Rénovation du système de pilotage de 12 bancs d'essais chez MTT MoteurTest

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"Le choix du matériel CompactRIO a permis d’avoir, pour un coût assez faible, un système capable de regrouper un grand nombre de voies de natures différentes ainsi qu’une capacité de calcul embarquée."

- , EMC

The Challenge:
Concevoir un système d’acquisition et de pilotage de bancs d’essais permettant de répondre aux besoins actuels et à venir des essais d’endurance de moteurs à combustion interne.

The Solution:
Centraliser l’acquisition sur un système CompactRIO regroupant une centaine de voies de mesure. Un ordinateur de bureau s’exécutant sous NI LabVIEW Real-Time réunit les informations provenant de tous les éléments du banc et déroule la procédure d’essais.

Author(s):
- EMC

MTT MoteurTest est un centre technique spécialisé dans les essais de caractérisation et d’endurance de moteurs à combustion interne pour les applications automobiles, industrielles, poids lourds, nautiques et aéronautiques. Il dispose de douze bancs d’essais qui permettent de réaliser toutes les gammes d’essais de ses clients tout en étant standardisés au maximum pour des raisons de flexibilité et de maintenance.

Il est en outre partenaire de la société EMC qui dispose d’un service spécialisé dans la spécification et la réalisation de systèmes de pilotage de moyens d’essais et qui a été sollicitée pour concevoir le nouveau système de pilotage des bancs d’essais.

Un système de pilotage vieillissant

Le pilotage des bancs était auparavant réalisé sous Windows et LabVIEW 7.1 avec des boîtiers d’acquisition fonctionnant à une fréquence de 1 Hz et dotés de 50 voies maximum. Les moteurs thermiques évoluant pour répondre aux nouvelles normes d’émission de polluants, le système de pilotage était devenu obsolète tant au niveau des fréquences de pilotage et d’acquisition qu’au niveau du nombre et de la nature des voies disponibles.

Un cahier des charges contraignant

Le nouveau système d’acquisition doit permettre de procéder à des acquisitions à une fréquence de 100 Hz de tous les types de signaux présents sur le banc, tout en restant compact pour pouvoir être installé au plus près de l’instrumentation de manière à améliorer la qualité des signaux.

L'une des activités principales des bancs étant les essais d’endurance, le système doit également être fiable pour pouvoir fonctionner sans intervention humaine plusieurs jours d’affilée.

Comme le secteur automobile est très concurrentiel, il était également nécessaire de penser le nouveau système de manière à limiter l’investissement initial sans compromettre les possibilités d’évolution et en prenant en compte le coût de ses évolutions.

Une solution performante, économique, flexible…

L’acquisition a été réalisée par un système NI cRIO-9074 regroupant 16 sorties analogiques et 100 voies d’acquisition (tension, courant, thermocouples, résistances de platine). Le module NI 9222 ainsi que le FPGA du châssis ont permis d’inclure une fonction de surveillance des pressions des chambres de combustion du moteur nécessitant une acquisition à 500 kHz.

Le choix du matériel CompactRIO a permis d’avoir pour un coût assez faible un châssis capable de regrouper un grand nombre de voies de natures différentes ainsi qu’une capacité de calcul embarquée. De plus, ce matériel est durci et peut donc être installé directement dans la cellule d’essais.

L’architecture CompactRIO permet également de rajouter un châssis d’extension pour augmenter le nombre de voies d’acquisition si besoin sans modifier la configuration initiale.

Une architecture en toile d’araignée

Un ordinateur de bureau s’exécutant sous LabVIEW Real-Time assure le pilotage à proprement parler du banc et intègre la communication avec le châssis d’acquisition, les automates pilotant les relais de puissance du banc, le calculateur moteur et les différents appareils de mesure du banc (balance de consommation, baie d’analyse des gaz, etc.). Il dispose également d’un accès Internet lui permettant d’avertir par e-mail en cas d’alarme sur le banc.

L’affichage et le paramétrage d’un essai sont effectués grâce à un exécutable LabVIEW capable de s’exécuter sur n’importe quel ordinateur du réseau de l’entreprise.

Un dimensionnement adapté

Notre expérience de LabVIEW ainsi que l’aide du support technique de National Instruments nous ont permis d’exploiter au mieux les capacités des systèmes choisis et de ne pas les surdimensionner inutilement, nous aidant ainsi à maîtriser le coût de l’installation. Le temps de développement nécessaire pour arriver à ce résultat se justifie par la mise à niveau de douze bancs avec un ensemble matériel et logiciel identique.

Cette solution permet de répondre aux besoins actuels de nos clients en termes de fréquence d’acquisition et de voies disponibles. Le pilotage réalisé sous LabVIEW Real-Time offre une stabilité beaucoup plus importante qu’avec un ordinateur fonctionnant sous Windows tout en assurant une fréquence d’exécution constante. La sécurisation, du moyen d’essais comme celle du moteur, est donc plus efficace. Ces éléments permettent de diminuer les arrêts intempestifs des bancs et, comme la relance d’un banc ne peut pas s’automatiser, d’augmenter leurs taux d’activité.

La flexibilité des architectures matérielle et logicielle permet d’avoir un système de pilotage identique pour tous les bancs d’essais, ce qui diminue les stocks nécessaires pour la maintenance et donc les coûts d’utilisation.

Quelques pistes d’amélioration

Cette solution est en cours de déploiement sur le site de MTT MoteurTest et devrait être mise en place sur l’intégralité des bancs. La principale voie d’amélioration consiste à donner la possibilité de configurer un essai et à surveiller son déroulement à distance.

La configuration nécessite en effet beaucoup de temps et ne peut être effectuée aujourd’hui qu’en immobilisant le moyen. Il serait donc utile de développer un simulateur permettant de valider un essai sans avoir à le réaliser sur un banc.

La surveillance à distance permettrait de visualiser le fonctionnement d’un banc de chez soi via une connexion  Internet sécurisée et pourrait donc éviter les déplacements inutiles lors des week-ends et jours fériés.

Novembre 2011

Author Information:

EMC
4, Allée de la Rhubarbe
78260 ACHERES
France

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