L’objectif
Rénover le système d’acquisition de données afin d’offrir une plus grande flexibilité dans l’utilisation du moyen d’essais
La solution
Utiliser une architecture distribuée de valises de mesure dans lesquelles nous avons intégré des systèmes CompactRIO de National Instruments. Centraliser les données au niveau du PC superviseur, en utilisant le logiciel VASCO standard ainsi que des développements spécifiques. Les clients de la Soufflerie peuvent se connecter sur le superviseur afin de visualiser les données du véhicule.
Les valises de mesure permettent de récupérer les données analogiques et bus numériques des véhicules.
L’architecture distribuée permet une grande modularité.
"Cette architecture, à base CompactRIO, permet d’acquérir simultanément jusqu’à 750 voies en essai."
La Soufflerie Climatique d’Ile de France (http://www.soufflerie-climatique.fr/) met à disposition de ses clients (principalement dans le secteur automobile) une veine d’essai dans laquelle certaines caractéristiques des véhicules peuvent être testées (refroidissement, chauffage, aéraulique …).
La nécessité d’augmenter le nombre de voies de mesure et leur fréquence d’acquisition, l’intégration de voies numériques, et la mise à jour matérielle et logicielle ont motivé la conception et la mise en œuvre d’un nouveau système de mesure.
Quatre valises de mesure pour une modularité maximale
Les essais réalisés peuvent nécessiter un nombre de voies très variable et lorsqu’une voiture est en essai, celle de l’essai suivant doit pouvoir être préparée et instrumentée, ce qui permet de gagner du temps. Le matériel d’acquisition devant donc être très adaptable, la solution retenue est d’avoir un système d’acquisition distribué composé d’un système fixe dans la salle de supervision et de quatre systèmes mobiles indépendants destinés au véhicule.
Ces systèmes devant être fréquemment déplacés, nous avons décidé de les intégrer dans des valises industrielles et étanches, ce qui permet également un rangement aisé, par exemple dans le coffre du véhicule. En fonction du nombre de voies nécessaires à l’essai et au suivant, il est possible d’utiliser de une à quatre valises pour instrumenter les véhicules. Les valises de mesure ont été conçues et intégrées par Nérys.
A l’intérieur des valises, les borniers des modules d’acquisition sont câblés sur des connecteurs situés sur les flancs des valises. Des torons de câbles sont connectés sur les valises et à leur autre extrémité aux capteurs thermocouple, aux sorties tension des appareils ou à la prise diagnostique du véhicule pour la communication numérique.
Nous avons choisi d’utiliser des CompactRIO, pour leur autonomie. Il y en a donc un dans la salle de supervision et un dans chacune des quatre valises.
Un grand nombre de mesures de tension, de température et numériques
Le CompactRIO de la baie comporte 64 entrées tension. Chaque valise permet l’acquisition de 16 voies tension et 64 voies thermocouple type K. Par ailleurs, deux des quatre valises sont équipées de cartes permettant de récupérer les informations qui circulent sur le bus du véhicule, suivant le protocole normalisé OBD 2 (92 voies) ou via un fichier de type DBC (jusqu’à 250 voies). Le PC de supervision doit également récupérer, via une DLL, une vingtaine de données provenant d’un autre équipement. De plus, en fonction de l’essai à réaliser, il peut être nécessaire de définir des voies de calcul : puissance, vitesse, rendement … Cette architecture, à base CompactRIO, permet d’acquérir simultanément jusqu’à 750 voies en essai.
L’acquisition tension est réalisée à 100 Hz, et les acquisitions température et DLL à 2 Hz. Les voies numériques sont également acquises à 2 Hz, mais la fréquence de communication sur le bus CAN rapide est de 500 kHz.
La plage de tension en entrée est de 0 à 300 V (prévue pour les véhicules électriques). Des modules 9206 ont été sélectionnés pour leur précision et un pont diviseur de tension est placé en amont de chaque voie de chaque carte. Les ponts diviseurs ont été regroupés sur un circuit imprimé et comportent chacun un interrupteur pour activer ou non le pont, ce qui permet une plus grande flexibilité du système par rapport aux signaux d’entrée. Pour les signaux à 300 V, un pont diviseur supplémentaire est à connecter à l’extérieur de la valise.
De multiples PCs : configuration, supervision, suivi et post traitement
Pour ce qui est de l’architecture logicielle, la suite logicielle VASCO, intégralement développée par Nérys sous LabVIEW, est mise en œuvre.
La configuration d’un essai est généralement réalisée en atelier lors de la préparation et de l’instrumentation du véhicule. Elle est cependant accessible à tout PC du réseau sur lequel VASCO est installé.
L’essai est géré par le PC fixe de supervision (équipé de deux écrans pour le confort d’utilisation) mais peut également l’être du PC portable (si des essais doivent être réalisés chez un client par exemple). Un poste de suivi client permet de suivre l’essai en temps réel. Cela est également possible avec le PC portable, configuré de manière adéquate, pour suivre l’essai depuis l’intérieur du véhicule par exemple.
Dans un souci de confidentialité des données, le poste de suivi client n’a accès qu’aux données relatives à l’essai en cours et aux informations auxquelles le superviseur l’a autorisé. A la fin de l’essai, une boîte de dialogue permet d’effacer ou non l’ensemble des données VASCO enregistrées au cours de l’essai.
Concernant l’acquisition centralisée des données, le principe est le suivant : chaque CompactRIO est connecté au réseau banc et écrit dans des variables partagées qui sont lues par le programme qui est exécuté sur le PC de supervision. Il n’y a pas de synchronisation entre les CompactRIO, c’est l’horodatage du PC qui est utilisé. Certaines parties du code développé pour les CompactRIO ont été déportées sur le FPGA.
Un essai est cadencé par différentes séquences composées d’agencements et de points de fonctionnement. Il est possible d’en valider un, d’en ajouter, d’en supprimer ou d’en modifier pendant l’essai.
Plusieurs types d’enregistrements
Au lancement d’un essai les paramètres équipement spécifiques (nom du client, référence du véhicule, modèle …) sont automatiquement enregistrés.
Les données sont enregistrées sous plusieurs types de fichiers : les données brutes acquises, les données moyennées sur une seconde, les points de fonctionnement (enregistrement d’une unique valeur moyennée par voie à un moment précis) et le fichier servant au rafraichissement des données affichées sur une page web sécurisée.
Au cours de l’essai, si l’enregistrement est en cours, l’utilisateur a la possibilité de noter des événements qu’il aurait remarqué, et qui sont ensuite intégrées dans le fichier de données résultat.
Après un essai, si des voies de calculs sont modifiées dans la configuration, il est possible de recalculer les voies en question. Il est également possible, en passant par un exécutable, de fusionner plusieurs fichiers de données ensemble.
Importance de la gestion des défauts
Le nombre de voies utilisées au cours d’un essai pouvant être relativement important, une fonction permet de remplacer les données d’une voie défectueuse par celles d’une voie dont les données sont correctes. Cela s’avère utile par exemple lorsqu’il y a un fil brisé sur un thermocouple, et que cette valeur (qui est alors la plage haute de mesure du thermocouple et non pas la valeur réelle) est un paramètre d’entrée d’un calcul.
L’état de la connexion entre le PC de supervision et les CompactRIO est affiché dans une fenêtre qui apparaît automatiquement si une perte de connexion est survenue.
Si, au cours de l’essai, une voie passe en alarme, des indicateurs lumineux en informent les utilisateurs.
Ces informations mises à jour en temps réel permettent aux utilisateurs de réagir rapidement.
Une architecture flexible et adaptable aux besoins des clients
L’utilisation de cette architecture modulaire permet d’adapter l’essai aux besoins propres à chaque client tout en préparant l’essai également spécifique du client suivant.
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