Author(s): Mickaël CRAUSAZ - Bruno GARIBALDI - Eddy DUCHENE
NI Product(s) Used: LabVIEW NXG 3.0 / CDAQ 9174
Industry: Confidentiel
Défi
Une société a fait appel à Médiane Système afin de gérer l'obsolescence d'un système de contrôle / commande pilotant 2 bancs de test de médias filtrants avec divers gaz dilués dans de l'air. Ce système gère des débitmètres air sec et air humide, des débitmètres gaz ainsi que des sondes de températures et d'humidité.
L'ensemble du banc de test a été réalisé il y a une dizaine d'années et les composants utilisés sont devenus obsolètes :
- 2 Châssis NI SC-2345 (liaison via ExpressCard au PC)
- 1 PC portable sous Windows XP
- Environnement de développement LabVIEW 7
Le défi consistait à trouver la solution matérielle et logicielle la plus appropriée permettant de répondre à ces obsolescences tout en améliorant les fonctionnalités et la pérennité du système de contrôle / commande. De plus, aucune documentation du système existant (câblage, logiciel, matériel) n'était disponible.
Solution
Le but du projet a consisté à réaliser une rétro conception du système et le mettre à jour en remplaçant le matériel d'acquisition et le logiciel sans dégrader le fonctionnement du banc.
Lors de notre première analyse, nous avons jugé que le programme n'était pas très complexe, donc nous avons choisi de le migrer sous LabVIEW NXG, le nouveau logiciel de programmation graphique soutenu par National Instruments. Concernant le matériel d'acquisition, nous avons choisi de remplacer les deux châssis NI SC-2345 par un CDAQ-9174 car il nous a permis de faciliter l'échange de données entre les modules de contrôle/commande et le PC semi-durci.
Nous avons choisi de relier le CompactDAQ via USB car la distance entre le matériel d'acquisition et l'ordinateur de traitement des données est inférieure à 2 mètres.
Les modules intégrés au CompactDAQ sont facilement interchangeables et pourront être remplacés ou améliorés plus tard. Le choix du PC semi-durci sous Windows 10 est une demande de notre client afin d'avoir une solution pérenne dans le temps.
Description de l'application
Deux bancs de test ont été réalisés dans le but de tester l'efficacité de différents médias filtrants. L'application réalisée donne la possibilité à l'utilisateur, par l'intermédiaire du matériel National Instruments, de contrôler et mesurer des flux d'air et de gaz. Les mesures sont effectuées à intervalle régulier puis après conversion, les résultats sont affichés à l'utilisateur sous forme de graphiques et automatiquement sauvegardés dans des fichiers formatés.
Ci-dessous un synoptique montrant les différents flux d'air et de gaz sur les bancs :
Figure 1 : Schéma air-gaz
Les principales fonctions attendues par le programme LabVIEW sont les suivantes :
- Mesurer la température
- Mesurer le taux d'humidité
- Mesurer des débits à l'aide de débitmètres
- Contrôler des flux d'air/de gaz à l'aide d'électrovannes
- Afficher un historique des valeurs mesurées
- Sauvegarder les mesures précédentes dans un fichier
Ci-dessous, l'interface utilisateur développée permettant de réaliser toutes ces fonctions :
Figure 2 : Interface Homme Machine
Ci-dessous, les équipements National Instruments utilisés pour le contrôle/commande des bancs :
Figure 3 : Châssis CompactDAQ
1) CDAQ-9174 : Châssis 4 emplacements
2) NI-9205 : Module d'entrée de tension 16 voies différentielles
3) NI-9264 : Module de sortie de tension 16 voies différentielles
4) NI-9217 : Module d'entrée pour 4 sondes RTD
5) NI-9203 : Module d'entrée de courant 8 voies
Ci-dessous, le synoptique des liaisons électriques du système développé :
Figure 4 : Synoptique des liaisons électriques du système développé
Cette architecture nous permet de communiquer facilement avec tous les débitmètres / électrovannes, par l'intermédiaire du châssis et des modules, ainsi qu'avec les différentes sondes placées sur les deux bancs.
Le code LabVIEW intègre un modèle producteur / consommateur avec gestion des erreurs :
Figure 5 : Diagramme Application Principale
Conclusion
La complexité et les besoins du projet étaient adaptés à ce nouvel outil (LabVIEW NXG) proposé par National Instruments, ce qui nous a permis de le découvrir. La prise en main fut rapide et l'utilisation des produits National Instruments a permis un développement rapide, fiable et robuste. Le choix du CompactDAQ a été pertinent car il a rempli nos exigences côté hardware.
La version de LabVIEW NXG utilisée pendant le développement étant récente : certaines fonctionnalités et propriétés simples ne sont pas encore disponibles, ce qui n’a pas permis de remplir toutes les exigences de notre client (ex : mettre certains champs en évidence sur la face avant en changeant la couleur de fond du contrôle). La version de LabVIEW NXG utilisée nécessite des ressources importantes (Mémoire, CPU, Disque dur) : cet aspect devra être optimisé dans les futures versions comme cela a été le cas pour LabVIEW « classique ».
LabVIEW NXG est toujours en développement et nous sommes confiants dans le fait que ces inconvénients seront corrigés dans les versions suivantes.
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