그래픽 기반 시스템 디자인 플랫폼 LabVIEW

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지난 26년 동안 전 세계 엔지니어들이 사용했다는 사실만으로 성능이 입증된 LabVIEW는 시스템의 효율적인 설계, 제어 및 테스트를 가능하게 해준다. 그래픽 기반 개발환경인 LabVIEW는 익스프레스 함수, 코드 생성 그리고 편한 디바이스와의 연결 같은 기능들을 통해 데이터 수집을 매우 편리하게 만들어준다. LabVIEW는 모든 측정 장비 및 설계 도구와의 연동이 가능하기 때문에 애플리케이션 투자에 대한 위험 없이 기존 시스템과 유기적으로 통합할 수 있다. 이 글을 통해서 LabVIEW와 활용사례에 대해 알아본다.

최근 몇 년 만 되돌아보더라도 다양한 변화들이 우리 생활에 영향을 끼쳐왔다. 현재는 시장에서 사물 인터넷의 효율성 향상을 위해 표준을 정의하려고 하는 이 시점이지만, 실제 사물인터넷의 시대는 이미 시작되었다고 할 수 있다. 현재는 인터넷 연결 장비의 수가 수십억 개에 불과하지만, 전문가들은 2020년 까지 5백억 개 이상에 달할 것이라고 추산한다.
이렇게 폭발적인 성장은 새로운 장비가 개발된다기보다는 기존의 장비가 진화하여 연결된 장비들이 네트워크에서 데이터를 공유하고 분석하는 형태가 될 것이다. 사물 인터넷은 훨씬 더 큰 규모의 거시 경제적 영향을 미치기도 한다. 전력 그리도, 운송 시스템 구조 모니터링, 착용 로봇 같은 시스템을 네트워크에 연결하면, 에너지 효율성은 크게 향상시키고, 한정된 자원을 균형 있게 배분하며, 더욱 안전한 운송 시스템과 인프라를 구축할 수 있다.
시대의 흐름에 따라, 1985년부터 엔지니어와 과학자들은 NI기술을 활용하여 분산 장비를 네트워크에 연결하고, 노드에서 지능적인 의사 결정을 할 수 있는 시스템을 구축해 왔다. NI 플랫폼 전략의 핵심은 엔지니어와 과학자들이 생산성 향상을 위해 특별히 설계한 LabVIEW 시스템 설계 소프트웨어이다.

LabVIEW 시스템 디자인 소프트웨어
LabVIEW는 그래픽 프로그래밍 언어를 그래픽으로 표현하여  엔지니어링 시스템을 간단하게 시각화하고, 생성하며, 코드화 할 수 있도록 지원하며, 아이디어의 직관적 구현, 테스트 시간 단축 및 수집한 데이터의 전략적 분석에 최적화된 솔루션이다. 또한 LabVIEW는 엔지니어링 및 과학 애플리케이션에 활용이 가능한 NI의 플랫폼 기반 방식의 설계부터 위젯의 상용화까지 전 개발과정에서 활용된다. LabVIEW는 스마트 머신 구축에서 네트워크 장비 품질 검증에 이르기까지 시스템 설계, 배포, 테스트하는 과정에 널리 사용되어 온 솔루션이다.

LabVIEW로 수행가능한 작업
LabVIEW 소프트웨어를 모듈형의 재구성 가능한 하드웨어와 함께 사용하면, 복잡한 과정 없이 정해진 시간과 예산 내에서 측정 및 컨트롤 시스템을 구축할 수 있다.

·간단해진 개발
NI LabVIEW 환경을 사용하면 모든 측정 또는 컨트롤 시스템을 대폭 단축된 시간에 구축할 수 있다. 기타 범용 툴과 달리 LabVIEW는 모든 하드웨어를 다양한 분석 및 신호 처리 라이브러리와 통합하며, 직접 설정 가능한 그래픽 기반 사용자 인터페이스를 제공한다. 또한, LabVIEW를 사용하면 가장 최신의 고급 기술을 사용하는 플랫폼으로 시스템을 배포할 수 있다.
LabVIEW는 텍스트 기반 언어와 달리 로우레벨의 복합성을 간략화하고 필요한 모든 기술을 일관적인 단일 개발 환경에 통합하여 생산성을 증대시킨다. 일관적인 환경에서 프로그래밍을 진행하면 다양한 툴을 전문적으로 익힐 필요 없이, 시스템의 모든 요소가 긴밀하게 함께 작동한다는 것을 확인할 수 있다.
LabVIEW는 NI 시스템 디자인 플랫폼의 핵심인 만큼 플랫폼 방식을 채택하면 요구사항의 변화에 맞게 애플리케이션을 효율적으로 확장할 수 있다. 소프트웨어와 하드웨어가 통합된 플랫폼의 특징으로 인해, 시스템에 필요한 모든 기술, I/O, 연산 및 모델을 편리하게 시각화 처리하고 구현할 수 있다. LabVIEW 내에서 최신 기술과 함께 타 프로그래밍 방식을 사용하여 시스템의 작동 방식을 기술하고, 그 후 시스템 실행을 위한 최적의 타겟으로 컴파일할 수 있다. 따라서 시스템의 디자인 뿐 아니라 실행까지도 신속하게 반복할 수 있다.

·다양한 하드웨어 통합
NI LabVIEW 시스템 디자인 소프트웨어는 거의 모든 하드웨어를 단일 환경에서 통합하며, 편리한 기능과 모든 하드웨어에서 일관적인 프로그래밍 프레임워크를 제공하여 개발 시간을 단축시킨다. LabVIEW를 사용하여 독립형 계측기, 모듈형 플랫폼 등 모든 하드웨어에 연결하고, 데이터를 수집, 분석 및 표현하는 방법도 있다.
LabVIEW를 사용하면 하나의 개발 환경에서 모든 측정 및 컨트롤 하드웨어를 사용할 수 있는데, 특히 여러 종류의 계측기, 버스 및 센서와 긴밀하게 통합된다. 예를 들어, LabVIEW는 다양한 데이터 수집 디바이스, 박스형 계측기, 모듈형 계측기 및 FPGA와 통합이 가능하다. LabVIEW는 NI의 모든 하드웨어를 위한 고급 드라이버를 제공하며, NI Instrument Driver Network는 타사 계측기에 연결하기 위한 10,000개 이상의 인스트루먼트 드라이버를 제공한다.

·직관적인 개발 인터페이스
모든 테스트, 측정 또는 컨트롤 시스템에서 수집된 데이터를 확인하는 기능은 없어서는 안된다. NI의 LabVIEW 소프트웨어를 사용하면 데이터 시각화 처리와 연산자 입력을 위한 사용자 인터페이스를 신속하게 개발할 수 있으며 그 중에는 그래픽 기반의 사용자 인터페이스를 직접 설정하여 모든 측정 및 컨트롤 애플리케이션에 추가하는 방법이 있다.
엔지니어링 및 과학 기술 데이터 전용으로 개발된 LabVIEW는 마우스로 드래그 앤 드롭할 수 있는 컨트롤과 인디케이터 모음을 제공한다. 따라서, 애플리케이션을 위한 사용자 인터페이스를 신속하게 직접 설정할 수 있다. 사용자가 정의한 유연한 인터페이스를 사용하면, 중요한 연산자 입력이 가능하며 리얼타임 데이터를 효율적으로 확인할 수 있고 기존의 프로그래밍 환경을 사용할 때 보다 짧은 시간 내에 분석 결과를 시각적으로 표현할 수 있다.

LabVIEW의 응용 범위
·데이터 수집 및 장비 컨트롤

NI LabVIEW는 NI 및 타사 데이터 수집 하드웨어와 뛰어난 통합, 신호 처리 라이브러리 및 측정 데이터 시각화 처리를 위한 사용자 인터페이스 컨트롤을 제공한다. LabVIEW를 사용하여 측정 시스템을 더욱 신속하게 개발하고, 여러 측정을 자동화하며, 데이터를 기반으로 결정을 수행할 수 있다.
LabVIEW는 장비 컨트롤을 손쉽게 할 수 있도록 다양한 템플릿과 샘플 프로젝트가 포함되어 있어 프로젝트 개발을 처음부터 시작할 필요가 없다. 따라 하기 쉬운 마법사와 도구로 수집, 설정, 디버깅 및 교정을 수행하면 단 몇 분 내에 측정 결과를 얻을 수 있다. 또한 LabVIEW는 수 천 종류의 NI 및 타사 측정 디바이스와 연결이 가능하여 폭넓은 연결성 뿐 아니라 아이디어를 공유할 수 있는 글로벌 커뮤니티를 통해, 측정과 관련된 다양한 문제를 보다 신속하고 유연하게 해결할 수 있도록 정보를 제공한다.·자동화 테스트

LabVIEW는 테스트 소프트웨어를 신속하게 개발하기 위해 필요한 도구를 제공하는 시스템 디자인 소프트웨어인 만큼 기존 박스형 계측기부터 소프트웨어로 정의한 PXI 모듈형 계측기까지 다양한 계측기와 통합이 가능하다.
또한 까다로운 시스템 요구사항도 충족시키므로 거의 모든 측정을 수집할 수 있으며, 재구성 가능한 하드웨어와 LabVIEW 시스템 디자인 소프트웨어를 통합하면, 거의 모든 자동화 테스트 시스템을 보다 신속하고 확실하게 구축할 수 있다.
NI LabVIEW 그래픽 기반 개발 환경을 사용하면 텍스트 라인을 작성할 필요없이 그래픽 아이콘을 드래그 앤 드롭하여 테스트 소프트웨어를 개발할 수 있어 기존 프로그래밍 언어를 사용하면 몇 주가 걸리는 프로그램을 LabVIEW를 사용하면 프로그래밍 경험 없이도 단 몇 시간 만에 완성할 수 있다. ·교육 및 연구 분야

LabVIEW는 실습 위주의 강의, 연구 애플리케이션 개선 및 차세대 인재 양성을 위해 전 세계 대학에서 사용하는 그래픽 기반 프로그래밍 환경이기도 하다. 수업에서 이론과 실제 애플리케이션을 연계하는 일은 그리 쉽지 않지만 LabVIEW를 사용하면 직관적인 데이터흐름 프로그래밍으로 복합적인 문제를 해결하고 다양한 하드웨어를 통합하며 측정된 신호와 시뮬레이션 데이터를 비교할 수 있다. 따라서 학생들은 개념 학습, 애플리케이션을 통한 이론 조사, 디자인 모델 적용에 더 많은 시간을 투자할 수 있으며 툴 학습 시간을 최소화할 수 있다.·임베디드 디자인 및 프로토타입

LabVIEW는 수 백개의 라이브러리가 내장되어 있고, 상용 하드웨어와의 통합이 뛰어나며, 다양한 프로그래밍 방식 (그래픽 기반 개발, .m 파일 스크립트, ANSI C 및 HDL 코드로의 연결 등)을 통합한다. 의료기기 개발자와 복합 로봇 개발자 등 다양한 분야의 사용자들은 임베디드 컨트롤 및 모니터링 시스템에 LabVIEW를 사용하여 제품의 시장 출시시기를 단축하고 전체 비용을 절감시킬 수 있다.
LabVIEW 그래픽 기반 프로그래밍 방식을 사용하여 단기간에 임베디드 시스템을 구축한다면 단일 환경에서 표준 PC, 리얼타임 CPU, FPGA용 코드를 개발할 수 있다. LabVIEW를 사용하여 임베디드 C, HDL 코드, .m 파일 스크립트 및 기타 IP를 통합할 수 있으므로, 처음부터 임베디드 시스템을 제작할 필요가 없다. IP 통합 노드를 사용하여 표준 Xilinx CORE Generator 라이브러리를 가져올 수도 있다.
또한 리얼타임 CPU, 재구성가능한 FPGA 및 100개 이상의 핫스왑이 가능한 I/O 모듈을 제공하는 NI Single-Board RIO와 CompactRIO 등의 다양한 임베디드 하드웨어 플랫폼을 타겟팅하여, 프로토타이핑 과정 동안 하드웨어를 신속하게 추가하거나 재설정하고, 여러 프로젝트에 하드웨어를 재사용하며, 견고하거나 비용 최적화된 배포 타겟에 최종 코드를 이식할 수 있다.·산업 자동화 및 컨트롤

LabVIEW를 사용하면 원하는 버스를 통해 독립형 계측기의 데이터를 수집할 수 있으며, 데이터 처리 및 데이터 시각화 처리를 위한 종합 라이브러리기 제공된다. 타사 계측기를 자동화하기 위해 LabVIEW 소프트웨어와 IDNet 계측기 특정 드라이버를 통합하면, 변화하는 요구사항에 따라 프로그래밍하고 재설정할 수 있는 재사용가능한 측정 솔루션을 완성할 수 있다.
LabVIEW는 변화하는 시스템 요구사항에 따라 확장할 수 있는 현대식 애플리케이션을 구축하는데 필요한 수집, 분석, 보고서 생성 및 디스플레이 기능을 제공한다. 자료제공 | National Instruments(www.ni.com)