工控介面的化妆师,LabVIEW NXG 1.0 将改变你对仪表设计的看法
作者: 时间:2020-07-08
工控介面的化妆师,LabVIEW NXG 1.0 将改变你对仪表设计的看法

对于工业控制界来说,界面设计的良莠会直接影响到操作人员的工作品质与效率,因为仪器天天运作,好用、功能清晰的人机界面非常重要。在这领域里,最重要的程式语言并非是一般 IT 人所熟知的系统语言,如 C 、C++ 、JAVA ,也不是 Python 、Perl 、Ruby 一类的命令稿语言,而是由国家仪器(National Instruments, NI)所开发、已有三十年悠久历史的 LabVIEW,从早年应用于仪器自动控制,逐渐转变成高阶程式语言,如今许多控制系统都能见到它的身影。而就在 2017 年 5 月,最新版本的 LabVIEW NXG 1.0(LabVIEW 次世代 1.0 版)发表上市,也宣告为下一个科技世代的来临进行準备。

坏 UI 要你命,好 UI 让你工作顺利

让我们先来谈谈 LabVIEW 是什幺,它的功用又有哪些。

工厂、发电厂、火车、捷运、机场等控制台,甚至飞机、轮船的驾驶舱,给大众的印象应该是布满了许多仪表,但随着科技发展,当年的类比仪表逐渐走入历史,转由数位萤幕取代。虽然比起传统类比机械仪表,数位萤幕上绘製界面容易多了,然而人机界面的设计上,还是得着重好用、清晰易懂的功能,甚至符合该产业人员的工作习惯,这不是一般程式语言拉个视窗画面、显示数字文字按钮就可以解决的。

人机界面的领域如果只是「有做出实质功能」就交差了事,而缺乏该有的良好视觉传达,如布局、颜色、易懂图表显示、基本美观等,容易使工作人员对即时数据产生误判、误解,甚至导致分神,若发生意外那更损失惨重。而要做出良好的仪表界面,LabVIEW 就是这个业界的领航者。

工控介面的化妆师,LabVIEW NXG 1.0 将改变你对仪表设计的看法

不直觉、阅读不方便的糟糕界面设计,使人难以即时掌握数值变动。

工控介面的化妆师,LabVIEW NXG 1.0 将改变你对仪表设计的看法

直观、优良的界面设计,这是以 LabVIEW 开发的超音速风洞控制器。

LabVIEW(Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench,实验室虚拟仪器工程平台)是由总部位于美国德州的 National Instruments (NI 国家仪器)所开发的图形化工程系统设计平台暨程式编译环境,用于测试、控制与嵌入式设计应用,服务工程师与科学家们设计系统、製作原型与布署系统的需要。

工控介面的化妆师,LabVIEW NXG 1.0 将改变你对仪表设计的看法

第一代 LabVIEW,只能在 Apple Macintosh 电脑使用。

其历史发展的开端要从 1986 年讲起,由杰夫·考度斯基(Jeff Kodosky)发表 LabVIEW1.0 ,当时还只是直译式语言平台,也只有在 Apple Macintosh 电脑可以使用;1990 年发表 2.0 版,才转向使用编译式的语言;1993 年开始跨平台,支援 Solaris 、Macintosh 、Windows 三平台(后来的版本也支援了 Linux 系统);1998 到 2008 之间,陆续实作了即时运算、物件导向语言、多核心运算、FPGA 语言设计、Web 服务;2009 年以后至今的发展,主要在效能的改进以及服务的支援提昇。这一路走来,30 年不间断,LabVIEW 可说是工业/实验室仪控界的第一把交椅。

工控介面的化妆师,LabVIEW NXG 1.0 将改变你对仪表设计的看法

 LabVIEW 演进图,从 1986 年问世到现在已有三十年悠久历史,是工业/实验室仪控界的第一把交椅。

产学研运用实例

LabVIEW 被广为採用在工业自动化、仪器控制、资料撷取、嵌入式硬体监控、测试仪表、实验室开发研究,同时也被非常多世界知名的厂商、学术单位、计画专案採用。

2011 年日本 311 大地震后,福岛第一核电站发生严重的核泄漏事故,灾后京都大学的原子炉研究所进行后福岛计画,以 LabVIEW 与 CompactRIO,开发出 GPS 连动型放射线自动计测系统 KURAMA II,可自动化监控辐射。更值得一题的是,KURAMA II 比前一代的开发时间大幅减少一两个月,对分秒必争的灾后核安控管帮助很大。

2014 年台湾交通大学 ARRC 前瞻火箭计画,其 http-3s 火箭成功发射升空,一时蔚为台湾科技界茶余饭后讨论的焦点,而幕后功臣就是以 LabVIEW 所製作火箭发射仪控。

美国维吉尼亚理工大学(Virginia Tech)则运用了 LabVIEW 与 CompactRIO,在资金与开发时间有限的状态下,快速进行原型开发,打造出全世界第一辆盲人专用半自动自驾车,让视障驾驶可顺畅行进、控制速度,并避免碰撞,提供安全的驾驶。

守护生活安全的幕后功臣

LabVIEW 的应用看似离我们很远,但其实生活周遭都有他的蹤影。

2008 年北京奥运落成的大型新建场馆群,採用了许多新式前卫设计与建筑工法,因此营运后的结构安全监控非常重要。主办单位以 NI LabVIEW 与 CompactRIO 来执行建物结构安全监控(Structural health monitoring,SHM),让每栋建物的关键结构接点都可以全盘受到监控,毫无死角。

人手一机的现象让现代人的眼睛越来越差,视网膜病变也成为近几年的文明病。OptMedica 公司使用 LabVIEW FPGA、DAQ 改良视网膜的疗程,让每个雷射脉冲时脉与功率的修改,达到速度最佳化、自动化,而且更高的精确度。

当你享受物流的方便时,有注意到运送的安全性吗?当火灾发生时驾驶没有即时反应,往往造成严重损失,特别是飞机空运,驾驶员不可能离座去救火。联邦快递(FedEx)因应这个严苛的课题,建立了一套嵌入式智慧型火灾监控与灭火控制系统。以LabVIEW 与 CompactRIO 迅速进行系统的原型製作,布署解决方案,并置入到每一台货机上。一旦货机机舱与货柜发生火灾,就可进一步保障飞行员、货运物件,与机体本身的安全。

除此之外,你可以自然地享用电力带来的好处,出门搭乘各种大众交通工具,手机开启就能连到 GPS 卫星作导航,陆地与海上有众多感测器持续监控着地震、海啸、空气品质甚至辐射指数等,现代人的生活能够如此安全便利,这些仪器与幕后的控制系统都扮演重要角色。

LabVIEW NXG 登场,效率、易用度更为提升工控介面的化妆师,LabVIEW NXG 1.0 将改变你对仪表设计的看法

LabVIEW NXG 1.0是 NI 运用 30 多年来累积的实力,所开发出之新生代 LabVIEW 的最新版本。

LabVIEW 的问世提供了「非程式设计」之量测系统自动化途径,常见应用领域可採用简单的互动式设定来完成量测;而複杂应用领域也能运用 LabVIEW 着名的 G 语言所提供的完整、开放式图形化程式设计功能来加以开发。而甫在美国时间 5 月 23 日上午发布的 LabVIEW NXG 1.0,则是 NI 运用 30 多年来累积的实力所开发出之新生代 LabVIEW 的最新版本,经重新设计将工作流程简化,以加速软体功能的开发,拓展从设计到测试的各项工程功能。

LabVIEW NXG 採用创新的量测自动化做法,填补设定架构软体与客制化程式设计语言之间的落差,将 NI 资料​撷取​装置​或​第三​方​桌上​型​仪器​的​所需​量​测​时间​压​至​最低,进而让领域专家能专注于处理最重要的问题,而无须分神与工具搏斗,使易用度大幅改善。毕竟仪控专家要设计好的环境界面给别人用,自己也需要有好用的界面来使用。

工控介面的化妆师,LabVIEW NXG 1.0 将改变你对仪表设计的看法

除了 LabVIEW NXG 1.0版本外,国家仪器也发布 LabVIEW 2017 版本,满足客户的不同需求。

不过,今年同时还是有发表传统版本的 LabVIEW 2017,可能有人会问:「2017 版跟 NXG1.0 版到底有何差别?」LabVIEW NXG 1.0 主要是为桌上型量测作业带来彻底变革;而 LabVIEW 2017 的新功能会以大型、複杂、分散式测试、嵌入式应用的开发、布署与管理应用为主轴,包括强化标準 IP 可互通性的相关功能,以及支援标準通讯协定(例如 IEC 61131-3、OPC UA 与安全的 DDS 传讯标準)。

如果你的工厂或实验室还在用 Visual Basic 之类的语言,土法炼钢刻出难看又不好用的仪表界面的话,不仿改用 LabVIEW NXG 1.0 看看,从简单的 DAQ 应用,到複杂的测试系统与智慧型机台建置,都能因应自如。不仅原型开发更方便,工厂运作会更顺畅。

工控介面的化妆师,LabVIEW NXG 1.0 将改变你对仪表设计的看法工控介面的化妆师,LabVIEW NXG 1.0 将改变你对仪表设计的看法