Vers l’industrie 4.0, l’utilisation de LabVIEW et du matériel CompactRIO
Le défi
Réaliser un système connecté et modulaire permettant l’ajout de fonctionnalités (ajouts de nouveaux types d’essais, couplage des baies…) dans leur baie de supervision pour des essais présents et futurs du CETIM.
Notre solution
Utiliser l’environnement de développement LabVIEW et l’automate CompactRIO en utilisant la méthode de communication des Network Streams développée par National Instruments pour répondre au besoin de couplage des systèmes d’acquisitions.
Le pôle Technique des Fluides et Ecoulement (TFE) du Centre technique des industries mécaniques (Cetim) situé dans la région nantaise, joue un rôle essentiel dans la qualification de système hydraulique. Dans un contexte de plus en plus ouvert au niveau européen et international, le Cetim s’oriente vers des programmes de recherche technologique et organisationnelle. Ces programmes ne peuvent se mettre en place sans outils adéquats et une mise à niveau de leur moyen de tests. Le Cetim a sélectionné Phalanx, afin d’apporter une expertise dans le domaine de l’acquisition, du contrôle et du test pour réaliser une baie de contrôle et commande sur-mesure intégrant matériel d’acquisition et génération, ainsi que du logiciel pour la supervision de leurs différents types d’essai.
Une solution au service de l’industrie du futur
Dans une publication de Thibault Bidet-Mayer publié le 12 septembre 2016 dans La Fabrique de l’industrie appelé « L’industrie du futur : une compétition mondiale », il est écrit « Le digital […] conduit les industriels à repenser leurs modèles d’affaires afin de mettre le client au centre de leur stratégie, en l’associant aux étapes de conception, en perfectionnant leur offre grâce au big data ou en élargissant les offres de produit à des solutions ou des services».
Cette approche a été adoptée par le service TFE du Cetim de Nantes afin de rénover leur parc de baie d’acquisition, outils de travail indispensables pour la génération de rapports d’essais pour leurs clients et leur offrir ainsi le meilleur outil pour tester leur système hydraulique. Cette approche ne s’arrête pas à ce niveau.
La mise en place d’une solution National Instruments pour la partie matérielle d’acquisition et l’utilisation de l’environnement de développement LabVIEW, nous a permis de sortir une application à la hauteur des exigences actuelles et futures en terme d’industrie 4.0.
Une IHM simplifiée et moderne pour une application épurée
Le logiciel développé est basé sur une ancienne version programmée sous VBA. Son interface pouvait varier d’un type d’essai à un autre. Phalanx a pris la décision de garder une interface globale identique indépendant du type d’essai. Cette standardisation du parc logiciel réduit les coûts de formation des techniciens. L’utilisateur a accès à plusieurs panneaux accessibles via un menu sous forme d’icône. Au lancement du logiciel, l’utilisateur a le choix entre plusieurs types d’essai : Pompe, Robinet, Soupape, Turbine, Appareils déprimogènes, etc…. Selon le choix sélectionné, le logiciel offre un paramétrage et une supervision spécifique.
Le nombre de contrôles et indicateurs a été revu à la baisse afin de garantir une IHM épurée et éviter les informations non nécessaires. Grâce à l’utilisation d’outils d’interpolation et de filtrage présent dans LabVIEW et notre expertise dans le traitement de signaux, nous avons pu mettre en place des interpolations de courbes lissées facilitant la lecture de courbe pour les utilisateurs. Ce lissage a été réussi grâce à l’utilisation de la méthode « backward filter » et « forward filter » permettant de lisser la courbe tout en annulant le déphasage engendré par le filtrage (cf. Figure 2).
Le choix matériel, une réponse à leur besoin futur
Lors de la phase de pré-étude de leur projet, il a été spécifié que le nombre de voies d’acquisition et de génération pouvaient varier d’un essai à un autre et que ce nombre risquait d’augmenter fortement pour des essais spécifiques. Nous avons donc opté la mise en place dans une baie d’un compactRIO maître 9037 et de deux châssis d’extension 9149. Vous pouvez voir le nombre de connecteurs disponibles en face-avant de la baie sur l’image.
Sur une baie, nous faisons l’acquisition de :
32 voies courant 4/20mA via l’utilisation de modules NI 9203
12 voies d’accélération via l’utilisation de modules NI 9232
12 voies de tension ±10V via l’utilisation d’un module NI 9220
8 voies RTD PT100 via l’utilisation d’un module NI 9216
15 voies thermocouple via l’utilisation d’un module NI 9213
Nous disposons également des voies de génération suivantes :
28 voies relais SPST via l’utilisation de modules NI 9482
8 voies courant 4/20mA via l’utilisation de modules NI 9265
16 voies de tension ±10V via l’utilisation d’un module NI 9264
Ce nombre important suffit à la plupart de leurs essais, cependant, dans le futur, des essais spécifiques peuvent nécessiter d’augmenter ce nombre d’où le besoin d’avoir un matériel pouvant facilement se chaîner. Nous avons opté pour une solution utilisant les Network Streams afin de détecter quels CompactRIO sont branchés sur le réseau local. Chaque CompactRIO de chaque baie ayant une adresse IP différente détecte les baies chaînées. L’utilisation des Network Streams facilitent la programmation et nous a permis de coder en un temps raisonnable cette fonctionnalité.
Le matériel choisi répond à un autre besoin, la connectivité à du matériel via WIFI. Le CompactRIO choisi peut se connecter via WIFI à un réseau, nous pouvons donc récupérer des données sur des capteurs connectés.
Conclusion et perspectives
Ainsi, l’utilisation des solutions National Instruments, matériel et logiciel, nous a permis de relever le défi de l’industrie du futur au sein du Cetim.
Le Cetim, acteur de l’industrie du futur, souhaite mettre leur client au cœur de leurs projets en offrant la possibilité d’accéder à une visualisation des essais en cours sur leur matériel. Pour ce faire, Phalanx utilise la technologie Web Module de LabVIEW NXG permettant de concevoir des interfaces utilisateurs web sécurisées.
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