FT110. Interfaces de régulation, des mouvements plus précis grâce

FLUIDES & tranSmISSIonS n°110 - marS 2008
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SOLUTION
Interfaces de régulation
Des mouvements
plus précis grâce
au numérique
De nouvelles interfaces de régulation sont en cours d’installation au
cinéma dynamique du Pavillon de la Vienne au Futuroscope de Poitiers.
Des cartes numériques vont progressivement remplacer les cartes ana-
logiques pour la commande des six axes hydrauliques équipant chaque
groupe de sièges afin de reproduire les mouvements dynamiques d’une
projection audio-visuelle. Jean-Marie Hilbert, ingénieur chez Sefydro,
nous décrit ce bel exemple d’application d’asservissement de vitesse
et de position par régulateur électronique numérique embarqué.
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◗ « Les sièges du cinéma dynami-
que du Pavillon de la Vienne du
Futuroscope de Poitiers sont grou-
pés par bancs (96 bancs au total).
Chaque banc de deux sièges est
fixé par un montage flottant sur les
tiges de six vérins hydrauliques à
double effet (systèmes mécaniques
triangulés).
Ces vérins sont équipés chacun
d’un capteur de position capacitif.
Les mouvements de chaque vérin
sont obtenus par une valve hydrauli-
que à fourrure et à action électrique
proportionnelle directe. La vitesse et
la position du vérin sont contrôlées
par une interface électronique nu-
mérique embarquée.
Chaque interface est pilotée par une
consigne autonome. Un banc reçoit
donc six consignes différentes et
chaque banc reçoit les mêmes
consignes. Les consignes analogi-
ques et les commandes logiques,
ainsi que les retours d’informations,
transitent jusqu’en salle de contrôle
via un réseau de fibres optiques.
INTERFACE ÉLECTRONIQUE
La carte électronique numérique
DRA-2 a été conçue spécifiquement
pour remplacer chacune des 600 in-
terfaces analogiques actuellement
en service sur les axes hydrauliques
actionnant les bancs.
La régulation de position des vé-
rins est assurée par un régulateur
numérique PPID d’architecture
parallèle.
Le système comporte les fonctions
suivantes : deux régulateurs pro-
Sefydro
Sefydro
mutation permettant de passer du
« Mode Commande » au « Mode
Régulation ».
Un amplificateur numérique permet
la commande proportionnelle de
l’électrovanne hydraulique.
Le système de puissance com-
porte les fonctions suivantes. Deux
étages de puissance assurent la
conversion des calculs mathéma-
tiques en courant électrique pro-
portionnel à la grandeur régulante.
Chaque étage « IA & IB » comporte
un régulateur proportionnel d’ex-
citation et de désexcitation des
électroaimants « A & B », mesurant
et ajustant le courant électrique
strictement nécessaire.
Toutes les fonctions d’optimisation
de la valve hydraulique permettent
d’obtenir les meilleures performan-
ces tout en conservant les caracté-
ristiques nominales.
Le contrôle et la limitation s’effec-
tuent par modules « comparateur»
et entrées et sorties logiques
« TOR ». Le système comporte les
fonctions suivantes :
. un comparateur de contrôle de la
« home position » à logique négative:
la sortie « TOR » correspondante
portionnels paramétrables « P1 &
P2 », parallèles et commutables en
fonction d’un seuil paramétrable
d’écart de régulation ; un « gain
global » agissant après les régula-
teurs proportionnels ; un régulateur
d’intégration « I » paramétrable ;
un régulateur d’anticipation « D »
paramétrable, associé à une rampe
réglable ; et un module de com-

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passe à « 1 » lorsque la « home
position » est atteinte ;
. un comparateur de contrôle de
l’écart de régulation [Xws = (Ws
– Xs)] à logique positive : la sortie
« TOR » passe à « 0 » lorsque Xws
est supérieur à la fenêtre de tolé-
rance paramétrée et persiste après
la temporisation mise en place ;
. une entrée « TOR » de limitation
de la grandeur régulante permet de
limiter la vitesse des actionneurs à
un tiers de la vitesse nominale.
SYSTÈME DRA
Les interfaces électroniques nu-
mériques Dra-2 sont mises en
oeuvre par les techniques les plus
modernes. Les platines remplissent
toutes les conditions normalisées
vis à vis de la CEM. Elles assurent
une grande protection par rapport
aux perturbations magnétiques et
rayonnent très faiblement.
Les excellentes caractéristiques
de fonctionnement de l’appareil
sont possibles grâce à l’utilisation
de la technologie la plus récente
en termes de microprocesseurs.
En plus de toutes les fonctions de
commande, le microprocesseur
prend en compte le contrôle des
Sefydro Sefydro
dispositifs en boucle fermé. Les
fonctionnalités du système sont
essentiellement déterminées par
le logiciel et le système offre une
réserve de capacité pour d’éven-
tuelles extensions et adaptations.
Les fonctionnalités suivantes distin-
guent la série DRA-2 :
L’amplificateur et le régulateur sont
entièrement numérisés. Ce qui
présente de nombreux avantages :
aucun potentiomètre sur la carte ;
aucun positionnement de cavaliers
nécessaire ; réglage numérique et
affichage de tous les paramètres via
une liaison de communication vers
un boîtier spécifique de contrôle ou
un PC ; sécurité pour l’utilisateur
lors de la programmation ; aucun
potentiomètre pour mesurer le
courant de bobine.
Le système est souple et fiable
grâce à l’utilisation d’un µC 16 bits
moderne. La réserve de puissance
est élevée. Une mise à jour facile
du logiciel est rendue possible par
l’utilisation d’une EPROM-Flash ;
des adaptations et des extensions
peuvent être faites sans change-
ment de l’EPROM (téléchargement
depuis un PC par l’intermédiaire
d’une liaison de communication).

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Sefydro
SOLUTION
L’ensemble présente une haute
fiabilité et une sécurité importante
du fait de l’utilisation d’un contrô-
leur de séquence et d’un module
d’initialisation.
Les réglages de variables pour
les systèmes magnétiques et de
signaux des capteurs donnent la
plus grande souplesse d’utilisation
possible.
A noter l’utilisation fonctionnelle de
l’interface de communication, avec
la modification des paramètres
sélectionnés «au vol», sans interfé-
rence ou interruption du contrôleur.
L’analyse des performances du
système s’effectue en sélection-
nant des paramètres d’affichage
avec le PC. Enfin, un programme
de surveillance permet l’accès
direct à l’amplificateur en utilisant
des contrôleurs (par exemple, des
contrôleurs à logique programma-
ble, PLC).
Quelque 200 cartes numériques
ont été installées à ce jour par
Sefydro en lieu et place des cartes
analogiques. 200 autres cartes le
seront cette année et l’ensemble du
programme (remplacement de 600
cartes au total) devrait être achevé
courant 2009 ». ■
Sefydro
« L’ensemble
présente une
haute fiabilité
et une sécurité
importante
du fait de
l’utilisation
d’un contrôleur
de séquence
et d’un module
d’initialisation »