Para ver un seminario web sobre la conectividad LabVIEW concualquier PLC usando OPC, visite ni.com/info e ingrese nsis7305.
SensorPACPLCPACPAC
DeviceNetTCP/IPPROFIBUS802.11OPCModbus
Ethernet
HMI/SCADA
Figura 1. Un sistema HMI/SCADA abierto y flexible se conecta tanto al hardware nuevo como al viejo.
Figura 2. Una aplicación HMI construida con el Módulo LabVIEW 8.5 DSC muestra latubería multisegmento.
NI en la Academia
12
Electrical Engineering: Principles and Applications, Fourth Edition
Allen R. Hambley,
Michigan Technological University
Prentice Hall
Este texto presenta los conceptos básicos de la ingeniería eléctrica, incluyendo
análisis de circuitos, sistemas digitales, electrónica y mediciones basadas en PC.
Adicionalmente, presenta una introducción básica a LabVIEW, y cada libro se
ofrece con una copia de LabVIEW Student Edition.
Nuevos Libros que Incorporan LabVIEW
The LabVIEW Style Book
Peter Blume,Bloomy ControlsPrentice Hall Professional
The LabVIEW Style Book es una guía sobre las mejores prácticas para el
desarrollo en LabVIEW. Blume presenta guías prácticas para optimizar
cada faceta de su aplicación – desde la legibilidad y simplicidad hasta
el desempeño y la manutención.
Q3 2007
Innovador Emplea LabVIEW para Controlar una Silla de Ruedas con el PensamientoMichael Callahan, un estudiante graduado del programa de ingeniería de
sistemas y empresarial de la University of Illinois at Urbana-Champaign (UIUC),
recibió recientemente el prestigioso reconocimiento Lemelson-Illinois Student
Prize. El premio fue otorgado a Callahan por desarrollar un dispositivo que
puede beneficiar enormemente a personas con la enfermedad de Lou Gehrig,
parálisis cerebral, lesiones en médula espinal y otros desórdenes neurológicos.
El dispositivo, denominado el Audeo, adquiere y traduce señales neurológicas,
con lo cual los individuos que no pueden hablar o moverse se pueden
comunicar. Callahan trabajó con Thomas Coleman y otros colegas del
UIUC y emplearon el software LabVIEW de National Instruments para
desarrollar el Audeo.
El equipo implementó prototipos que adquirían las señales de los impulsos
nerviosos desde la laringe del individuo, comúnmente conocida como la caja
sonora. Una banda de sensores ubicados alrededor del cuello del individuo
provee el contacto con estos nervios que generan impulsos cuando el individuo
piensa en hablar. Una aplicación elaborada usando NI LabVIEW controla
la adquisición y traduce las muestras de impulsos nerviosos en acciones
controladas por computadora tales como habla sincronizada o control sobre
una silla de ruedas.
El trabajo requiere de algoritmos sofisticados para procesamiento de
señales que se pueden adaptar a los patrones de impulsos nerviosos, los cuales
varían entre individuos y en duración de tiempo. El uso de la programación
gráfica nativa de LabVIEW ayudó al proceso de desarrollo permitiendo que
Callahan y su equipo pudieran realizar rápidos ensayos usando señales vivas
con variación de algoritmos y parámetros.
“LabVIEW simplifica el desarrollo y asegura innovación ofreciendo una
concepción de programación gráfica intuitiva que te permite enfocarte en la
innovación en vez de los detalles de programación,” dice Callahan. Él y sus
colegas implementaron el software con base en LabVIEW y construyeron
un prototipo inicial en solo cinco meses.
Con estos resultados, Callahan está usando continuamente LabVIEW a
través del proceso de desarrollo. Él ahora planea usar LabVIEW y la plataforma
de hardware embebido para control y adquisición de datos CompactRIO de
National Instruments para construir prototipos que sean más robustos y con
mayor movilidad.
Para aprender más sobre cómo aplicar LabVIEW para investigación y desarrollo que involucre el procesamiento de señales, visiteni.com/info e ingrese nsi7307.
El dispositivo Audeo emplea algoritmos basados en LabVIEW para procesar e interpretarseñales de impulsos nerviosos, las cuales son adquiridas desde un sensor ubicado en elcuello del individuo.
13
LabVIEW en todas partes
¿Sabía Usted que LabVIEW Puede Ayudar al Personal de EMS a Salvar Vidas?¿Sabía usted que el personal de EMS puede usar LabVIEW de
National Instruments para evaluar rápida y exactamente la
condición neurológica de un paciente? La “hora de oro” en
traumas de cabeza, como es referida por los profesionales
médicos, significa la importancia de un tratamiento oportuno
para lesiones de cabeza. La detección temprana de traumas por
lesiones cerebrales ha estado limitada debido al tamaño del
equipo de tomografía y de diagnóstico computarizado. Para
responder a esta necesidad, Active Signal Technologies y
Mink Hollow Systems crearon soluciones de monitoreo para
valoraciones cerebrales basadas en computadores portátiles y
en PDA usando el software de programación gráfica NI LabVIEW.
Desarrollando una Solución Personalizada El sistema basado en laptop diagnostica rápidamente traumas
cerebrales y diferentes subtipos de ataques cardiacos tempranos
en los hospitales. Sin embargo, en ambulancias y en helicópteros
MedEvac, las restricciones de espacio y de utilidad restringen el uso de
laptops durante el viaje y el tratamiento prehospitalario. Por lo tanto,
ingenieros desarrollaron un instrumento más pequeño para una primera
respuesta de evaluaciones de traumas cerebrales en estos ambientes.
Para lograr esta tarea, dos fases independientes se iniciaron. En la primera
fase, Active Signal Technologies desarrolló la siguiente generación de sensores
adecuados para mediciones no invasivas en todos los ambientes. En la segunda
fase, Mink Hollow Systems integró el software dentro de una Pocket PC
reduciendo el tamaño del software sin comprometer la tecnología vital para
procesamiento de señales usada en el sistema basado en PC portátil. Para
acomodarse completamente a todos los requerimientos, Mink Hollow Systems
empleó LabVIEW y el Módulo LabVIEW
PDA. El resultado fue un sistema portátil,
no invasivo para valoración cerebral –
que pesa menos de 1 lb y mide 14 por 9 por 6 cm – así como un protector
para el acondicionador de señal.
“Ya que LabVIEW está disponible para Pocket PC, nosotros ahorramos
incontables horas en tiempo de desarrollo que hubiésemos requerido para
reescribir el código en otro lenguaje y en la selección de controladores
para éste y en probar un protector para la adquisición de datos,” dice
David McAndrew de Mink Hollow Systems.
Con la ayuda del Maryland Institute for Emergency Medical Services
Systems, desarrolladores probaron exitosamente la solución basada en PDA
tanto en ambulancias como en helicópteros MedEvac.
Pronosticando el Futuro Los sistemas han sido verificados en el campo, y Active Signal Technologies
y Mink Hollow Systems ya tienen planes futuros de desarrollo, incluyendo
sensores inalámbricos para una conexión más fácil al paciente y una GUI
mejorada como también procesamiento avanzado de datos. Otros planes
incluyen la adición de capacidades a los sensores y mejorar la versatilidad del
software con funciones de ventanas. Con las capacidades de trabajo en redes
inalámbricas de una PDA y la facilidad de integración presentada por LabVIEW,
el software pronto podrá ser conectado a las redes remotas de hospitales a
medida que arriba el primer vehículo de emergencia, entregando con ello
eficiencia, exactitud y una transmisión virtualmente instantánea de datos
del paciente.
Para descubrir otros usuarios que se han comprometido con LabVIEW,visite ni.com/info e ingrese nsi7308.
ni.com/latam ni.com/mexico
Figura 2. Usando LabVIEW, Mink Hollow Systems diseñó una GUI intuitiva para usocon la Pocket PC.
Figura 1. El asistente MedEvac emplea el sistema LabVIEW PDA para detectar tempranamente lesiones portraumas cerebrales.
Q3 2007
Enfoque Especial
14
La plataforma de Serie C de National Instruments consiste de más de 35 módulos de medición
y dos chasis, entregando la flexibilidad que usted requiere para aplicaciones que van desde
registros ambientales con una interfaz USB hasta el monitoreo embebido de alta velocidad
en máquinas – todo empleando un solo conjunto de herramientas.
Experiencia Realmente Plug-and-PlayEl chasis de NI CompactDAQ y los módulos instalados son detectados
automáticamente cuando son conectados a cualquier PC con Windows.
Con el software incluido, con sólo tres clics usted puede ver datos desde
un sensor conectado.
Construcción RobustaCon una calificación de choques de 30 g, temperatura de operación
de -20 a 55 °C y una construcción en metal A380, NI CompactDAQ es
capaz de salir del laboratorio para realizar registro de datos en vehículos
o diagnóstico portátil en el piso de manufactura.
Tecnología NI Signal StreamingCon la tecnología NI Signal Streaming, NI CompactDAQ puede llevar datos
directamente a una PC a velocidades continuas de más de 5 MS/s. Ésta es
una velocidad de datos sostenible y no depende de la memoria en tarjeta.
SincronizaciónEl chasis NI CompactDAQ contiene una fuente de temporización para todos
los módulos insertados – con lo cual todo dato, ya sea que provengan de un
termopar o de un acelerómetro, es sincronizado con el mismo pulso de reloj.
Para comparar productos de la Serie C y encontrar la mejor solución para sus necesidades, visite ni.com/info e ingrese nsi7309.
Desplegando desde Sistemas USB hasta Embeb idos con la Plataforma de la Serie C de NI
NI CompactDAQ con USB de Alta Velocidad
ni.com/latam ni.com/mexico 15
NI CompactRIO con Tecnología FPGADiseño con Robustez ExtremaCompactRIO fue diseñado para operar en condiciones muy extremas, e
incluso ha sobrevivido a explosiones y caídas desde edificios de ocho pisos.
Tecnología FPGACada chasis CompactRIO contiene un FPGA embebido en la tarjeta madre de
tal forma que usted puede llevar su código gráfico al silicio para control de
ultra alta velocidad o para la creación de prototipos en diseños embebidos.
Procesamiento de Tiempo Real en TarjetaCon un procesador incluido para tiempo real, usted puede ejecutar su
VI de LabVIEW directamente en el sistema para control y adquisición
determinístico así como para almacenamiento de datos en tarjeta.
Desarrollo Abierto de Módulos Con el kit de desarrollo de módulo, usted puede crear un módulo para
cualquier necesidad de medición o comunicación, desde diseño analógico
especializado hasta comunicación personalizada o inalámbrica.
El módulo de almacenamientoremovible NI 9802 dual dememoria SD para CompactRIOes ideal para aplicaciones de registro de datos en las cuales es crucial eldesempeño y robustez. El módulo posee dos ranuraspara tarjetas de memoria SD, puede soportar un rango
de operación de temperatura entre -40 a 70 °C y puedeleer/escribir desde/hacia tarjetas de memoria SD a 2 MB/s. El módulo acepta hasta dos tarjetas de 2 GB SD para unmáximo de almacenamiento de 4 GB por módulo.
Nuevo Módulo de AlmacenamientoRemovible para CompactRIO
b idos con la Plataforma de la Serie C de NI
El primer generador de forma de onda arbitraria de
la industria tipo PXI Express – el NI PXIe-5442 –
es un instrumento de 16 bits a 100 MS/s con
procesamiento de señal en tarjeta (OSP) que ofrece
el alto rendimiento de PXI Express y los beneficios
funcionales de la conversión digital hacia arriba.
El generador de forma de onda arbitraria
NI PXIe-5442 provee una interfaz x4 de PXI Express, la
cual usted puede usar para transferir continuamente
formas de onda desde el disco duro a una velocidad
total de salida de 200 MS/s para aplicaciones con
ancho de banda en registro y ejecución. En estas aplicaciones, el disco duro
opera como una memoria extendida en tarjeta y el instrumento puede
generar formas de onda de hasta varios terabytes de longitud.
Además, el NI PXIe-5442 provee conversión digital hacia arriba, una
concepción única y eficiente para generación de señales de banda base o de
frecuencia intermedia (IF). Como lo ilustra la figura, el bloque de conversión
digital facilita el procesamiento de señal en tarjeta para formas de onda
almacenadas en la memoria del instrumento.
Con este bloque de procesamiento, usted también puede aplicar filtros
de forma de pulso; interpolación de hasta 2,048 veces y mezclar IF con
un oscilador controlado numéricamente (NCO). Además, puede ajustar
rápidamente configuraciones tales como ganancia digital, desfase digital y
frecuencia transportadora para simular averías en sistemas. Finalmente, el
bloque NI PXIe-5442 OSP opera en formas de onda de banda base muestreadas
hasta 40 MS/s para conversión digital hacia arriba de señales con un ancho de
banda en banda base e IF.
Para descargar el Kit del Baseband Developer y aprender más sobre la generación de señales de banda base o IF, visite ni.com/info eingrese nsi7310.
Q3 2007
Lógica de Comunicación y Control por USBAdquisición de Datos Front End
A Puerto USBInterfazUSB
EP
EP
EP
EP
EP
DMA
DMA
DMA
DMA
CTRL
Procesador
ControladorAvanzado de
Temporizacióndel Sistema
NI-STC 2
Controlador deNI Signal Streaming
FIFOAO
FIFODI
FIFODO
FIFOCTR1
FIFOCTR2
FIFOAI
Dispositivo de Adquisición de Datos
Nuevo DMM PXI 61⁄2-Dígitos de Bajo CostoNI Signal Streaming sobre USB
Productos a Fondo
16
Realice Procesamiento de Señales Digitales enTiempo Real con el Nuevo Generador PXI Express
Convertidor Digitala Analógico+
Mezclador
NCO
Mezclador
Formado del Pulsoe Interpolación
Formado del Pulsoe Interpolación
Ganancia y Desfase
Ganancia y Desfase
Q
I
Memoria en Tarjeta
Conversión Digital hacia Arriba
Con conversión digital hacia arriba en el generador de formas de onda arbitrarias NI PXIe-5442, puede generarseñales de alta velocidad en forma de pulso a frecuencia banda base o intermedias.
La tecnología de NI signal streaming adiciona inteligencia porparte del dispositivo, administración personalizada de datos en elhardware y control dinámico de datos para lograr ganancias endesempeño de entrada analógica de hasta un 1,600 por ciento.Este incremento en el rendimiento y disminución en la latenciaentregado por la tecnología NI Signal Streaming, amplía losdispositivos de adquisición de datos de la Serie M de NI a USB.
Para aprender sobre cómo sostener transferencia de datos aaltas velocidades en USB, visite ni.com/info e ingrese nsi7311.
El nuevo NI PXI-4065 es un multímetro digital (DMM)de bajo costo de 61⁄2 dígitosque ofrece aislamiento de±300 VDC/Vrms , medicionesde corriente de hasta 3 A ymediciones de resistenciaen 2 o 4 cables. Cuando se combina con losmultiplexores PXI de NI, usted puede crear sistemas de registro
de datos de bajo costo y alta resolución que son escalablesdesde 10 canales hasta más de 3,000 canales en un solochasis PXI.
Para ver las especificaciones y precios del PXI-4065, visiteni.com/info e ingrese nsis7312.
ni.com/latam ni.com/mexico 17
El PXI-4498 de National Instruments es un
nuevo módulo de adquisición de datos (DAQ)
de alta exactitud a 24 bits diseñado con
convertidores analógico a digital (ADCs) de
tipo delta-sigma para mediciones dinámicas
tales como señales de sonido y vibración.
Los ADCs delta-sigma sobremuestrean y filtran
las señales de entrada, resultando en niveles
muy bajos de ruido y distorsión de señal con
una linealidad excepcional.
Con un filtro analógico inicial fijo y un
filtro digital ajustado automáticamente,
usted no necesita adicionar protección externa
antialiasing. Un amplificador de ganancia
programable en las entradas provee ganancia
de hasta 30 dB (±316 mV de rango) en pasos
de 10 dB para mediciones más exactas.
Duplique los CanalesPor solicitudes de clientes, NI diseñó el módulo PXI-4498 para agregar más
características de medición en más canales y en una menor cantidad de
espacio. El módulo PXI de una sola ranura contiene 16 canales de muestreo
simultáneo, el doble de densidad de canales de cualquier otro dispositivo
de NI con muestreo simultáneo. Para aplicaciones que requieren de gran
número de canales, puede sincronizar dos o más módulos PXI-4498 usando
el reloj de 10 MHz del plano trasero PXI. Cuando se usa en un chasis PXI
de 18 ranuras, puede sincronizar hasta 272 canales. Ya que usted programa
el módulo con el software controlador NI-DAQmx, el código de adquisición
de datos es el mismo para un canal, 16 canales o 272 canales. Para mapeos
mayores de ruido, pruebas estructurales o aplicaciones de conducción
de datos, puede sincronizar más de 13,000 canales en un sistema PXI
multichasis. Esta densidad incrementada de canal y la mayor sincronización
conducen a sistemas de medición más simples y a disminuir los costos.
Duplique la Velocidad Con una velocidad máxima de muestreo de 204.8 kS/s, el PXI-4498 es dos
veces más rápido que los dispositivos de adquisición dinámica de señal
NI 4472. Las velocidades mayores de muestreo facilitan la adaptación del
PXI-4498 a una gran variedad de aplicaciones, tales como pruebas de
modelos a escala en las cuales las frecuencias de interés son mayores
que aquellas en las pruebas a escala completa. Además, debido a que
el módulo ofrece 95 kHz de ancho de banda de señal libre de alias, éste
puede adquirir datos en rangos de frecuencias de ultrasonido bajo.
Dos Veces más Rápido de Configurar Para simplificar la configuración y reducir el tiempo para la primera
medición, el PXI-4498 incluye una gran variedad de características
avanzadas. La tecnología de hoja de datos electrónica del transductor
(TEDS) almacena la información de un sensor directamente en el sensor.
El PXI-4498 puede leer los datos – incluyendo tipo de sensor, rango de
medición, información de calibración y sensibilidad – y NI-DAQmx puede
configurar automáticamente una tarea de medición. Esto ayuda a reducir
el tiempo de configuración y a mejorar la exactitud al eliminar la entrada
manual de datos. Además, el PXI-4498 cuenta con acondicionamiento de
señal integrado tipo IEPE, o la potencia de corriente constante requerida
para conectar directamente sensores piezoeléctricos tales como
acelerómetros y micrófonos sin hardware adicional. Finalmente, el módulo
incluye entradas BNC a través de cables o de adaptadores de montaje en
rack para una conectividad más rápida a los sensores.
Para las especificaciones y precios del producto PXI-4498, visite ni.com/info e ingrese nsis7313.
Duplique sus Canales con el Nuevo Módulo deAdquisición Dinámica de Señal PXI-4498
El PXI-4498 es un módulo de adquisición dinámica de señal de 16 canales a 24 bits con conexión directa de BNC.
Q3 2007
Controladores de Instrumentos
18
Cinco Cosas que Debe Saber sobre el Control de Instrumentos por Ethernet/LAN
Nuevos Controladores en el Instrument Driver Network
Fabricante Instrumento InterfazAgilent Osciloscopios de la Serie 5000 GPIB, LAN y USBAgilent Generadores de Señal MXG RF GPIB, LAN y USBAgilent Medidores de Potencia Serie P GPIB, LAN y USBAgilent Analizadores de Espectro Serie PSA GPIB, LAN y USBBehlman Electronics Convertidores Suministro Potencia/Frecuencia 135x AC GPIB y serialB+K Precision Multímetro de Display Dual GPIBPendulum Instruments Analizador/Temporizador/Contador de Frecuencia CNT-90 GPIB y USBTektronix Osciloscopios Serie DSA/DPO70000 GPIB y LANTektronix Analizador de Espectro en Tiempo Real Serie RSA6100A GPIB y LANYokogawa ScopeCorder SL1400 GPIB, LAN, serial y USB
Una plataforma de Red de Trabajo de Área Local (LAN) o Ethernet, es el estándar
universal para conectar PCs entre sí y a la Internet. Con la posibilidad de abarcar
grandes distancias, también se ha vuelto un bus popular para control de
instrumentos en la toma de mediciones desde locaciones distribuidas o remotas.
Cuando emplee Ethernet en su próximo sistema de control de instrumentos,
recuerde estos cinco consejos que le ayudarán a asegurar el desempeño,
seguridad y longevidad del sistema.
1El Rendimiento del Sistema Depende de
Todos los Dispositivos Conectados
Ethernet es un bus de comunicación compartido; por tanto, todos los
dispositivos conectados deben compartir el ancho de banda disponible.
Esto significa que mientras un dispositivo puede ser capaz de transferir
datos hasta 100 MB/s, éste frecuentemente transferirá información
solo a una fracción de esa velocidad si debe competir con otras
computadoras o instrumentos. Para asegurar el mayor desempeño del
sistema, usted puede crear una red secundaria dedicada para su
instrumentación que no tenga que competir por el ancho de banda.
2Es Importante Considerar Posibles Temas
de Seguridad de Instrumentos
Muchos de los instrumentos de hoy en día son de tipo PC corriendo
Microsoft Windows. Mientras que este SO ofrece gran flexibilidad de
instrumentos y capacidades de análisis en tarjeta, éste también hace
que su instrumentación sea susceptible a los mismos virus y malware
que plagan a las PCs. Para una seguridad definitiva de sistema, es
mejor desarrollar una red separada para su instrumentación que esté
protegida de redes externas. Si debe conectarse a una red pública,
mantenga su instrumentación actualizada con el último software de
antivirus y contacte su departamento IT para determinar si debe tomar
cualquier otra precaución en seguridad.
3VXI-11 Simplifica la Comunicación de Instrumentos
Existen muchos protocolos diferentes para comunicación sobre
Ethernet, tales como TCP, UDP y RPC. Para ayudar a simplificar el
control de instrumentos, el VXIbus Consortium desarrolló el estándar
VXI-11, el cual provee una interfaz tipo GPIB para programación de
instrumentos sobre Ethernet.
4Usted se Puede Comunicar sobre LAN
desde su Instrumentación GPIB Actual
La instrumentación puede ser costosa y es difícil justificar la compra
de nueva instrumentación solo para comunicación Ethernet. Con los
convertidores GPIB, tales como el NI GPIB-ENET/100, usted puede
obtener los beneficios de las mediciones distribuidas desde su actual
instrumentación GPIB.
5Las Interfaces de Software de Estándar Industrial Ayudan
a Asegurar la Longevidad de los Sistemas de Pruebas
La industria de las computadoras está evolucionando constantemente,
y en cinco años, podrá existir un mejor bus para control distribuido de
instrumentos. Para ayudar a asegurar la longevidad de su sistema de
prueba, es importante tomar decisiones que le faciliten a su sistema
la capacidad de adaptarse a nuevos buses de comunicación.
Una forma en la cual usted puede realizar esto es empleando
controladores de instrumentos Plug and Play de LabVIEW de National
Instruments y Virtual Instrument Software Architecture (VISA). Estas
tecnologías abstraen el bus de comunicación y proveen una interfaz
de programación estándar, independiente de si está usando GPIB, USB
o Ethernet. Siempre y cuando los comandos de programación para
un instrumento no cambien, usted puede intercambiar entre buses
de comunicación con poca o ninguna modificación en código.
Para aprender más sobre cómo controlar su instrumentación sobre Ethernety otros buses de comunicación, visite ni.com/info e ingrese nsi7323.
ni.com/latam ni.com/mexico 19
Una Experiencia de Búsqueda MásPersonalizada en ni.comIngenieros y científicos alrededor del mundo emplean ni.com como la fuente
primaria de información sobre productos y servicios de National Instruments.
NI se esfuerza en mejorar constantemente la navegación en su sitio Web
para ayudar a que los visitantes obtengan información más eficiente y
rápidamente. Una mejora es la nueva tecnología de navegación por facetas,
la cual pueden usar los visitantes de ni.com para buscar más eficientemente
la gama de productos de NI. Especialmente, el nuevo sistema de navegación
le ofrece a los visitantes la opción de ordenar y buscar por especificaciones
de productos y aplicaciones y es implementado en seis secciones del
sitio Web – adquisición de datos (ni.com/daq), NI CompactDAQ
(ni.com/compactdaq), digitalizadores (ni.com/digitizers), generadores
de señal (ni.com/signalgenerators), E/S digital de alta velocidad
(ni.com/highspeeddigitalio) y conmutadores (ni.com/switches).
Un estudio reciente de JupiterResearch muestra que la capacidad de
“refinar resultados de búsqueda por atributos de producto” está posicionada
como la característica más útil de todos los sitos de eCommerce. El reemplazo
de la navegación jerárquica tradicional en ni.com con una herramienta de
navegación por facetas es un paso importante para ayudar a que los visitantes
encuentren la información que están buscando. En el pasado, los visitantes
podían tener problemas si no sabían el nombre adecuado del producto
que se ajustaba a sus necesidades. Ahora, los visitantes simplemente
seleccionan su aplicación o requerimientos de producto, y ni.com los lleva
a la página adecuada o producto, creando una experiencia totalmente
definida por el usuario.
Este nuevo método de navegación también suministra una lista de
características sobre los diferentes tipos de productos, tal como la velocidad
de reloj y resolución. Usando la navegación por facetas, los visitantes
rápidamente pueden identificar un conjunto de productos para sus
aplicaciones y compararlos uno a uno. Este método ofrece a los visitantes
una opción para “navegar en la forma que ellos piensan.”
Previamente, los visitantes tenían que saber cuáles productos reunían
los requerimientos específicos antes de acceder al sitio Web – o navegar
por varias páginas y leer especificaciones antes de tomar una decisión.
Con el nuevo formato de navegación, los visitantes pueden estrechar
rápidamente la búsqueda seleccionando cualquier especificación y luego
dirigirse a los productos adecuados que reúnen sus requerimientos.
Esta alternativa de navegación por facetas se integra transparentemente
con las opciones de búsqueda en ni.com, y NI está planeado implementarla
como la plataforma principal de búsqueda para todo lo concerniente
en ni.com.
Para ver un ejemplo de la navegación por facetas en el sitio Web de NI, visite ni.com/info e ingrese nsis7324.
Conexiones Web
Con las nuevas funciones de navegación por facetas, los visitantes de ni.com ahorapueden navegar más fácilmente y comparar productos de NI con base en especificacionestales como el número de canales, velocidad de reloj y resolución.
Top Cinco de los Seminarios Web por Demanda
1. Serie en Mecatrónica I: Fundamentos de Mecatrónica –Descripción de los Prototipos Virtuales de Máquinas y Beneficios del Negocio
2. Registro de datos con LabVIEW SignalExpress y NI CompactDAQ
3. Windows Vista a Detalle, Parte II: Preparándose para Vista
4. Consejos y Trucos para Mejorar el Desempeño de Aplicaciones LabVIEW
5. Acelere el Desarrollo de Sistemas de Prueba con NI TestStand
Para acceder estos y otros seminarios web por demanda, visite ni.com/info e ingrese nsi7325.
Productos a Fondo
20
Almacenamiento y Reproducción de DatosSostenida a 600 MB/s con PXI ExpressMuchas aplicaciones requieren la
posibilidad de transferir datos desde
y hacia instrumentos a velocidades
de más de 100 MB/s. En el pasado,
este nivel de desempeño solo era
posible con registradores de datos
muy costosos elaborados usando
tecnología no estándar y en muchos
casos de tipo propietaria. Sin embargo,
con la introducción de PXI Express, el
cual se basa en el bus PCI Express que
posee un gran ancho de banda, ahora
usted puede construir sistemas de
almacenamiento y reproducción de
alta velocidad con una plataforma
comercial (COTS) basada en tecnología
de PC estándar. Además, PXI es una
plataforma estándar industrial adoptada ampliamente, de tal forma que
una extensa gama de aplicaciones de instrumentación y de adquisición de
datos comunes se pueden beneficiar de las capacidades de transferencia
de datos de PXI Express.
PXI Express provee hasta 6 GB/s de ancho de banda de sistema y hasta
2 GB/s de ancho de banda bidireccional dedicado por ranura. Para poder
aprovechar esta alta velocidad en aplicaciones de almacenamiento y
reproducción, es necesario contar con un arreglo de discos duros en tipo
RAID-0 en lugar de un solo disco duro con capacidad de sólo 20 a 60 MB/s.
Los arreglos RAID-0 incrementan la velocidad a la cual los datos son
escritos y leídos desde los discos duros distribuyendo uniformemente
los datos a través de ellos.
Una opción para conectar sistemas PXI Express con arreglos externos
de discos duros RAID de alta velocidad es PCI Express cableado, una
especificación del PCI Special Interest Group (PCI-SIG) que define versiones
cableadas de enlaces para PCI Express. Varios anchos de enlace están
disponibles para diferentes requerimientos de anchos de banda, tales
como x1, x4, x8 y x16 (pronunciado “por 1,” “por 4,” y así sucesivamente).
Ver la página 24 para más información sobre las especificaciones de
PCI Express cableado.
El NI 8262 es un módulo cableado x4 PCI Express para uso en sistemas
PXI Express. El NI HDD-8263 es un chasis externo 1U de cuatro discos duros
con 1 TB de capacidad de disco duro SATA, y el NI HDD-8264 es un chasis
externo 3U de 12 discos duros con 3 TB de capacidad. Ambos chasis
incluyen un controlador de hardware RAID y un enlace x4 de PCI Express
cableado. Usted puede cablear el módulo NI 8262 a cualquier chasis para
almacenamiento y reproducción a alta velocidad y larga duración mediante
PXI Express y sostener transferencia de datos hacia y desde el HDD-8264
a velocidades de hasta 600 MB/s por 2 TB. Por ejemplo, puede registrar
continuamente tres canales digitalizadores NI PXIe-5122 a 100 MS/s
(200 MB/s por canal) por casi una hora mediante una combinación del
NI 8262 y el HDD-8264.
Para aprender más sobre almacenamiento y reproducción de datos de alta velocidad con PXI Express, visite ni.com/info e ingrese nsi7316.
Disco Duro
Disco Duro
Disco Duro
Disco Duro
Disco Duro
Disco Duro
Disco Duro
Disco Duro
Disco Duro
Disco Duro
Disco Duro
Disco Duro
RAID
MóduloPXI Express
MóduloPXI Express
MóduloPXI Express
MóduloPXI Express
Puente PCI aPCI Express
Switch PCI Express
Ligas PCI Express
RAID
Memoria
Bus de Memoria
Memoria
Disco Duro
Disco Duro
Disco Duro
ATA
Puente Sur
Puente Norte
Bus Frontal
PCI ExpressCableado
CPU
Arreglo de Discos DurosChasis PXI ExpressControlador PXI Express
Figura 1. PCI Express cableado provee una interfaz de alta velocidad entre sistemas PXI Express y arreglos externos de discos duros RAID.
Figura 2. La combinación de la tarjeta PCI Express cableada NI 8262 x4 y el chasis externoNI HDD-8264 de 12 discos duros RAID provee almacenamiento y reproducción sostenida de datos con PXI Express a velocidades de hasta 600 MB/s.
Q3 2007
21
Solución de Usuario
ni.com/latam ni.com/mexico
Petrobras Adopta LabVIEW para Mejorar la Exploración de Petróleo y Gas
UBD es una técnica innovadora de perforación en la cual la presión
hidrodinámica, ejercida por el lodo de perforación y fluidos circulantes en
la fuente de perforación, es inferior a la presión de la formación que brota.
En las aplicaciones UBD, la presión de superficie es menor que la presión
del fluido, resultando en un flujo de hidrocarburos a la superficie a una
velocidad controlada. Esta técnica de perforación requiere de equipo
especializado en la superficie que separe continuamente el lodo de
perforación y los componentes del hidrocarburo con fines de recirculación,
muestreo, almacenaje, quemado y disposición.
Por más de dos años y medio, hemos desplegado en campo tecnología
UBD con base en NI LabVIEW, ahorrándonos entre $500,000 y $2 millones
dependiendo del tamaño de los pozos y el costo del trabajo de fracturación.
Tecnología en Tiempo Real para Separación de Lodo-GasEl sistema de separación de lodo-gas mediante UBD separa continuamente un
fluido multifase consistente en gas, líquido, recortes y lodo de perforación antes
de recircular este último dentro del brote de perforación. Nosotros diseñamos un
separador helicoidal de operación vertical por presión, equipado con un sistema
automático de supervisión y de control basado en LabVIEW y en dispositivos de
adquisición de datos (DAQ) de NI. Desarrollamos dos versiones del sistema –
una para operaciones en tierra y otra para operaciones en ultramar.
Descripción del SistemaEl sistema de separación de lodo-gas emplea una aplicación HMI/SCADA,
Aleph, la cual diseñamos usando LabVIEW; una microcomputadora que
corre la aplicación LabVIEW; controladores de dispositivos para la
integración con otros controladores de lógica programable (PLCs); y
pantallas para que un operador pueda controlar la operación del UBD.
Aleph y LabVIEW proveen visualización del diagrama del proceso,
mediciones de separación y ciclos de control en tiempo real para
separación continua. El sistema reúne todos los requerimientos de
diseño incluyendo los siguientes:g Seguridad – sensores intrínsecamente seguros y un PLC de control
UBD independienteg Flexibilidad – software flexible y hardware modular para E/S adicionalg Integración – protocolos abiertos y software LabVIEW con amplio
rango de conectividadg Facilidad de uso – ambiente de desarrollo gráfico de LabVIEW
Usando LabVIEW y las capacidades de medición de National Instruments,
hemos desarrollado un sistema compacto y flexible que realiza separación
continua de lodo y gas en aplicaciones UBD. El separador de lodo-gas provee
un sistema compacto de separación que puede controlar el gas dinámico y las
velocidades de flujo de líquido generadas durante las perforaciones con fluidos
comprimibles, y que responde rápidamente a variaciones en la presión o a
velocidades de flujo desde las variaciones inyectadas o producidas en los
sistemas dinámicos.
El sistema HMI/SCADA LabVIEW confía en mediciones de alta velocidad
de fenómenos del sistema incluyendo velocidades de flujo, presiones y
temperatura para determinar las configuraciones y enviarlas al PLC de control
a través del controlador serial LabVIEW. Las mediciones en tiempo real y las
tendencias entregan a los operadores los mejores datos para la toma de
decisiones y proveen seguridad a través de las operaciones de perforación.
– Manoel Feliciano da SilvaPetrobras
Para leer la solución completa del cliente, visite ni.com/info eingrese nsi7326.
Petrobras, uno de los productores líderes de petróleo en Sur América, emplea LabVIEWpara controlar su separador de lodo-gas para perforaciones sub-balanceadas.
El RetoDesarrollar un separador de lodo-gas en perforaciones sub-balanceadas (UBD) para mejorar la eficiencia y la flexibilidad.
La Solución Usar LabVIEW de National Instruments para diseñar un sistemaHMI/SCADA compacto y de costo efectivo capaz de reducir eltiempo para producción.
Q3 2007
Punto de Vista del Desarrollador
22
Reduzca Tiempo de Desarrollo con el Mejorado LabVIEW ProjectMientras National Instruments busca innovar con cada nueva versión deLabVIEW, la compañía igualmente se enfoca en atender todo lo concerniente y solicitado por parte de los programadores actuales de LabVIEW.En el desarrollo de LabVIEW 8.5, NI invirtió tiempo y energía considerable
mejorando el LabVIEW Project. Introducido inicialmente en LabVIEW 8, el
LabVIEW Project simplificó dramáticamente el proceso de desplegar código
a objetivos LabVIEW Real-Time, FPGA y embebidos, pero programadores
experimentados de LabVIEW sugirieron mejoras mayores para poder solucionar
sus desafíos en el desarrollo.
En respuesta a las solicitudes de los desarrolladores, la mejora significativa
del LabVIEW Project en LabVIEW 8.5 ayuda a solucioniar dos desafíos mayores
en desarrollo. El primero es a ver y administrar todos los archivos en disco
que son parte de un proyecto en desarrollo, lo cual se hace más difícil a
medida que el tamaño de la aplicación crece. El segundo reto es prevenir el
enlace cruzado de un VI, lo cual ocurre cuando un VI enlaza sin intención a
subVIs sin el conocimiento del desarrollador. Este tema ha frustrado aún a los
más experimentados desarrolladores en LabVIEW ya que el enlace cruzado
es usualmente difícil de identificar y de resolver.
Sincronice Carpetas del LabVIEW Project a DiscoPara los desarrolladores que están familiarizados con el LabVIEW Project, una
rápida mirada al nuevo LabVIEW Project Explorer de LabVIEW 8.5 revelará un
cambio obvio – la nueva vista tabulada. En la pestaña Items, desarrolladores
interactúan con componentes familiares del LabVIEW Project que ya existían
en LabVIEW 8 y 8.20, tales como My Computer, Build Specifications y
Dependencies (ver Figura 1). En la nueva pestaña de Files, desarrolladores
pueden ver y seleccionar interactivamente el cambio de localizaciones de
todos los archivos de su proyecto (ver Figura 2).
Desde la introducción del LabVIEW Project en LabVIEW 8, desarrolladores
han solicitado la capacidad de definir de forma más concreta las relaciones
entre las carpetas del proyecto y los directorios en el disco duro. En LabVIEW
8.5, desarrolladores pueden sincronizar carpetas del proyecto de LabVIEW con
directorios en disco para simplificar la administración de todos los archivos que
componen una aplicación. Estas nuevas carpetas en el proyecto, conocidas como
carpetas auto-pobladas, son actualizadas constantemente (en otras palabras,
pobladas) con base en los contenidos de sus correspondientes directorios físicos.
Los desarrolladores pueden crear nuevas carpetas auto-pabladas haciendo clic
derecho en My Computer en la pestaña Items. Ellos pueden de forma fácil
convertir carpetas virtuales de LabVIEW Projects existentes en carpetas auto-
pobladas a través igualmente de sus menús desplegables con el clic derecho.
Las carpetas auto-pobladas en el proyecto proveen acceso a todos los
archivos en los directorios de trabajo y reflejan de forma inmediata cualquier
cambio realizado en disco por los desarrolladores (tales como agregar, mover
o borrar archivos). Una consecuencia de emplear carpetas auto-pobladas
en lugar de carpetas virtuales está en que con las primeras desarrolladores
no pueden imponer una organización virtual personalizada en sus archivos
independiente de la jerarquía en disco. Los contenidos de las carpetas auto-
pobladas siempre coinciden exactamente con la organización de los directorios
físicos. Sin embargo, con LabVIEW 8.5, desarrolladores pueden usar carpetas
auto-pobladas y carpetas virtuales en el mismo LabVIEW Project combinando
ambas concepciones para lograr una máxima flexibilidad.
Mejore la Administración de Archivos Eliminando el Enlace CruzadoLabVIEW 8.5 también incluye varias herramientas nuevas con el fin de ayudar
a los desarrolladores a prevenir enlaces cruzados. El enlace cruzado ocurre
cuando un VI equivocadamente se enlaza a un subVI erróneo. Por ejemplo, si
un desarrollador mueve la localización de un VI en disco a través del Windows
Explorer, LabVIEW lo deberá buscar y reenlazar la siguiente ocasión que se
necesite. En algunos casos, LabVIEW accidentalmente enlaza con una versión
más temprana del VI o a una rama separada del mismo código o con un VI
Figura 1. Al interior de la nueva pestaña Items de LabVIEW Project, losdesarrolladores ahora pueden sincronizar carpetas de LabVIEW Project condirectorios en el disco duro.
ni.com/latam ni.com/mexico 23
diferente con el mismo nombre, causando comportamientos inesperados
que son difíciles de precisar y depurar.
La primera herramienta para ayudar a los desarrolladores a prevenir el
enlace cruzado en LabVIEW 8.5 es la nueva pestaña Files. Con la pestaña Files,
desarrolladores pueden confirmar visualmente qué VIs indeseados y otros
archivos localizados en directorios obsoletos no sean accidentalmente incluidos
en un determinado LabVIEW Project. A diferencia de Windows Explorer, la
pestaña Files solo muestra aquellos directorios en disco que contienen archivos
que están incluidos en el LabVIEW Project. Los desarrolladores pueden mover
archivos en disco usando la pestaña Files sin afectar negativamente los enlaces
de VI. Cuando un desarrollador mueve un VI a través de la pestaña Files,
LabVIEW actualiza automáticamente todos los llamados dentro de ese LabVIEW
Project con la última información de localización de archivo para ese VI.
El LabVIEW Project cuenta con herramientas adicionales de prevención y
depuración para ayudar a los desarrolladores a entender y prevenir el enlace
cruzado. Cuando LabVIEW identifica una situación potencial de enlace cruzado,
le notifica al desarrollador desplegando el aviso [Conflict] después del nombre
del VI en el proyecto (ver Figura 1). Este mensaje significa que LabVIEW ha
detectado más de un VI que está siendo llamado en algún lugar en el mismo
LabVIEW Project con el mismo nombre. Los desarrolladores pueden resolver
conflictos con un nuevo diálogo accesible desde la barra de herramientas de
LabVIEW Project que los ayuda a realizar un acercamiento de alto nivel para
referenciar solo los archivos correctos.
Por ejemplo, si un desarrollador posee dos versiones diferentes de Init.vi
siendo llamadas por código en el mismo proyecto, el nuevo diálogo Resolve
Conflicts ayuda al desarrollador a determinar cuál versión es la correcta y a
remover el Init.vi incorrecto en el proyecto. Como resultado, una aplicación
LabVIEW carga solo las versiones de archivos especificadas explícitamente
por los desarrolladores, reduciendo drásticamente las posibilidades que un
código invoque accidentalmente la versión incorrecta de un VI.
– Michael NealMichael Neal es un gerente de producto de LabVIEW. Él posee una Licenciatura
en Ciencias en Ingeniería Estructural y una Maestría en Ciencias en Ingeniería
Biomédica de la University of Texas en Austin.
Para aprender más sobre las mejoras del LabVIEW Project, visiteni.com/info e ingrese nsi7321.
Figura 2. Usando la nueva pestaña Files de LabVIEW Project, losdesarrolladores pueden identificar visualmente código incorrecto que estásiendo llamado por el LabVIEW Project con base en su localización en disco.
Además de aprovechar las nuevas mejoras de LabVIEWProject, con LabVIEW 8.5 usted puede realizar lo siguiente:
Programe Diagramas de Estado Gráficos
Diseñe complejas máquinas de estados, sistemas basados en eventos y lógica
avanzada de control con el nuevo módulo LabVIEW Statechart. Despliegue el
código del diagrama de estados de LabVIEW en objetivos de PCs, controladores
en tiempo real y FPGA.
Combine Código Gráfico LabVIEW
Combine VIs individuales en un solo VI durante el desarrollo. Esta característica
complementa las herramientas existentes en LabVIEW para diferenciación y
control de código fuente usadas normalmente por los desarrolladores avanzados.
Adquiera y Procese Imágenes Rápidamente
Construya una aplicación completa de visión artificial en dos simples pasos
con los nuevos VIs Express Vision Acquisition y Vision Assistant.
Optimice el Uso de Memoria Dentro de VIs
Disminuya el uso de memoria en un VI e incremente el desempeño con la nueva
estructura In Place Element. Dentro de los límites de esta nueva estructura, el
compilador de LabVIEW no realiza copias de los datos durante las operaciones.
Emplee IP Matemática de Estándar Industrial
Desarrolle algoritmos con base en funciones matemáticas aceptadas de
estándar industrial, tal como la librería de algebra lineal BLAS.
Conecte LabVIEW a Cualquier PLC
Conecte LabVIEW a miles de dispositivos industriales de terceros tales como
controladores de lógica programable (PLCs) con los nuevos servidores NI OPC.
Para explorar LabVIEW 8.5 en más detalle, visite ni.com/infoe ingrese nsis7322.
Nuevas Características Adicionales en LabVIEW 8.5
El PCI Special Interest Group (PCI-SIG), los desarrolladores de las
especificaciones PCI y PCI Express, anunció recientemente las Especificaciones
PCI Express External Cabling 1.0 que amplían la arquitectura PCI Express
“fuera de la caja.” PCI Express cableado es un bus serial de alto desempeño
para interconectar componentes de sistemas. Ya que PCI Express cableado
se base en PCI Express, provee un bus escalable y gran ancho de banda con
baja latencia. La posibilidad de extender PCI Express sobre un cable crea
oportunidades en aplicaciones de mediciones y de automatización de alto
desempeño que emplean una PC principal para procesamiento y análisis.
MXI-Express, la última versión de MXI (Multisystem eXtension Interface),
emplea PCI Express cableado para conectar una PC o laptop a un chasis PXI,
entregando más de 800 MB/s de rendimiento sostenible. El resultado es un
enlace de bajo costo y gran ancho de banda para conectar múltiples chasis
PXI con PCs de alto desempeño.
Casi cualquier aplicación puede beneficiarse del incremento en desempeño
de MXI-Express. Las aplicaciones de gran ancho de banda, sin embargo, son las
que obtienen las ganancias más notorias en desempeño. Estas aplicaciones
incluyen el almacenamiento y reproducción de datos a alta velocidad, análisis
espectral y sistemas de generación de señales de gran ancho de banda. El uso
de PCI Express cableado no está limitado a la medición y control de sistemas
PXI. El Synthetic Instrument Working Group, creado por el U.S. Department of
Defense, seleccionó a PCI Express y a PCI Express cableado como un bus de
datos de alta velocidad debido a sus capacidades técnicas, su adopción
comercial y su infraestructura de bajo costo. Ingenieros pueden usar el
bus PCI Express cableado para muchas aplicaciones chip a chip, tarjeta
a tarjeta y caja a caja que están limitadas normalmente por buses con
un bajo ancho de banda y alta latencia. Usando PCI Express cableado
como una conexión de alta velocidad, estos sistemas muestran mejoras
significativas en desempeño a un costo muy bajo.
Para aprender más sobre los muchos usos de PCI Express cableado,visite ni.com/info e ingrese nsi7334.
Producto (Año de Lanzamiento)
MXI-Express x4(2006)
MXI-Express x1(2005)MXI-4
(2004)MXI-3(1999)MXI-2
(1996)MXI-1(1991)
0
200
300
400
500
100
600
700
800
900
Anc
ho d
e B
anda
(MB
/s)
PCI Express cableado ayuda a reducir el precio por ancho de banda de $450 USD porMB/s a $2.16 USD por MB/s.
g Para un listado completo de las publicaciones recientes en formato PDF, otros recursos e información de nuevos productos, visite ni.com/newsletter.
g Para inquietudes, solicitud de permisos o cambios de dirección, escriba un e-mail al editor general a [email protected] Para suscribirse a nuestro informativo GRATUITO quincenal y personalizado vía e-mail, NI News, visite ni.com/ninews.
Información y Recursos de la Revista Compre en línea
ni.com/products/esa
2007-9108-104-180-D 351200J-01
Perspectiva Technológica
PCI Express Cableado – Un Estándar de AltaVelocidad para Interconexión de Instrumentos