Benjamin CHARLES Chef de projets, ACTIO Bonnes pratiques pour l’enregistrement de données et mise en œuvre sur CompactRIO avec SmartLOG® Vous souhaitez enregistrer des mesures pour les analyser et les visualiser en ligne ou hors ligne. Cette session vous présente les différentes solutions NI et les bonnes pratiques d'utilisation, par des exemples et démonstrations : utilisation d'une carte USB et d'un PC portable et envoi des données vers des fichiers Excel ou binaires, système autonome et NI Touch Panel, entrées/sorties personnalisables avec des matériels reconfigurables FPGA... Étudiez la technologie qui vous convient. Benjamin CHARLES Chef de projets, ACTIO

Ingénierie Electronique et Mécanique Ingénierie Aéronautique Ingénierie Bancs de Tests Production et Intégration

Sommaire Quel enregistreur pour quels besoins? Les solutions matérielles Bonnes pratiques de développement logiciel L’enregistreur ACTIO SmartLOG® Matériel USB-6009 + portable avec LV pour enregistrer dans Excel cDAQ autonome (voir pour le partager avec d'autres sessions comme celle d'Antonin, normalement déjà dans la même salle) amener un cRIO ou filmer le vélo électrique qui sera sur l'exposition et renvoyer sur l'expo Et présenter les limites de chaque bus

Identifier ses besoins Pour savoir quel enregistreur développer, il convient d’identifier ses besoins. Nous retiendrons 5 principaux critères de choix...

Vitesse d’acquisition  Nombre de mesures par seconde. Décharges partielles Conditions environnementales Combien de mesures avez-vous besoin par seconde? - Si vous voulez détecter et identifier des décharges électriques partielles dans les isolants des câbles d’un réseau électrique, vous avez à faire à des phénomènes durant quelques dizaines de nanosecondes. Il faudra donc une fréquence d’échantillonnage proche du Gigahertz? - Si vous souhaitez suivre l’évolution de conditions environnementales comme la température ambiante, les variations étant lentes, on peut prendre une mesure toutes les 10 secondes. ~ 500 MHz ~ 0,1 Hz

Nombres de voies  Nombre de capteurs à acquérir. > 500 < 10 Test structurel Station météo Un second critère permettant d’orienter son choix est le nombre de voies. Dans le cas de test structurel, comme ici pour vérifier le comportement d’une aile soumis à une flexion, plusieurs centaines de capteurs sont nécessaires pour analyser la réaction de la structure en différents points. Plus le maillage est serré, plus le nombre de voies nécessaires sera important. Dans le cas d’une station météorologique, le nombre de voies est limité aux nombres de grandeurs physiques à surveiller : température, pression, hygrométrie, pluviométrie, direction du vent, force du vent. > 500 < 10

Autonomie  Capacité à fonctionner de manière indépendante. Instrumentation de bogie Résilience de matériaux Un autre critère est l’autonomie. Il existe des environnements inaccessibles à une intervention humaine et pour lesquels un pilotage à distance est difficile. Dans ce cas, le système de test doit pouvoir fonctionner de manière autonome (déclencher automatiquement les mesures, gérer son espace disque, gérer la reprise de son activité après coupure d’alimentation, etc.). C’est le cas dans l’instrumentation de véhicule comme l’instrumentation de bogies sur TGV. Le bogie est instrumenté au dépôt, puis après plusieurs voyages est récupéré. Les données sont analysées et/ou post-traitées en bureau. Au contraire dans le cas d’essais mécaniques, comme ici les test de résiliences de matériaux avec les moutons Charpy, le montage, la configuration et le déclenchement de la mesure sont réalisés manuellement. Les résultats sont directement analysés et affichés à l’utilisateur. Déclenchement automatique Enregistrement en local Post traitement Déclenchement manuel Traitement immédiat Affichage des résultats

Portabilité  Caractère de ce qui peut être transporté. Centrale nucléaire Diagnostic véhicule Il faut également considérer la portabilité qui est différente de l’autonomie. Pour certaines installation comme sur une centrale nucléaire, le matériel devrait rester en place pour toute sa durée de vie. Pour d’autres applications, comme du diagnostique de véhicule, le matériel devra être facilement transportable et rapide à mettre en œuvre sur un véhicule. Les facteurs intervenant sur la portabilité d’un moyen de test peuvent être : l’encombrement, le poids, la facilité de mise en œuvre des connectiques. Installation fixe Unité mobile

Inspection pipelines en mer Robustesse  Solidité et capacité à résister à des efforts extrêmes et un usage prolongé. Test de satellite Inspection pipelines en mer Un dernier critère est la robustesse du matériel. Des matériels seront destinés à être utilisés dans des environnements contrôlés (température, hygrométrie constantes, pas de poussière). D’autres seront amenés à être utilisés dans des environnements hostiles soumis à de la poussière, de l’huile, des températures importantes, une hygrométrie et des pressions variables, soumis à des chocs et des vibrations. Dans ce cas, il convient de bien analyser les spécifications des matériels. Salle blanche T°, pression, hygro. extrêmes Chocs, vibrations Poussières, huiles, etc.

Solutions matérielles NI NI PXI NI CompactRIO NI CompactDAQ autonome NI CompactDAQ USB Séries C et M Ethernet Séries C et Wifi

Comparatif ++ ++ + - + + + + + ++ + + + + ++ + + - + + - - - ++ - - - Vitesse Nb voies Autonomie Portabilité Robustesse PXI ++ ++ + - + cRIO + + + + ++ cDAQ autonome + + + + ++ cDAQ + + - + + USB - - - ++ - Ethernet - - - ++ -

Dimensionnement Bande passante Espace de stockage Puissance de calcul  𝐵𝑎𝑛𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 [𝑀𝑜/𝑠]= 𝑁𝑏 𝑣𝑜𝑖𝑒𝑠 × 𝐹 é𝑐ℎ 𝐻𝑧 × 𝑡𝑎𝑖𝑙𝑙𝑒 é𝑐ℎ𝑎𝑛𝑡𝑖𝑙𝑙𝑜𝑛 [𝑜] 1024 × 1024 Espace de stockage  𝐸𝑠𝑝𝑎𝑐𝑒 [𝑀𝑜]=𝐵𝑎𝑛𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑀𝑜/𝑠 ×𝑑𝑢𝑟é𝑒[𝑠] Puissance de calcul  Empirique Mémoire

Coût Coût PXI  cRIO  cDAQ autonome  cDAQ  USB  Ethernet 

Coût développement logiciel Coût matériel Coût développement logiciel PXI    cRIO   cDAQ autonome   cDAQ   USB   Ethernet  

Chaîne de développement NI LabVIEW NI LabVIEW Real-Time NI LabVIEW FPGA PXI cRIO cDAQ autonome cDAQ USB Ethernet

Pilotes NI-RIO Point à point Cadencement et bufferisation à implémenter Traitements très rapides Analog I/O Digital I/O Motion I/O Custom I/O NI CompactRIO Controller FPGA NI Single Board RIO NI FlexRIO

Pilotes NI-DAQmx Abstraction par tâches et voies virtuelles globales Mécanisme de cadencement et de bufferisation intégré Prise en charge cartes DAQ et certains instruments modulaires NI PXI / NI PCI NI CompactDAQ USB / Ethernet

Adressage des voies Ajoute une couche d’abstraction entre : Logiciel, Carte d’acquisition, Capteur. Permet de ne pas avoir à modifier le logiciel en cas de: Changement de voie, Changement de capteur. Nom de voie Terminal Configuration terminal Echelle

Adressage des voies Privilégiez l’utilisation de voies virtuelles globales NI-DAQmx.

Mise à l’échelle Faites la mise à l’échelle le plus tôt possible. On travaille ensuite en unités physiques. On garantit l’intégrité des mesures dans les enregistrements. Exemple :

Quel format de fichier? ASCII Editable depuis n’importe quel éditeur de texte Pas adapté à de gros volumes de données Binaire Adapté aux gros volumes de données Pas adapté à des signaux avec bases de temps différentes Plus difficile à mettre en œuvre Nécessite de développer un code pour relecture TDMS Permet d’associer des attributs aux voies Accepte bases de temps différentes Relecture facilité (NI DIAdem, NI LabVIEW, MS Excel)

Le CompactRIO Système d’E/S programmable, souple et puissant, architecturé autour de trois composants : Un contrôleur temps-réel exécution autonome de tâches déterministes Un composant reconfigurable FPGA traitements de signaux ou réponse à stimuli en quelques ns Des E/S matérielles variées capteurs, actionneurs, bus de communication, …  

Le CompactRIO  Polyvalence et performance Application embarquée ou supervision Acquisitions rapides, automatisation, régulation, …  Développement et portabilité LabVIEW + LabVIEW RT + LabVIEW FPGA + NI-RIO + … Code et déploiement spécifique à la cible (contrôleur/châssis)

ACTIO SmartLOG L’idée Le challenge Offrir un logiciel prêt à l’emploi permettant d’exploiter la puissance de la plateforme NI CompactRIO. Le challenge Développer un logiciel pour une grande diversité de contrôleurs, châssis, modules d’ES.

L’astuce NI Scan Engine et NI RIO IO Scan Interface Fonctionne virtuellement sur n’importe quel châssis/contrôleur. Permet de mettre en œuvre la plupart des modules d’ES analogiques et numériques.

Détection automatique des voies Le système détecte automatiquement les modules présents. On déclare les voies à acquérir, les traitements à réaliser, etc. Le système réalise l’acquisition et est prêt à enregistrer.

Architecture Fonctionnalités Application RT Application HOST Communication avec le PC HOST Détection des modules d’ES Acquisition des voies matérielles Traitement du signal Déclenchement des alarmes Génération des voies matérielles Enregistrement Communication avec le cRIO Configuration des modules d’ES Configuration des voies, alarmes, … Configuration des enregistrements Visualisation Supervision Dépannage TCP/IP Fichiers TDMS ou TXT Voies, alarmes, etc. FTP/USB

Fonctionnalités Détection automatique des E/S Possibilité multi-châssis Configuration des voies Acquisition jusque 1 kHz Traitement du signal (échelles, filtres, …) Voies calculées Alarmes Génération de signaux Enregistrement TDMS ou texte Supervision

Installation & Configuration Installation en usine Installation du CompactRIO en usine par les équipes ACTIO. Configuration des modules d’E/S En usine ou par plugins logiciels développés sur demande. Possibilité de personnaliser le FPGA Par exemple pour analyse vibratoire ou communication personnalisée.

Démonstration ACTIO SmartLOG

Coordonnées Benjamin CHARLES 06.23.03.44.06 benjamin.charles@actio.fr 2 rue Ampère - BP 21 91430 IGNY CEDEX

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