Ingénieur FREELANCE en Système Industriel et Scientifique
LabVIEW, TestStand, LabWindows/CVI

Banc de Test, Mesure, Contrôle, Qualité et Supervision

SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments) est une norme définissant un langage de communication avec des instruments basée sur des messages. La majorité des instrument GPIB utilisent le SCPI mais aussi des instruments RS-232, Ethernet, VXI, PXI. Plusieurs fabriquants d'instrument de mesure ont adopté cette norme comme HP/Agilent par exemple, ce qui permet une certaine uniformité de la communication entre les différents appareils.

Quelques exemple de commandes SCPI :

Demande d'identification de l'instrument : *IDN? Reset de l'instrument : RST Demande de mesure : MES

L'IVI (Interchangeable Virtual Instrumentation) est une spécification de driver d'instrument éditée par l'IVI Foundation constituée par les grands noms de l'instrumentation comme Agilent, National Instruments, Rohde & Schwarz, Aeroflex, Tektronix, Teradyne, Pickering et d'autres.

Cette spécification définie des classes d'instuments (multimètre, oscilloscope, alimentation, ...). Tous les drivers d'une même classe ont les mêmes fonctions exportées. Ceci permet une compatibilité et interchangeablité des instruments. Ainsi le logiciel de mesure est lié au driver de la classe qui aiguille vers le driver spécifique de l'instrument utilisé.

Exemple : j'ai un logiciel de test qui fait des mesures de tension grâce à un multimètre. Mon logiciel va appelé le driver de la classe multimètre. IVI ce charge d'aiguiller vers le driver spécifique du modèle X de chez Agilent. Ainsi, on peut changer ce multimètre par le modèle Y de chez Agilent ou le modèle Z de chez Tektronic par simple configuration, sans à modifier le logiciel (pour vu qu'on ait installé les driver IVI de ces trois instruments).

Liste des classes d'instrument définis par IVI :

Multimètre (DMM) Oscilloscope Générateur de fonction Source d'alimentation DC Source d'alimentation AC Switch Wattmètre Analyser de spectre Générateur de signaux RF Upconverter Downconverter Digitizer Counter/timer

Certains instruments particuliers n'entrent pas dans cette classification. Dans ce cas il est possible de créer une nouvelle classe.

LabWindows/CVI offre des assistants pour le développement des drivers et l'ajout d'une nouvelle classe.

Les drivers IVI peuvent être appelé par tout type de langage de programmation. Cependant LabWindow/CVI, LabVIEW, et Measurement Studio offrent toutes les fonctions clef en main pour leur utilisation.

Pour les bancs de test, l'utilisation des drivers IVI est avantageuse car elle permet une maintenance plus facile (interchangeabilité des instruments). A noter que le séquence de test TestStand permet de piloter directement les instruments utilisant des drivers IVI à partir des séquences (sans programmation).

Le lycée Raspail, le lycée des métiers de l'énergie et de l'environnement de Paris

Extrait du dossier paru dans la Revue Générale du Froid & du conditionnement de l'air - Septembre 2011:

(...) En réfrigération, plusieurs installations présentant des combinaisons différentes et travaillant à divers niveaux de température sont utilisées. Les systèmes de régulation sont renouvelés de sorte à enseigner avec des technologies de pointe. Pour preuve une chambre froide pilotable à distance, par les élèves comme par les enseignants. Cette dernière servira d'ailleurs à la rentrée prochaine de support de formation à distance (FOAD). (...)

Retour à l'article décrivant le banc frigorifique

LYCÉE RASPAIL - L'établissement parisien Rapail c'est doté d'une chambre froide pilotable à distance par les enseignants et les élèves.

Dorénavant, au lycée parisien Raspail, apprendre et travailler sur un équipement peut se faire à distance ! Depuis le début de l'année, dans le cadre d'une rénovation, un banc de chambre froide à deux niveaux de température est en effet devenu communicant. Ce qui, traduit en langage plus officiel, en fait un matériel orienté "TICE" en rapport avec les Technologies de l'infirmation et de la communication pour l'éducation, comme l'explique Daniel Garault, chef des travaux. La chambre froide, pilotable à distance via le web par les enseignants mais aussi les élèves, permet notamment  d'aborder de manière très interactive le coefficient de performance énergétique. "Elle peut ainsi servir à des cours de formation ouverte et à distance", commente Guy Marcaillou, collaborateur de Daniel Garault. Une démonstration en directe de cette chambre froide a d'ailleurs été réalisée dans le cadre d'une conférence à Durango au Mexique courant 2010. Cet événement est toujours visible sur Internet au travers de vidéos Youtube (taper Youtube LabVIEW Raspail). À partir de cette rentrée, les enseignants de Raspail pourront ainsi illustrer une parie théorique depuis leur salle de cours en se connectant sur la machine située dans l'espace dédié aux travaux pratiques. Les étudiants de niveau bac pro et BTS pourront aussi, à terme, réaliser des travaux pratiques à distance. Tout a été prévu pour que les interventions soient totalement sécurisées, commentent les formateurs. Un tel système en phase avec les attentes d'une jeunesse très sensible à ce type d'apprentissage permet en outre au lycée Raspail d'accroître encore sa notoriété à l'extérieur. Jusqu'en Amérique latine, se réjouit Daniel Garault. Il ajoute : "Cette innovation renforce en outre les métiers du froid dans la notion de modernité."

Celle-là même qui a conduit le lycée Raspail à se renforcer dans l'enseignement lié au développement durable. Il provoque depuis cette rentrée 2011 une mention complémentaire post-bac pro de technicien en énergies renouvelables option "Énergies thermiques". Elle s'appuie sur un grand nombre d'équipements spécifiques, dont six pompes à chaleurs, une centrale solaire photovoltaïque, deux équipement en solaire thermique, un plancher chauffant basse température...

Raspail ouvre également une licence Sciences de l'ingénieur option "Efficacité énergétique ne génie énergétique" en lien avec l'université de Marne-la-Vallée (en apprentissage ou en formation initiale).  P.L-M

Article paru dans la "Revue Pour le Froid" en septembre 2011.

Lire la présentation technique du banc

Ce logiciel permet de semi-automatiser les mesures de caractérisation de la peau au cours de tests cliniques de produits pharmaceutiques et cosmétiques en communiquant avec plus de 15 instruments de mesure généralement utilisés dans ce type de laboratoire : cornéomètre, sébumètre, pHmètre, thermomètre, glossymètre, mexamètre, tewamètre, colorimètre, téwamètre, réviscomètre, spectrocolorimètre, cutomètre, torquemètre, ballistomètre, capteur ambiant (thermomètre, hygromètre). Il rend ainsi les mesures et leurs exploitations plus rapide grâce à un seul et même outil logiciel.

Exemple d'une série de mesures et de son analyse, ici l'étude de l'élasticité de la peau, avec le logiciel de tests cliniques pour les produits cosmétiques et pharmaceutiques

 

Ce système permet l'étude des systèmes frigorifiques et la mise en pratique des calculs de thermodynamique appliqués à la réfrigération. Sa particularité est qu'il est entièrement contrôlable par internet directement depuis un navigateur web comme Internet Explorer ou Firefox.

Il est constitué de deux chambres froides ayant chacune leur propre évaporateur mais partageant pour le reste le même circuit de refroidissement au fluide R134a (compresseur, condenseur...).

La commande et la configuration de ce système peut être effectuée de deux façons :

par un pupitre classique couplé à un régulateur par automate programmable industriel de type PAC (programmable automation controller) Compact Fieldpoint

Le Compact Fielpoint ajoute alors la possibilité du contrôle distant par internet, la visualisation des courbes d'évolution des températures de l'air et du fluide frigorifique, de la pression du fluide, des puissances et cela à différents points. Ceci permettant calculer les caractéristiques du système frigorifiques indispensables comme l'enthalpie, l'entropie, le diagramme de Mollier et les rendements.

Système frigorifique avec le pupitre de commande et le circuit du fluide

 

TestExec est un logiciel de type séquenceur de tests, entre autres disponible en langage G sous LabVIEW (dernière version 5.1.1) ou en langage C sous LabWindows/CVI (dernière version 2.0). La permière version date de 1994.Il a été remplacé en 2000, chez National Instruments, par TestStand qui offre plus de souplesses et qui est compatible avec les dernières technologies.

National Instruments vendaient les sources de ce logiciel, pour LabVIEW ou pour LabWindows/CVI, sous la forme du Toolkit Test Executive, rendant ainsi possible un total contrôle et personnalisation du séquenceur.

Sous LabWindows/CVI, les fichiers de base sont :

txmain.c : gestion du la fenêtre principale txedseq.c : édition des séquences txedpc.c : édition des préconditions txlogin.c : gestion du login txprecnd.c : évaluation, chargement et déchargement des préconditions txreport.c : création et sauvegarde des rapports de test txsavres.c : collection des résultats de test cvitxuir.uir : ressources de l'interface graphique txengine.c : exécution, chargement et déchargement des séquences

Aujourd'hui encore il reste des entreprises qui utilisent des séquenceurs basés sur le Toolkit Test Executive. Ces séquenceurs ont souvent nécessité un investisement conséquent pour les personnaliser et ainsi répondre aux particularités techniques et métiers (modification de l'interface graphique, génération de rapport HTML, Excel ou Word, connexion aux bases de données, chargement de fichiers de tolérances et limites, commande de voyants ou instruments externes, lecture automatisée des numéros de série en EEPROM...).

Les nouveaux développements de séquenceurs sont basés sur TestStand et non plus sur Test Executive. TestStand de base des outils de personnalisation et de connexion à des composants externes plus importants à moindre coût temps/homme.

Remarque : les séquences gérées par TestExec ont une extension .squ alors que les séquences de TestStand sont d'extension .seq. Des outils de migration des séquences existent.

DSC, pour Datalogging and Supervisory Control, est un module additionnel pour LabVIEW qui offre les fonctionnalités de communication avec des matériels temps réel et OPC. Il est ainsi possible de concevoir sous LabVIEW des logiciels (IHM / SCADA) de supervision et d'enregistrement de données pour les réseaux d'automates programmables.

Spécification et Développement d'un banc de mesure de la qualité pour la production de gaz (voir l'article détaillé).

Techniques appliquées :

Outils : LabVIEW Instrumentation : Compact Fieldpoint, DAQ, DIO, RS-232 avec protocole AK, Analyseurs de gaz Emerson

Développement d'un système autonome de transmission de données de météorologie sous Windows mobile. La transmission est de 5 Km sous WIFI avec utilisation d'antenne directionnelles ou UHF. La transmission locale est Bluetooth. voir l'article détaillé

Techniques appliquées :

Outils : Windows mobile, LabVIEW pour Pocket PC (LabVIEW PDA) Instrumentation : carte PCMCIA d'acquisition DAQ, carte WIFI, UFH, Bluetooth, antennes directionnelles.

Développement d'un banc de validation pour calculateur automobile ECM (voir l'article détaillé).

Techniques appliquées :

Outils : LabVIEW Instrumentation : alimentation continue GPIB, relais de puissance, charges, PC industriel contenant : logiciel de mesure et ses drivers d'instruments, carte matrice, carte d'acquisition DAQ, carte multimetre DMM, carte générateur de signaux, carte bus CAN.

Projet : Migration depuis C++ vers LabVIEW d'un logiciel de mesure de vieillissement de cartes électroniques et de composants.

Techniques appliquées :

Outils : LabVIEW Instrumentation : MegaOhmMètre Sefelec, cartes relais dans des châssis Pickering reliés par GPIB à un convertisseur USB pour relier à l'ordinateur de bureau ou portable Formation : Formateur des environnements de développement de National Instruments pour les formations suivantes : LabVIEW, LabWindows/CVI, TestStand, Measurement Studio .NET (premier formateur en France)

Spécification d'un banc de test et de supervision du contrôle de la qualité du sable en sortie de carrière pour la production de ciment (voir l'article détaillé).

Techniques appliquées :

Outils : LabVIEW, Module LabVIEW Datalogging and Supervisory Control (DSC) Instrumentation : automates programmables (PLC de Siemens, Mitsubishi, Twido) par OPC, RS-232, Compact Fieldpoint, DIO, DAQ

Projet : Composants logiciels d'édition et configuration de modèles mathématiques pour la simulation d'environnements pour le test de radars.

Techniques appliquées :

Outils : DLL sous LabVIEW et intégration avec Visual Studio C++

Matériel Développement de banc de test et système de contrôle, supervision et simulation : analyse des besoins, spécification du matériel, sélection des cartes et composants électroniques et mécaniques, gestion et suivi de la réalisationcibles : PC ou embarqué Langages et Progiciels Langages de programmation : C, C++, C#, Visual Basic, Java, Langage G, Pascal Object, Fortran, SQL, PHP, JSP Progiciels : LabVIEW, TestStand, LabWindows/CVI, TestExec, Measurement Studio, Visual Studio, Delphi, MySQL Systemes d'exploitation Linux/Unix Windows, Windows Mobile, CE MacOs Protocoles GPIB, VXI, PXI , ARINC 429, RS-232, RS-422, RS-485, TCP/IP, protocole AK, CAN, I2C, VAN, Bluetooth, WIFI, UHF, modbus, profibus... Divers Logiciels : Word, Excel, Power Point, Access Langues Anglais : courant et technique Espagnol : courant et technique Français : langue maternellePortugais : basique, peut participer à des réunions EXPÉRIENCE

LabVIEW est utilisé dans ce système pour programmer un superviseur contrôlant la qualité du sable, dans une carrière, avant le remplissage des camions; suivant les résultats des mesures de qualité, on injectera un produit pour améliorer les caractéristiques du sable afin d'éliminer les impuretés (comme l'argile par exemple) et le rendre ainsi adéquat à la construction. Ce superviseur pilote trois automates programmables (PLC) qui ont chacun une fonction dédiée : un échantillonneur, un analyseur et un doseur. Logiciel de supervision de contrôle de la qualité du sable

Le rôle de cette banc de test est l'analyse et le contrôle de la qualité de bouteilles de gaz en usage dans les industries métallurgiques, chimiques, pétrochimiques, pharmaceutiques et agroalimentaires.   Le système de contrôle des gaz est décomposé fonctionnellement comme suit : Saisie et gestion des informations de production propre aux gaz, Mesure de la composition des gaz, Analyse des mesures et résultats, Archivage des données dans une base de données distante par internet. La baie comprend les éléments suivants : Un système d’acheminement des gaz, Des instruments de mesure, Une centrale d’acquisition et commande, Un logiciel de pilotage et supervision. Logiciel de supervision de l'armoire d'analyse de gaz   On voit sur cette capture d'écran : les gaz à tester (en bleu et rose) et les gaz d'étalonnage (en vert). Les chemins empruntés par les gaz sont indiqués dans la couleur qui correspond au gaz. Un clic sur une électrovanne permet de changer son état (dans le cas du mode manuel). Un moteur de commutation a été spécialement développé pour gérer les chemins de gaz possibles. Les mesures effectuées par les analyseurs sont affichées dans les indicateurs à droite.

Ce blog est dédié à l'expertise et au développement de systèmes de Supervision, Contrôle, Test et Mesure et plus spécialement sur les techniques autour LabVIEW, TestStand et LabWindows/CVI.

L'original est situé ici : http://ajolly-dev.blogspot.com, vous pouvez y déposer vos commentaires.

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Le but de ce système est la collecte de données météo, la sauvegarde et la transmission à la base située à 5 km de distance. Le système est portable et résistant à un usage extérieur (pluie, poussière…). Ce protoype a été développé pour mesurer l'impacte des conditions météorologiques sur la precision des tirs des chars militaires.

 

Schéma du système

Les modules de commande électronique sont des sous-ensembles se composant de CPUs, d'entrées et de sorties de signaux consacres a commander un composant dans le véhicule (voitures, camions...).

Le but de ce système est de vérifier que toutes les actions de l'ECM sont correctes, conformément aux spécifications. Il est utilisé lors des phases de conceptions pour aider l'ingénieur à mettre au point le logiciel embarqué ou le design des cartes.

 

Schéma du système