Основы графического программирования
Разработка любой программы для решения конкретной реальной задачи начинается с анализа объекта исследования, определения исходной информации, составления математической модели, разработки алгоритма решения и только после этого реализации его в выбранной среде программирования. В первых учебных задачах многие этапы могут отсутствовать, что позволяет ускорить момент получения результата решения, что всегда приносит удовлетворение и способствует пробуждению интереса к обучению.
Рассмотрим простейший пример создания программы, т.е. виртуального устройства для исследования режима напряжения звена передачи. Звено передачи- воздушная линия переменного тока рассматривается как ветвь электрической цепи, для которой известны комплексное сопротивление Z=R+jX. Ом. В конце линии заданы параметры режима: напряжение U2 в кВ, активная P2 и Q2 реактивная мощность в МВА. Необходимо определить потерю напряжения в линии dU и напряжение в начале линии U1. Расчетная схема задачи показана на рисунке 10.7. Как известно потеря напряжения можно определить с учетом только продольной составляющей, а расчет потерь мощности не требуется. .
Рисунок 10.7. Схема звена передач
В этом случае математическая модель предельно проста
,
.
Создание программы начинаем с момента, когда в среде LabWIEV открыта фронтальная панель.
Сначала из палитры инструментов вызовем курсор в виде стрелки. Затем на палитре приборов выбираем цифровые приборы и из них стрелкой последовательно вытягиваем на панель задатчики R, X, P2, Q2, U2 и индикаторы dU, U1 (рисунок 10.8).
На рисунке показана и функциональная панель, на которой появились выбранные приборы. Приборы задания исходных параметров отличны от приборов индикации внешней рамкой. Цвет определяет тип числовой информации. Для целых чисел принимается синий цвет, для действительных- оранжевый. На фронтальной панели показана связь всех приборов между собой, определяемая арифметическими выражениями математической модели.
Рисунок 10.8. Фронтальная панель
Связь устанавливается с помощью курсора «катушка» палитры инструментов. Для этого курсор подводят к прибору, который начинает мигать, сообщая о сцеплении с катушкой. Щелкнув левой кнопкой, устанавливаем связь и тянем провод к другому прибору. Доведя до него в момент мигания щелкнем еще раз. Если все выполнено правильно, пунктирный провод становится сплошным.
Закончив составление программы, посмотрев на стрелку 1 командной строки и убедившись в отсутствии синтаксических ошибок, можно вводить числовые значения исходных параметров и проводить расчеты.
Подпрограммы LabVIEW
Важным элементом программирования является использование подпрограмм, т.е законченных модулей, готовых решать конкретную типовую задачу в составе других более сложных программ. Такой модуль должен выполнять три функции: принять исходные данные, провести расчет и передать результаты в вызывающую программу.
Предположим, что рассмотренный расчет звена перелачи может использоваться в других задачах и для него необходимо сформировать подпрограмму.
Рассмотрим пример формирования пиктограммы, использование которой позволит организовать обмен информацией между разработанным программным модулем и любой вызывающей программой. Для редактирования исходной пиктограммы верхнего меню фронтальной панели необходимо правой кнопкой мыши открыть контекстное меню и выбрать режим Edit Icon.
При этом откроется окно простейшего графического редактора (рисунок 10.9). Палитра его, показанная слева, используется для изображения иконки.. После завершения редактирования необходимо нажать клавишу «OK» и перейти к формированию коннектора., т.е. условного клемника, клеммы которого распределены между входными приборами и выходными индикаторами фронтальной панели, которые участвуют в обмене данными с подпрограммой. Работа с ним начинается с выбора в контекстном меню режима Show Connektor.
При этом на месте пиктограммы открывается поле коннектора, разделенное на несколько прямоугольников-клем, количество которых определяется числом терминалов на фронтальной панели. Для распределения клем между терминалами используется «катушка», с помощью которой помечают терминал, а затем выбранную клему. Содержание шаблона необходимо запротоколировать, чтобы в дальнейшем при использовании не вспоминать закрепленные связи.
После этого программа запускается на проверку работы и затем записывается в файл по обычной схеме File → Save as…→ «Уникальное имя»
Рисунок 10.9. Редактирование иконки для подпрограммы
.Процесс использования созданной подпрограммы рассмотрим на примере
расчета напряжений магистральной линии при заданном напряжении U2, узловых мощностей P1, P2, Q1, Q2, и параметров линий (рисунок 10.10).
Рисунок 10.10. Схема сети
На рисунке 10.11 приведены панели с решением задачи и элемент вызова подпрограммы.
;
,
Рисунок 10.11. Использование подпрограммы
Математическая модель основана на расчете потока впервой линии и напряжений для двух последовательных линий:
;
Здесь дважды решается задача расчета звена передач, поэтому можно использовать созданную подпрограмму. Для вызова подпрограммы используется элемент палитры функций Select a VI , по которому открывается диалоговое окно для выбора сохраненного ранее файла и вставки его в диаграмму в качестве подпрограммы.
На фронтальной панели размещаются все задатчики и приборы индикаторы (для наглядности использованы стрелочные приборы). На панель не показаны значения Po и Qo. Что надо сделать для их вывода?
Итак, можно считать, что на этом закончилось лишь первое знакомство с «морем» LabVIEW , и мы только убедились в том, что оно теплое и ласковое.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Настоящее учебное пособие вводит первокурсника в интересный мир энергетики. В историческом плане отражено влияние открытий ученых-электротехников на развитие новых технологий и технический прогресс. Рассматриваются проблемы освоения энергоресурсов и разработки технологий получения, преобразования и передачи электроэнергии,
При изложении материала не ставилась задача подробного рассмотрения процессов и принципов работы и конструкций энергосилового оборудования. Эти вопросы будут предметом глубокого изучения в специальных дисциплинах в следующих семестрах.
Главная задача заключалась в формировании общих представлений об энергетике, как важнейшей отрасли и необходимости ее опережающего развитии, о роли её в жизни человека и общества. Кроме того, была поставлена задача адаптации студентов первого курса к организации учебного процесса в вузе и воспитанию навыков самостоятельной работы.
Библиографический список
1 Веников В.А., Путятин Е.В. Введение в специальность: Электрэнергетика: Учеб. для вузов/ В.А.Веников, Е.В. Путятин- М.: Высш. шк., 1988.-239 с.
2. Клушин Ю.А. Тепловые электрические станции: Введение в специальность. Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергоиздат, 1982.
3. Городов Р.В. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие / Р.В. Городов, В.Е. Губин, А.С.Матвеев. - 1-е изд. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 294 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
| ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 1.Этапы развития энергетики и электротехники | |
| 1.1.История развития электротехники. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 1.2. Развитие электроэнергетического образования в России. . . . . . . . . . . | |
| 1.3. Энергия, единицы измерения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 1.4. Способы и технологии получения энергии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 1.5. Первичные энергоресурсы и их запасы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 2. Состояние и прогнозы развития электроэнергетики России | |
| 2.1 Существующее состояние электроэнергетики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 2.2. Техническая политика развития электроэнергетики на период до 2030 г. | |
| 2.3. Общие направления развития генерирующих мощностей. . . . . . . . . . | |
| 3. Производство электроэнергии | |
| 3.1. Потребление и производство электроэнергии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 3.2. Основное оборудование электростанций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 4. Тепловые электрические станции | |
| 4.1. Технологическая схема преобразования энергии на ТЭС. . . . . . . . . . . | |
| 4.2. Основное оборудование блока ТЭС. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 4.3. Повышение КПД ТЭС. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 4.4. Проблемы экологии ТЭС. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 5. Гидравлические электрические станции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 6. Атомные электрические станции | |
| 6.1. Этапы освоения ядерной энергии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 6.2. АЭС на тепловых нейтронах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 6.3. Реакторы на быстрых нейтронах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 7. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии | |
| 7.1. Виды возобновляемой энергии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 7.2. Использование солнечной энергии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 7.3. Геотермальные электростанции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 7.4. Ветровая энергия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 7.5. Малые гидроэлектростанции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 7.6. Использование энергии биомассы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 7.7. Энергия мирового океана. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 8. Энергетические системы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 8.1. Этапы развития энергетики страны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 8.2. Основные понятия об электрической системе. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 9. Управление в энергосистемах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 10. Основы использования пакета LabVIEW | |
| 10.1. Структура языка LabVIEW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 10.2. Основы графического программирования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| 10.3. Подпрограммы LabVIEW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| ЗАКЛЮЧЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
| Библиографический список. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
1.