Présentation du Logiciel de simulation LabVIEW

Le langage de programmation graphique, appelé LabVIEW pour

”Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench” est un environnement de programmation à caractère universel particulièrement bien adapté à la mesure, au test, à l’instrumentation et à l’automatisation.

Un logiciel d’automatisation pourrait être défini comme un programme permettant de contrôler et de commander un processus physique externe allant du simple capteur ou actionneur à la chaîne de fabrication [24].

LabVIEW est un des premiers langages de programmation graphiques destinés au développement d’applications d’instrumentations.

3.2.2.1 Environnement de programmation LabVIEW

Un instrument virtuel est un module de programme qui présente une interface sous forme graphique pour l’apparenter à un instrument physique.

Dans LabVIEW, les utilisateurs manipulent des instruments virtuels

comme s’il s’agissait d’instruments réels. Une application développée sous LabVIEW, est donc appelée Instrument Virtuel (Virtual Intrument : VI).

Un programme ou VI, développé dans l’environnement LabVIEW, se compose principalement de deux éléments étroitement associés et regroupés sous le même nom ”nom_application.vi” (l’extension .vi permet une reconnaissance immédiate par l’environnement LabVIEW). Ainsi nous avons :

– La ”Face-avant” (front panel) qui représente le panneau de contrôle de l’instrument virtuel composé d’objets variés (boutons, indicateurs, graphes, etc.). Cette fenêtre est l’interface utilisateur du programme au sens génie logiciel : définition des entrées/sorties de données accessibles par l’utilisateur du programme (Figure 3.5).

En imitant l’interface classique des appareils de mesures (générateur, oscilloscope, etc.), LabVIEW apporte aussi une continuité pour les utilisateurs d’appareils d’instrumentation. Ainsi, le langage LabVIEW peut être utilisé comme un outil d’aide à la conception ou un outil de prototypage.

Figure 3.5 – Exemple d’une ”Face-avant” ou interface utilisateur d’une application développée dans l’environnement LabVIEW 2013

– Le ”Diagramme” (diagram) qui est le programme de l’application écrit sous la forme d’un diagramme flux de données en langage G : ensemble des icônes et des liaisons entre ces icônes utilisées (Figure 3.6). Le diagramme contient les fonctions de l’instrument virtuel.

Contrairement à la procédure qui consistait pour le technicien ou le scientifique à dessiner le schéma d’une application et ensuite à le convertir en un code propre au langage choisi, pour LabVIEW, le diagramme est le programme. Cette partie de l’application est ce l’on appelle le corps du programme par opposition à l’interface utilisateur.

Figure 3.6 – Exemple d’un ”Diagramme” d’une application développée dans l’environnement LabVIEW 2013

Ces deux fenêtres, bien que totalement disjointes au niveau de l’écran de l’ordinateur et de nature informatique très différentes (interface utilisateur et programme), sont indissociables et ne constituent que les deux aspects d’une seule et même application.

Fenêtres ”Face-avant” et ”diagramme”

Comme nous l’avons dit précédemment, le travail de développement avec LabVIEW s’effectue dans deux fenêtres différentes : interface utilisateur ou ”Face-avant” et programme ou ”Diagramme”. Au lancement

du logiciel LabVIEW après avoir désactivé la fenêtre de démarrage ou en cliquant sur Nouveau VI de la fenêtre de démarrage, il apparaît une fenêtre active ”Face-avant” vierge nommée sans titre1 (Untitled 1). La deuxième fenêtre ”diagramme ”apparaît en arrière-plan et est active. Pour rendre la deuxième fenêtre ”Diagramme” active, il suffit de cliquer sur la partie apparente. Nous obtenons ainsi les deux fenêtres de travail qui peuvent être activées l’une après l’autre par un simple clic dans la fenêtre choisie. Pour réaliser le développement d’un VI LabVIEW au sein des deux fenêtres, nous avons besoin des trois palettes ou menus contextuels :

– Palette ”outils” (Tools)

Cette palette est accessible à partir du menu ”Affichage” existant aussi bien dans la fenêtre ”Face-avant” (Figure 3.7) que dans la fenêtre

”Diagramme” (Figure 3.8).

Figure 3.7 – Palette de programmation de commande dans la fenêtre

”Face-Avant” d’un VI

– Palette ”Fonctions” (Functions)

Cette palette est accessible uniquement dans la fenêtre ”Diagramme”. Elle permet d’accéder à l’ensemble des objets représentants les instructions ou fonctions du langage permettant de constituer le programme LabVIEW.

Les différentes catégories de fonctions ou instructions accessibles à l’aide de cette palette sont présentées sur la Figure 3.8.

Figure 3.8 – Palette de programmation de fonctions et d’outils dans la fenêtre ”Diagramme” d’un VI

Certaines options du logiciel ne sont pas installées dans la version standard. Il s’agit des modules (Toolkits). L’utilisateur doit donc s’arranger pour des ajouts de fonctionnalités. Pour notre travail, nous avons téléchargé et installé le module suivant :

√ Le module ”Conception de contrôle et simulation”, ce module intègre plusieurs objets comme les fonctions de transfert, les modèles d’état, filtres de Kalmann, des observateurs, des traceurs de diagramme de BODE, de NYQUIST ; bref tout le nécessaire pour la réalisation des modèles de simulation dynamiques.

√ L’outil ”VISA”, cet outil permet après des configurations et des programmations, d’établir une liaison de donnée d’un programme

LabVIEW vers un port série de l’ordinateur sur lequel le logiciel est installé.

3.2.2.2 Configuration et Méthode adoptée pour la communication LabVIEW - Arduino

La communication entre notre carte Arduino et notre modèle sous LabVIEW a été mis au point à travers quelques étapes :

√ entrée des paramètres (Identifiant du fabriquant, Identifiant de la carte, Nom de la carte et Nom du fabriquant) de l’Arduino avec l’outil VISA Drivers development Wizard ;

√ activation de la prise en charge du port sur lequel la carte est connectée, dans le ”Measurement and Automation Explorer’ ;’

√ écriture d’un programme d’acquisition et d’émission de données sur le port.