SyBench : 500 voies de mesure pour un banc d'essai de propulseurs pour engins aéronautiques

Author(s):
Alain Sauvage - Clemessy S.A.

Industry:
Aerospace/Avionics

Products:
Data Acquisition, Signal Conditioning, PXI/CompactPCI, LabVIEW, Multifunction DAQ, Real-Time

The Challenge:
Automatiser un banc d’essai de propulseurs pour engins aéronautiques comprenant plus de 500 voies de mesures.

The Solution:
Mettre en place une architecture intégrant le contrôle/commande, l’acquisition des mesures à base de PXI et de SCXI et une base de données d'essais.

Le département Aéronautique & Spatial de Clemessy, basé à Mulhouse, a développé SyBench, une architecture conçue pour l’automatisation des moyens d’essais. SyBench a été utilisé pour automatiser un banc d'essai de propulseurs pour engins aéronautiques chez Bayern-Chemie en Bavière, société du groupe EADS. Pour ce projet, Clemessy a étudié une solution architecturée autour de différents systèmes fortement couplés entre eux, sur la base de produits standards et leaders du marché pour limiter les développements spécifiques et pérenniser la maintenance.

Base de données SyBench
Une base de données relationnelle locale centralise l'ensemble des informations nécessaires à la réalisation des essais. Tous les paramètres, aussi bien de configuration du système, que ceux nécessaires pour la calibration des voies de mesure et la définition des essais, sont saisis via une interface homme-machine unique développée en langage Delphi et ActiveX spécifiques. Ainsi, les différents modules de SyBench ont leurs données de configuration initialisées de manière centralisée et cohérente. Le traitement des données après acquisition s'opère sous LabVIEW via cinq postes client sur réseau qui accèdent aux fichiers des mesures.

Nous avons retenu le système d'acquisition de National Instruments pour les raisons suivantes :
1. Programmation en LabVIEW (acquisition et traitement de données)
2. Performances du système (modules 6070E et multiplexage SCXI)
3. Couplage avec le système VME via le bus MXI-2

Mesure
Le système de mesure conditionne et acquiert environ 520 voies de mesures. L’architecture retenue est basée sur du matériel de conditionnement SCXI et des modules d'acquisition PXI.
Deux châssis PXI avec CPU8056B se répartissent les acquisitions basse et haute fréquences et sont couplés au système VME via un bus MXI-2.

Acquisitions haute fréquence
36 voies (jauges de contrainte, capteurs piézo-électriques...) sont conditionnées et acquises à 60 kHz par voie. Les mesures sont filtrées (SCXI-1141) avant leur acquisition via des cartes PXI-6070E à 1,25 Méch./s.

Acquisitions basse fréquence
480 voies (thermocouples, jauges de contrainte, pressions, débits, etc. ) connectées à des conditionneurs SCXI-1102,1120 et 1141 sont acquises en mode multiplexé via 3 bus SCXI à 333 Kéch./s. Chaque bus est affecté à une fréquence d'échantillonnage (100-200 et 2000 Hz) et piloté par une carte d'acquisition PXI-6070E. On tire ainsi parti des possibilités de multiplexage du SCXI notamment dans la réduction du nombre de modules d'acquisition.

Contrôle/commande
La partie contrôle-commande englobe la supervision des essais via le superviseur WinCC ainsi que le contrôle en temps réel des essais effectués par un calculateur VME opérant sous l'OS temps réel VxWorks. La séquence d'essai est décrite dans un langage graphique accessible à l'exploitant avec le softlogic ISaGRAF qui permet également la description de la partie opérative pour une validation du programme de commande en mode simulé.
Les données acquises par un programme LabVIEW sont transmises en temps réel par la liaison MXI-2 au système de contrôle du banc pour la surveillance des alarmes, le contrôle du processus d’essai et les régulations du modèle de simulation de vol de l'engin. Le calculateur temps réel vient lire toutes les cinq ms les dernières données acquises et effectue les traitements dans un cycle de cinq ms également. Un second processeur exécute en temps réel le modèle de simulation de vol du propulseur testé.

Résultats
Le projet a été développé en 14 mois par une équipe de six personnes. La chaîne d’acquisition permet de garantir une précision absolue à 10-3 et de rafraîchir la base de données temps réel du contrôle/commande avec un déterminisme respectant le cycle de cinq ms imposé.
Via les interfaces de programmation graphiques telles que LabVIEW et ISaGRAF, le client possède une réelle autonomie dans le développement de son application.
L’architecture SyBench permet l’exploitation complète du processus d’essai (préparation et conduite des essais, exploitation des données) et constitue aujourd’hui une plate-forme générique reconduite sur d’autres projets.

Février 2001

Author Information:
For more information on this Case Study, contact:
Alain Sauvage
Clemessy S.A.
18 rue de Thann BP 2499
Mulhouse CEDEX 68057
France
Tel: 03 89 32 30 54
a.sauvage@clemessy.fr

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