Florent DUVINAGE, Chef de projet, Nérys
L’objectif
Rénover quatre bancs d’essais d’alternateurs et d’alterno-démarreurs avec une solution homogène permettant de configurer les essais, d’exécuter des procédures automatique, d’acquérir de manière synchronisée des données analogiques et des bus de communication numérique, et de réaliser du post traitement sur les données enregistrées.
La solution
Utiliser deux PC et deux châssis PXI associés au système de conditionnement de signaux SCXI, avec la mise en œuvre de la suite logicielle VASCO standard et le développement d’interfaces et de fonctionnalités spécifiques.
Les quatre bancs d'essais devaient être harmonisés en termes de logiciel et intégrer des communications numériques.
Le laboratoire électrique et thermique de Valeo dispose de bancs d'essais qui permettent de tester des alternateurs et alterno-démarreurs. Les logiciels de contrôle de ces bancs d'essais étant tous différents et n’intégrant pas les voies numériques, un autre PC était nécessaire, et la corrélation des données consommait beaucoup de temps. Valeo a donc fait appel aux services d’ingénierie de la société Nérys afin d’harmoniser les logiciels utilisés sur les quatre bancs pour ne plus en avoir qu’un seul, d’avoir une acquisition synchronisée de toutes les données et la possibilité d’interchanger les procédures automatiques (les scénarios) entre les bancs.
Près de 200 entrées / sorties analogiques et numériques
Concernant la partie acquisition, les bancs rénovés intègrent de 1 à 3 châssis SCXI incluant globalement jusqu’à 40 entrées tension (à 1 kHz ou 10 kHz), 40 entrées thermocouple type K (à 10 Hz ou 1 kHz), 10 entrées TOR et 3 entrées fréquence. Côté génération, les bancs rénovés incluent jusqu’à 12 sorties analogiques, 7 sorties numériques (communication série RS-232), 30 sorties TOR, 20 voies de calcul et 35 voies opérateur.
Les voies contrôlées via une sortie numérique RS-232 sont l’enceinte climatique, le variateur de vitesse du moteur et l’analyseur de puissance.
De plus, chaque banc est équipé pour acquérir et générer des signaux de type PWM, les deux paramètres variables étant le rapport cyclique et la fréquence.
Pour l’un des quatre bancs d'essai, le remplacement des deux anciennes baies était nécessaire. Une nouvelle baie de contrôle commande a donc été conçue, installée et mise en service par Nérys. Pour les trois autres bancs d'essais, les baies incluant le matériel National Instruments ont été gardées en l’état. Seuls de nouveaux contrôleurs PXI et PC ont été installés et le matériel nécessaire aux communications numériques a été ajouté.
Communication bidirectionnelle en CAN, LIN et BSD2
Plusieurs communications numériques bidirectionnelles ont été mises en œuvre. Tout d’abord avec l’appareil testé, qui peut communiquer suivant le protocole CAN (de 250 kHz à 1 MHz), LIN (de 9600 à 19200 bits/s) ou BSD2 (de 1200 à 4800 bits/s). Les communications CAN et LIN sont basées sur l’utilisation de matériel National Instruments et, d’un point de vue logiciel, s’appuient sur le fichier de type DBC qui contient le paramétrage des trames émises et reçues sur le bus numérique et également leur nombre (dépendant de l’appareil sous test mais pouvant atteindre 140 voies). Pour les systèmes communiquant en BSD2 (31 entrées et 16 sorties), un boitier tiers est utilisé et une application spécifique, développée par Valeo avec l’environnement LabWindows/CVI de programmation en C, a été adaptée par Nérys de manière à communiquer avec le module VASCO-Essai par l’intermédiaire de DLLs.
Le PC, ou le PXI, est toujours maître, et l’appareil sous test esclave. Un boitier d’interconnexion permet de relier un autre PC sur lequel la suite logicielle Vector est installée et qui peut être configuré en espion.
Une suite logicielle commune
La suite logicielle VASCO, intégralement développée par Nérys sous LabVIEW, est mise en œuvre sur les quatre bancs d'essais, ce qui permet d’utiliser des fonctions standard rigoureusement identiques. Les différences entres les applications de chaque banc d'essai se situent dans la configuration des voies liées au matériel d’acquisition et de génération et de l’interface spécifique à chaque banc d'essai. Cependant, les noms des voies sont identiques d’un banc d'essai à l’autre, ce qui permet d’interchanger les scénarios entre les différents bancs d'essais.
Côté configuration de l’essai, le projet a nécessité l’intégration de voies numériques paramétrées dans des fichiers DBC. Cela a été réalisé sous LabVIEW et est utilisé par le module VASCO Configuration par l’intermédiaire d’une DLL.
Coté Essai, les tâches d’acquisition et de génération analogiques et numériques sont synchronisées. Les développements spécifiques concernent les interfaces (une par banc d'essai) ainsi que les drivers permettant le pilotage des éléments de chaque banc d'essais et les communications numériques. Un essai peut être exécuté en entrant manuellement les consignes ou, à l’inverse, en exécutant un scénario qui enchaine des instructions élémentaires. Les scénarios permettent donc d’automatiser les essais et représentent un gain de temps non négligeable (sans compter les essais réalisés la nuit). Certains essais font appel à une vingtaine de sous-scénarios qui comptent de 50 à 500 lignes. Un logiciel dédié de la suite logicielle VASCO permet de vérifier l’intégrité et la cohérence du contenu de chaque scénario.
Plusieurs régulations en parallèle
Au cours d’un essai, afin de mettre en évidence les paramètres de l’appareil testé, il est généralement nécessaire de réguler l’alimentation et la charge électrique en tension et en courant. Les régulations en courant sont réalisées grâce à l’utilisation de boucles PID et s’exécutent en parallèle.
Le moteur étant relié à l’appareil sous test par l’intermédiaire d’une courroie, du glissement est généré. Il est compensé par une régulation spécifique.
Concernant les deux bancs d'essais d’alterno-démarreurs, un phénomène oscillatoire apparaît dans certaines conditions. Afin de le compenser, Nérys a conçu et mis au point un boitier spécifique incluant entre autres une carte microcontrôleur (programmée en langage type C) permettant un temps de réponse inférieur à 10 ms.
Enregistrement et post-traitement des données
Les données sont enregistrées sous différents formats : les données brutes, les données moyennées sur 100 ms (éventuellement avec données ante mortem) et les points de fonctionnement qui enregistrent une valeur moyennée au moment où l’enregistrement est déclenché.
Lorsque les enregistrements de l’essai sont terminés, une fonction spécifique permet de convertir les fichiers de mesures au format TDMS en un ou plusieurs fichiers Excel.
Le module Vasco Exploitation est ensuite utilisé afin d’analyser les données de l’essai, de les enregistrer sous un format Excel et également sous formes d’images qui permettent d’alimenter le rapport final de l’essai.
Une application personnalisée répondant aux besoins
Les quatre bancs d'essais sont aujourd’hui livrés et utilisés dans le cadre d’une exploitation normale. Les échanges réguliers avec l’équipe de Valeo et la prise en compte de leurs remarques nous ont permis de personnaliser le pilotage des équipements ainsi que l’application afin qu’elle réponde à leurs attentes.
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