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Réussites

March 24, 2016

TRW utilise Gantner pour ses tests d’équipements contrôlés par PID personnalisés

Présentation                                                                                                                    

TRW est un leader mondial en matière de systèmes de freinage de base et un pionnier dans le domaine du freinage électronique. Membre du groupe ZF, TRW développe des systèmes de freinage automobiles novateurs qui allient une fonctionnalité de freinage éprouvée à une technologie avancée. Comme TRW cherchait à mettre à jour et à niveau ses bancs d’essai de freins pour les simulations de produit et les mesures de haute précision, elle a opté pour le matériel et les logiciels proposés par Gantner Instruments.

 

La problématique

TRW Automotive devait trouver un moyen de faire fonctionner un mécanisme de rétroaction à boucle d’asservissement pour contrôler et surveiller les commandes hydrauliques (de fluide) et les servocommandes de 6 stations indépendantes utilisant le PID pour contrôler les servocommandes et les commandes hydrauliques.  Au fil des années, elle a cherché à éliminer le comportement erratique des soupapes et à améliorer la qualité et la fiabilité des mesures. Voici les principaux obstacles auxquels elle a dû faire face :

  • Comment fournir une commande PID en boucle fermée pour un servo-système avec une précision élevée et un dépassement minimal à un taux de réponse de boucle allant jusqu’à 2 kHz (500 µs)
  • Comment améliorer la réaction et la précision du contrôleur PID
  • Comment mettre en œuvre une fréquence d’ondulation superposée pour provoquer des vibrations et améliorer la linéarité et la réaction des soupapes.
  • Comment archiver, organiser et visualiser les données en direct et présenter ces données sous forme de tableur pour une analyse détaillée.
  • Comment réaliser l’interface et l’intégration avec une plate-forme de stockage LabVIEW.

Le temps était un point crucial, car TRW devait faire tourner ce système rapidement pour faciliter les calendriers de test dans un environnement aux exigences élevées. Gantner a fourni un matériel prêt à l’emploi avec une programmation personnalisée qui a pu être intégré dans son système à un coût compétitif.

 

La proposition

La vitesse et la précision des produits Q.series ont permis à Gantner de satisfaire aux exigences de ce projet. L’évolutivité de la Q.series a fourni la meilleure solution pour un système d’automatisation hautes performances avec synchronisation et la capacité de se connecter à n’importe quel système hôte, avec notamment les produits suivants :

  • Modules de mesure Q.bloxx A106 :

Le module Q.bloxx A106 a été choisi pour fournir des mesures précises en pont complet à isolation galvanique à des vitesses d’acquisition dynamiques élevées tout en ayant une sortie analogique pour générer la tension pour le signal de la servocommande et une sortie numérique pour générer un signal de sortie de traitement. Il possède également une excitation de bobine configurable permettant d’utiliser la technologie de fréquence porteuse (CF) pour une résolution élevée, une stabilité à long terme et une immunité face au bruit à une fréquence allant jusqu’à 4,8 kHz.

  • Contrôleur Q.station :

La puissance et les performances du contrôleur Q.station ont fourni la plate-forme nécessaire pour gérer l’ensemble de la synchronisation, les calculs, les écrans d’interface et la gestion des données pour l’application – le tout sans la nécessité d’avoir un PC connecté.  La fonctionnalité PAC du Q.station lui permet de travailler indépendamment d’un PC. Le Q.station possède également un écran intégré pour afficher les écrans d’interface personnalisés et les données en direct.

  • Logiciel de configuration test.commander :

Les capacités de configuration et de visualisation de test.commander ont fourni une solution clé en main et très avantageuse au niveau du coût permettant de configurer aisément l’ensemble de l’application, le tout avec des menus où il suffit de remplir les blancs et pas une seule ligne de code de programmation.  test.viewer (composant de test.commander) a également été utilisé pour visualiser les données archivées et en temps réel à l’aide de formats courants d’oscilloscope et de tableau de bord.

  • Logiciel de programmation test.con :

Les fonctionnalités de programmation de test.con ont fourni une solution hautement personnalisable pour programmer et afficher graphiquement les écrans d’interface (HMI). Avec l’utilisation des macros et des variables de glisser-déposer, pas une seule ligne de code n’était requise pour programmer le Q.station. Grâce à la fonctionnalité PAC du contrôleur, le programme personnalisé est téléchargé sur le contrôleur pour une solution de contrôle intégrée autonome.

L’objectif essentiel de ce projet était de créer un projet personnalisé qui communiquerait avec l’équipement de test rapidement et en toute fiabilité à l’aide de composants standard avec une interface conviviale.

La solution Gantner

L’approche consistait à utiliser 1 Q.station se connectant à 8 modules Q.bloxx A106, chacun étant connecté à des stations indépendantes qu’il surveille. Le caractère prêt à l’emploi du système Q.series a permis un déploiement rapide de la solution système. Les valeurs de pont complet PSI des stations de test étaient mesurées via les modules A106. Les données étaient traitées par le biais des valeurs de consigne et le programme PID personnalisé sur le Q.station, puis retraitées vers les stations de test via les sorties analogiques et numériques du module. Par le biais du contrôleur, les paramètres étaient exécutés via ses consignes variables virtuelles pour le programme et les sorties numériques embarquées pour les modules A106, ce qui a fourni les déclencheurs démarrage/arrêt.

Setup Overview

Dans test.con, des programmes macro ont été créés à l’aide de la bibliothèque de blocs de fonctions intégrés pour commander les pompes et envoyer les commandes à la pompe et à l’injecteur. Les données d’entrée de la pompe étaient exécutées via le contrôleur PID pour ajuster le gain, puis renvoyées à l’équipement de test. Le contrôleur minimisait l’erreur pour ajuster la variable de commande qui était la position de la soupape de commande.

Custom PID Program
Pump Control Function Block

Le système était conçu pour avoir une station centrale, le contrôleur Q.station, afin de contrôler à distance les stations indépendantes au moyen du module Q.bloxx-A106 via le port RS485.

Test Stand Enclosure

Comme TRW avait utilisé LabVIEW auparavant comme plate-forme de stockage de l’entreprise, il était impératif que le programme Gantner communique efficacement. Le logiciel a pu interfacer avec LabVIEW en créant des variables dans test.commander. Avec l’utilisation de ces variables de consigne, le logiciel a pu se connecter à LabVIEW pour contrôler les servocommandes basées sur la rétroaction du PID.

Author: Juergen Sutterlueti

Juergen Sutterlueti is Gantner Instrument's Vice President, Energy Segment and Marketing.

Systèmes de mesure utilisés

Photo: dieneudenker.de / stephan ruh

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