MONTRONIX Capteur triaxial Volume 2 Console de Configuration Interface utilisateur Mise à jour : 01/01/2007 Révision 9 www.montronix.com
www.montronix.com Sommaire Contenu du Volume 2...2 du Spectra Pulse...3 Introduction... 3 Installation CD-ROM... 4 L application...6 Connexion avec le... 6 La barre d état... 7 Privilèges Administrateur... 7 Choisir l application... 8 Registre évènements... 8 Archiver/Restaurer... 10 Paramètres globaux... 10 Surveillance Active... 11 Autodiagnostic... 11 L oscilloscope... 12 Communication série... 13 Configuration... 14 Analyse des donnees avec un PC...16 Arrêt Acquisition et analyse... 16 Données exportées... 17 Test Materiel...18 LISTE DES APPLICATIONS...20 Surveillance Process...20 SPECIFICATIONS LOGICIEL... 21 Gravite et Collision...25 SPECIFICATIONS LOGICIEL... 26 Emulateur servo-accéléromètre et système de détection collision...29 SPECIFICATIONS LOGICIEL... 30 Connexions matériel... 32 Trois Axes...33 SPECIFICATIONS LOGICIEL... 34 FFT Analyseur Vibratoire...36 SPECIFICATIONS LOGICIEL... 38 Systeme de surveillance machine-outil...43 SPECIFICATIONS LOGICIEL... 45 Mode Détection Collision... 45 Mode Vibration... 46 Boîte Noire RMS...49 SPECIFICATIONS LOGICIEL... 50 Systeme Detection Collision et Evaluation Equilibrage...52 SPECIFICATIONS LOGICIEL... 53 Détection Collision... 53 Système Evaluation Equilibrage... 55 Seuils dynamiques...58 SPECIFICATIONS LOGICIEL... 59 Emulateur Servo Accelerometre...61 SPECIFICATIONS LOGICIEL... 62
CONTENU DU VOLUME 2 Ce volume décrit la console de configuration du. Les sujets abordés sont les suivants : Description interface utilisateur Installation de l application Configuration Console Fonctions de la console de configuration du - Configurer le - L Interface utilisateur - Le registre évènements - Fonctions du Fonctions communes de l interface utilisateur L oscilloscope Paramétrage de la surveillance Import, export et analyse des données avec un PC Protocole de communication série Description des applications disponibles du 2
CONSOLE DE CONFIGURATION DU SPECTRA PULSE Introduction La console de configuration est l Interface Homme/Machine pour le système de surveillance. Cette application fonctionne sous environnement MS Windows et permet la communication avec le au travers du port série RS232 ou du port USB. La console de configuration permet à l utilisateur de : - Télécharger l application désirée dans le - Configurer des limites et bien d autres données disponibles dans le logiciel - Visualiser un process et surveiller le fonctionnement de n importe quelle machine - Vérifier et enregistrer dans n importe quel PC la liste des évènements ou toute autre donnée que le a enregistrée durant le cycle surveillé du process. Fig. 1 Console de Configuration du. Exemples d interfaces utilisateur 3
Installation CD-ROM Capteur triaxial Le est livré avec un CD-ROM contenant : - Le programme d installation de la console de configuration - La version PDF de ce manuel - Adobe Acrobat Reader 5.0.5 - Les drivers pour le port USB de l interface Vous devez installer le logiciel contenu dans le CD-ROM sur le disque dur de votre PC. Quand vous insérez le CD-ROM dans votre PC, la page de garde apparaît. Pour procéder à l installation, suivez simplement les indications données. Si l option «Lancement automatique» n est pas disponible, choisissez «Exécuter» dans le menu «Démarrage» et entrez <d:>\splash.exe (<d:> est la lettre de votre lecteur CD-ROM). Si vous souhaitez vous connecter via le port USB, vous devez installer le driver virtuel du port COM. Connectez simplement l interface et le PC avec un câble USB 2.0. Quand Windows demande le driver, sélectionnez le dossier «Driver USB» sur le CD-ROM. Dès que vous avez terminé avec succès l installation et que vous exécutez l application pour la première fois, un code d authentification, fourni avec le CD, doit être saisi. Si ce code n est pas saisi, seul le programme de test du matériel est disponible. Dès que la console de configuration du a démarré, la fenêtre principale (cf. figure 2) apparaît. Fig.2: Fenêtre principale La version du logiciel utilisé peut être visualisée dans le menu principal en sélectionnant «Aide>A propos de (F1)». La version du logiciel apparaît dans la fenêtre suivante. 4
Avec la commande «Help (?)» dans le menu principal figurent également «Dossiers», «Outils» et «Accessoires». Ces menus et leurs sous-menus sont décrits dans les pages suivantes de ce manuel. 5
L APPLICATION Connexion avec le Quand la console de configuration a démarré, elle détecte si le est connecté au port série (ou au port USB) du PC. Si le est trouvé, l interface utilisateur de la console de configuration apparaît. La dernière application téléchargée dans le s ouvre dès que vous entrez à nouveau dans la console de configuration. Si le est connecté et alimenté mais que l application ne le détecte pas, le numéro de port COM est probablement mal configuré. Dans la fenêtre «Options» («Outils»>»Options»), l utilisateur peut entrer le numéro de port COM correct (figure 4). Fig. 4 Port série: si vous utilisez le port série pour communiquer avec le, vérifiez que le numéro de port correspond bien à celui qui apparaît dans cette boîte de dialogue. Les numéros de port série sont généralement 1 ou 2. Port USB: si vous utilisez le port USB pour communiquer avec le capteur, vérifiez que le port série virtuel assigné par le driver USB correspond bien au numéro de port qui apparaît dans la boite de dialogue ci-dessus. Les numéros de port USB peuvent être trouvés dans «Panneau de configuration>système>matériel>gestionnaire de périphériques>arborescence Ports (COM & LPT)» 6
La barre d état Capteur triaxial La barre d état (voir figure 5) se trouve au bas de l écran dans la fenêtre «Console de configuration» du. Fig. 5: Barre de statut Elle contient les informations suivantes : Application en cours : c est le nom de l application en cours d utilisation. Administrateur : un A est visible sur la barre d état lorsque le mot de passe de l administrateur a été saisi. Avertissements : des messages d erreurs tels que «sortie indisponible» ou «erreur autodiagnostic» peuvent apparaître dans cette barre. Statut des sorties : les trois petits carrés sur le côté droit portent le numéro des sorties, ils apparaissent lorsque la sortie alarme correspondante est en alarme. Privilèges Administrateur Certaines fonctions ne sont pas accessibles à tous les utilisateurs. Pour les rendre accessibles, vous devez entrer le mot de passe Administrateur (Fichier>Déverrouillage Administrateur). Le mot de passe par défaut est «SEQUOIA» (impérativement en majuscules). Le mot de passe peut être changé par l administrateur (Fichier>Changer mot de passe). Il est recommandé de changer le mot de passe et de l enregistrer dans un endroit sécurisé en application des procédures de sécurité de chaque entreprise. La fonction système n est accessible que par l administrateur. Elle permet de : Changer l application en cours Modifier les paramètres globaux comme l option «Sortie neutralisée» ou l heure du système. Modifier des paramètres spécifiques du logiciel. Télécharger une configuration antérieurement sauvegardée dans un fichier. Une fois que l application est configurée, l administrateur devra fermer (Fichier>Verrouillage Administrateur) pour éviter que d autres utilisateurs puissent modifier les paramètres du système. 7
Choisir l application Le Spectra Pulse offre plusieurs choix en fonction du logiciel en cours. L utilisateur peut télécharger un logiciel en le sélectionnant simplement dans le menu «Accessoires>Applications» (voir figure 6). Fig. 6: Menu accesoires Les logiciels disponibles sont divisés en deux groupes : Application: il contient les applications (algorithmes) les plus fréquemment utilisées Autres: il contient l utilitaire de test et certaines applications nécessaires pour le diagnostic. Quand vous téléchargez un nouveau logiciel dans le, vous devez toujours arrêter l équipement qui est surveillé. La sortie du capteur peut changer ou des changements d état peuvent se produire quand une nouvelle application est téléchargée. Quand le logiciel est téléchargé, l écran de l application sélectionnée apparaît et de nouveaux paramètres peuvent être saisis. Registre évènements Le enregistre dans sa mémoire interne tous les évènements significatifs qui se sont produits pendant la période de surveillance. Le registre évènements peut stocker jusqu à 12288 évènements. Le dernier évènement survenu pendant le process sera le premier évènement visible dans le registre. Le registre évènements est toujours actif et disponible pour l utilisateur. Il peut être utilisé pour suivre tout le process de l équipement surveillé. 8
Le contenu du registre ne pouvant être ni supprimé, ni modifié en fait une «Boîte noire» fiable pour le diagnostic et la garantie. Quand le registre évènement est plein, le écrase le plus ancien évènement enregistré. Chaque évènement est stocké dans le avec la date et l heure. Différents types d évènements peuvent figurer dans la liste tels que : Alimentation ON/OFF Changements de configuration Alarmes survenues Fig. 7: Fenêtre Registre évènements Vous pouvez ouvrir la fenêtre Registre Evènements (figure 7) à partir de «Outils>Registre Evènements>Sur système». Les évènements les plus récents sont en tête de liste et immédiatement disponibles pour l utilisateur sachant que le chargement de la liste complète peut prendre quelques instants. La totalité des informations peut être enregistrée dans un fichier («Outils>Registre Evènements>Enregistrer») et examiner plus tard («Outils>Registre Evènements>Ouvrir») même si le n est pas connecté. Attention, seules les données téléchargées à partir du seront sauvegardées dans le fichier : vous devez attendre que l opération de chargement soit complète avant d enregistrer la liste dans le fichier de votre choix. 9
Archiver/Restaurer Une fois que le est configuré, filtres bande passante et limites déterminés, les paramètres sont systématiquement sauvegardés par le système et automatiquement rechargés à chaque mise sous tension. Afin de programmer un autre avec les mêmes paramètres ou remplacer un système défaillant, on utilise la fonction «Archiver/Restaurer». Utilisez la fonction «Archiver» pour sauvegarder tous les paramètres du système dans un fichier («Outils>Archiver>Enregistrer»). Ces paramètres pourront ensuite être à nouveau chargés dans le ou dans un autre capteur en utilisant la commande «Outils>Archiver>Ouvrir». Paramètres globaux Dans la fenêtre «Réglage Système» (figure 8 «Outils>Réglages système»), l utilisateur peut voir et mettre à jour l horloge interne du système. Utilisez «Synchroniser avec le PC» pour synchroniser l horloge interne avec celle de votre PC ou de la CNC. De plus, la fonction «Sortie désactivée» peut être sélectionnée en cliquant dans la case contrôle blanche. Si ce mode est sélectionné, aucune alarme ne se produira. Aucune autre variation n affectera la fiabilité du système : le logiciel travaillera normalement sauf pour la case rouge dans la barre d état qui clignotera. Cette fonction peut être utile pour utiliser une application sans envoyer d alarme à l interface. Le positionnement du curseur «Turn-Off Delay» permet de régler le temps de visualisation de l alarme. Fig. 8: Réglage Système 10
Surveillance Active Capteur triaxial L entrée Surveillance Active (MA) permet d activer la surveillance du. Quand cette entrée n est pas activée, les limites ne sont pas actives même si l utilisateur essaie de les sélectionner dans l interface utilisateur. Les cases «Limites» restent blanches même si elles ont été sélectionnées (voir le paragraphe «Fonctions communes de l interface utilisateur» page suivante). Sans la Surveillance Active (MA), aucune alarme ne sera donnée et aucun évènement alarme ne sera enregistré dans le registre évènements. Autodiagnostic Le est capable d exécuter une procédure d autodiagnostic pour vérifier la fonctionnalité des éléments du système. Si le test échoue, une alarme est donnée sur la sortie 3 et l évènement correspondant est enregistré dans le registre. Cette fonction garantit une fiabilité permanente du système et fait du le système le plus approprié pour toutes les tâches qui demandent une garantie de contrôle permanent. 11
Fonctions communes de l interface utilisateur L oscilloscope De nombreuses applications, utilisant un signal avec une plage de temps, montrent la fonction Oscilloscope (figure 9) dans l interface utilisateur. Fig. 9 L oscilloscope C est un outil utile pour la visualisation en temps réel du signal qui est traité par le et aux limites associées. De plus, l oscilloscope peut être utilisé pour vérifier les limites et les paramètres des filtres pour le logiciel chargé. La fonction oscilloscope travaille comme un véritable oscilloscope. Chaque tracé a les paramètres suivants : Echelle Y : c est l échelle de grandeur Décalage (offset) Y : c est le décalage de chaque tracé Echelle X : C est l échelle de temps de la visualisation, identique pour tous les tracés. De plus, chaque tracé peut avoir une ou plusieurs limites avec les mêmes paramètres que pour le tracé. L oscilloscope est paramétrable avec les outils fournis au bas de l écran (utilisez simplement les flèches) ou au travers du Panneau de contrôle (figure 10). Pour ouvrir la fenêtre du panneau de contrôle, vous pouvez : - Utiliser le bouton en bas à gauche de l écran, il montre le menu avec la commande auto-paramétrage et la ligne Panneau de contrôle qui ouvre la fenêtre «Panneau de contrôle». Ou - Double-click avec le côté gauche de la souris 12
- Sélectionner «Panneau de contrôle» à partir du menu de la pop-up qui apparaît quand vous cliquez à droite sur l écran oscilloscope. Fig. 10 Fenêtre Panneau de contrôle A partir de cette fenêtre, l utilisateur peut fixer l échelle X, l échelle et l offset Y. La commande Auto-paramétrage trouve les meilleurs paramètres pour la visualisation du signal. Deux options sont disponibles dans la fonction Auto-paramétrage : - Garder zéro au centre: en sélectionnant cette option, vous avez un offset Y à zéro pour tous les tracés. - Même échelle Y pour tous les tracés : en sélectionnant cette option, tous les «tracés» auront la même valeur d échelle Y. Cette option est utile pour comparer deux signaux ou plus. Les autres outils disponibles dans le panneau de contrôle seront décrits dans la section «Analyse des données». Communication série Le communique avec l extérieur au travers d une ligne série RS232. Le protocole a les paramètres suivants : Baud rate: 28800 bit/s (Dans certaines applications, on peut avoir 19200 bit/s, vérifier les instructions spécifiques à l application que vous utilisez). 1 bit Départ - 1 bit Arrêt 8 bits Données 13
Configuration Pour chaque application, l utilisateur peut fixer les paramètres fixés dans la fonction «Analyse données» et définir les limites. Dans de nombreuses applications, trois niveaux de limite (correspondant aux trois sorties digitales) peuvent être fixées. Une fenêtre pour la saisie des limites est montrée figure 11. Fig. 11 Limit settings Chaque limite peut être activée en cliquant dans la case correspondant au numéro de la limite (dans l exemple ci-dessus, les limites 1 et 2 sont activées). La valeur de la limite est inscrite dans la case «Valeur (m/s²) et peut être modifiée en plaçant le curseur dans la case et en utilisant les touches «flèches haut et bas» (Flèche haut/flèche bas augmente ou diminue la valeur de 1 en 1 et Page Haut/Page Bas de 10 en 10). La couleur utilisée dans la case sert également à décrire le statut de la limite : - Blanc: la limite n est pas active. Elle ne peut pas être sélectionnée par l utilisateur ou l entrée «Surveillance Active» peut être inactive. - Vert: la limite est active et aucune alarme n est détectée. - Rouge: la limite est active et une alarme est déclenchée. Une autre fonction du offre la possibilité de modifier les paramètres de fréquence des filtres (figure 12). Sélectionnez le filtre à modifier et déplacez le curseur à droite ou à gauche pour augmenter ou réduire la fréquence des filtres. Sur la droite du curseur, la fréquence choisie est indiquée. Fig. 12 Configuration des filtres Lorsqu un paramètre est changé dans l interface utilisateur, la nouvelle valeur est retenue en temps réel par le et immédiatement appliquée à la fonction de surveillance. 14
De ce fait, en regardant les résultats obtenus pendant la modification des paramètres système, l utilisateur est en mesure de vérifier le résultat de chaque changement en trouvant la meilleure valeur pour chaque paramètre et la meilleure combinaison pour chaque application. Ces paramètres sont sauvegardés dans la mémoire du et appliqués au process surveillé jusqu à ce que l utilisateur les modifie ou qu un autre logiciel soit chargé dans le. Dans ce cas, les paramètres par défaut de ce logiciel sont chargés. N.B. Chaque fois que vous changez des paramètres dans la configuration, les données à l'intérieur du sont converties dans son système numérique discret interne avec une erreur approximative apparente. Le même principe de conversion est utilisé quand le envoie les données de sa mémoire interne au PC afin de représenter les valeurs des seuils sur l'écran. Dans certains cas (principalement pour des valeurs basses), il est possible que cette double approximation puisse montrer une valeur avec de légères différences entre sa valeur originale et les instants suivants ou le sera relié au PC. 15
ANALYSE DES DONNEES AVEC UN PC Arrêt Acquisition et analyse Dans la fenêtre «Panneau de contrôle» (voir le paragraphe «Oscilloscope»), l utilisateur peut arrêter l acquisition des données en sélectionnant Hold Data. Quand l utilisateur clique sur la commande Hold data, il stoppe l acquisition des données et la fenêtre «Panneau de contrôle» s élargit automatiquement (figure 13) pour montrer le détail «Analyse des données» Utiliser les commandes «flèches» pour faire défiler les valeurs des données stockées et la touche «fit» pour visualiser toutes les valeurs acquises Fig. 13 Fenêtre panneau de contrôle (mode Hold data ) En cliquant sur la partie oscilloscope deux curseurs peuvent être utilisés pour définir une fenêtre et sélectionner une série de données à voir. La commande «Zoom» fixe la meilleure valeur d échelle X pour visualiser les données entre les curseurs. Ces données sont analysées pour évaluer les points suivants : Temps (time): montre l intervalle de temps en millisecondes. Echantillons (samples): le nombre d échantillons analysés. Moyenne (average): Samples Avg = N Min: la valeur minimum de la plage Max: la valeur maximum de la plage Crête à Crête (Pk to Pk): c est la différence entre la valeur minimum et la valeur maximum dans la plage. 1 2 RMS: RMS = ( Samples ) N 16
Le calcul des paramètres énumérés ci-dessus est effectué sur la base d une valeur d Offset Y égal à 0. La commande «Ajuster le zéro» fixe la valeur moyenne courante comme l Offset Y. Données exportées Le programme autorise la sauvegarde des données qui sont visualisées sur l oscilloscope en cliquant sur la case «Exporter vers». Les valeurs sauvegardées sont au format ASCII. L utilisateur peut personnaliser le format du fichier de données (Menu : «Outils >Options») : Inclure En-tête : si cette case est sélectionnée, le fichier de données inclura l en-tête avec la date, l application utilisée, le taux d échantillonnage et le nom de chaque colonne. Etiquette de commentaire : l utilisateur peut saisir un caractère qui sera utilisé pour marquer les lignes d en-tête. C est utile quand les données sont importées automatiquement au travers d un logiciel tiers (par exemple, si vous utilisez Matlab, l étiquette de commentaire sera le signe %). Format: c est le format utilisé pour sauvegarder les valeurs numériques. Un exemple illustrant le format choisi apparaît dans la zone sous la case format. Dans la plupart des cas, l utilisateur sauvegarde les données dans un fichier «.log». Ces données pourront ensuite être analysées avec différents logiciels tels que Matlab, LabView, Excel, etc 17
TEST MATERIEL Pour charger le programme «Test Matériel», sélectionnez «Accessoires>Autres>Test». C est une application spéciale utilisée pour vérifier la fonctionnalité du matériel et exécuter l étalonnage du système. Fig. 14: Application Test Le pavé «Contrôle sortie» sur le côté gauche de la fenêtre peut être utilisé pour vérifier les sorties du. Chaque sortie peut être activée (ON/OFF) en cliquant dans la case correspondante ou un contrôle automatique des trois sorties peut être exécuté en cliquant sur «Contrôle sortie». Attention: en utilisant ces commandes, les sorties changeront d état sans tenir compte de l option «Sortie désactivée».l état des deux entrées (Surveillance Active et Entrée Auxiliaire) sont montrées en bas du pavé. Le pavé «Composants externes» donne le résultat du test des mémoires RAM et EEPROM. 18
Le pavé «Bruit» montre la valeur RMS actuelle sur les trois axes. Si cette valeur excède la valeur maximum autorisée, c est écrit en rouge. La valeur normale devrait être d environ 0.20m/s². Le pavé «Horloge» compare l horloge du avec celle du PC et permet à l utilisateur de les synchroniser. Si la différence entre les horloges est supérieure à une minute, la valeur est inscrite en rouge. La touche «Log» sauvegarde le statut du pendant le test. Quand vous cliquez sur la touche «Test signal», le envoie une impulsion à l accéléromètre sur les trois axes afin de vérifier que le traitement du signal fonctionne correctement. Le fait de cliquer sur cette touche devrait produire un écart d environ 10 m/s² pour 1 seconde. La touche «Vitesse» peut être utilisée pour basculer entre les signaux d accélération et de vitesse. Le pavé «Etalonnage» indique si le procédé d étalonnage a été exécuté sur le. La touche «Exécuter» démarre le procédé d étalonnage. Pour réaliser l étalonnage, il faut mettre le dans six positions pendant que les signaux «Offset» et «Sensibilité transversale» sont évalués. Les six positions sont obtenues en plaçant chaque face du système sur un plan horizontal tel qu une table. L ordre de positionnement n est pas important. Un message de confirmation apparaitra à la fin du procédé d étalonnage. 19
Les conditions de surveillance Capteur triaxial LISTE DES APPLICATIONS SURVEILLANCE PROCESS Pendant un process d usinage, une machine outil produit des vibrations caractéristiques. C est le résultat de forces dynamiques dans les machines ayant des pièces mobiles et des structures qui sont reliées à l équipement. Les machines outils modernes sont capables de réaliser des cycles de travail complexes en exécutant plusieurs opérations sur chaque pièce. Durant un cycle de travail, le niveau maximum de vibrations qui est accepté change en fonction du type de travail, de l état de l outil, etc. Il est important d'identifier de tels comportements afin de détecter des perturbations et de les distinguer des types anormaux de vibration. L'adoption de systèmes à seuil fixe peut être inadaptée quand des comportements vibratoires différents ou complexes sont associés à une machine. En effet, un système de surveillance à seuils fixes ne peut pas assurer le contrôle optimal du processus complet et peut également fournir des informations fausses sur le statut. Ce problème peut être surmonté en utilisant un système qui est capable d identifier le comportement vibratoire d un process d usinage. Un tel système peut éliminer les risques liés aux faibles performances d un système à seuil fixe et peut fournir des informations précises pour la surveillance, le diagnostic, la maintenance et la sécurité. L approche du En utilisant le capteur d accélération triaxial Montronix pour convertir le mouvement vibratoire en signal électrique, le procédé de mesure et d analyse des vibrations et le calcul des seuils peuvent être facilement réalisés grâce à l application «surveillance process». Dans l application «Surveillance Process», le est capable d apprendre le comportement vibratoire de process répétitifs. Cette information est stockée dans la mémoire interne du et est ensuite utilisée pour définir les limites hautes et basses. Ces seuils ont une forme qui suit exactement le process. Le système compare les seuils fixés avec la RMS du module d accélération triaxial et génère une alarme si une anomalie par rapport au comportement enregistré est détectée. Pour s assurer que chaque process est surveillé avec précision, un signal extérieur de déclenchement est utilisé pour synchroniser le début du process avec le point de départ initial du modèle. Pour avoir le déclenchement extérieur, un signal doit être connecté à l entrée auxiliaire. Les seuils d alarme supérieur et inférieur sont fournis par les différentes sorties. Cela permet d avoir des réponses différentes du système en fonction du seuil qui a été dépassé. 20
Les principaux avantages de l application «Surveillance Process» peuvent être décrits comme suit : Grâce à l Offset paramétrable, l utilisateur peut fixer la distance voulue entre chaque seuil à partir du signal type enregistré. Le temps de surveillance durant lequel les seuils sont comparés est paramétrable. Cela permet de définir précisément la plage de surveillance et de contrôler le process jusqu à une heure. Applications Surveillance Machine Analyse structure Maintenance Préventive Interface utilisateur SPECIFICATIONS LOGICIEL Dès que le a démarré, l oscilloscope montre la RMS du module d accélération triaxial et les limites sélectionnées (s il y en a). Les seuils peuvent être basculés ON/OFF en utilisant les cases «Limite Supérieure» et «Limite Inférieure». 21
Pour définir les limites, l utilisateur identifié comme administrateur du système doit cliquer sur le bouton «Définir limites». De plus, les fonctions «Surveillance active» et «Entrée auxiliaire» doivent être matériellement à zéro (c'est-à-dire qu aucun câble ne doit être connecté aux entrées 2 et 3 de l interface). Quant vous cliquez sur le bouton «Définir limites», l acquisition des données s arrête et une nouvelle fenêtre apparaît. Définition des limites La fenêtre ci-dessus apparaît quand l administrateur système modifie les limites en utilisant le bouton «Définir limites». L oscilloscope montre le comportement de la machine qui a été précédemment enregistré par le. Par conséquent, il est important de noter que le process doit être acquis avant de fixer les seuils. En utilisant les flèches de commande situées sous «Réglage des limites», il est possible de faire défiler, dans les deux sens, les données stockées. En cliquant sur l oscilloscope, deux curseurs peuvent être utilisés pour sélectionner une plage de données à revoir. La commande «Zoom» donne la meilleure valeur pour l échelle X afin de visualiser les données comprises entre les deux lignes blanches. Le bouton «Zoomer tous» permet de visualiser toutes les données collectées alors que la case «Masquer limites» est utilisée pour masquer les limites précédemment définies. La commande «Autoréglage» permet de trouver les meilleurs paramètres possibles pour les données figurant à l écran. Les pavés «Limite Supérieure» et «Limite Inférieure» peuvent être utilisés pour changer l offset Y et la fenêtre de temps pour chaque limite. Le réglage de l offset permet à l administrateur système de fixer l écart de chaque seuil à partir du signal enregistré alors que la valeur de la fenêtre de temps est utilisée pour définir la largeur temporelle des seuils (pour être divisée avant et après le signal) dans lesquels le process peut être considéré comme sûr. 22
Plus la valeur de la fenêtre est importante, plus la limite est lisse. D un côté, un Offset bas détermine une fenêtre de temps courte pour les données enregistrées et une haute résolution, de l autre un Offset haut donne une fenêtre de temps longue avec une résolution basse donc décrivant moins exactement le comportement réel du process. Les seuils supérieur et inférieur apparaissent sur l oscilloscope en cliquant sur le bouton «Appliquer». Un autre paramètre réglable : la «base de temps» Cette commande permet de surveiller le process pendant une heure maximum. Le nombre d échantillons utilisés pour surveiller le process, en fonction du choix de temps de résolution, apparaît à la suite de «Résolution limite» avec le temps nécessaire pour transmettre les nouvelles limites au. La commande «Importer» permet à l administrateur système de charger les valeurs des seuils à partir d un fichier existant stocké sur le disque dur. Les limites fixées sont envoyées au système en cliquant sur OK. Le bouton «Annuler» permet d interrompre la transmission des données. Registre évènements Une nouvelle entrée est ajoutée au registre évènement lorsque survient un évènement tel que : Seuil dépassé Changement de paramétrage d une limite (valeur du seuil ou activation). Traitement du signal Dans «Surveillance Process», le traitement du signal est basé sur les étapes suivantes : Echantillonnage : le signal est échantillonné à la fréquence de 9600 Hz par seconde. Calcul de RMS: l application évalue la valeur RMS du module triaxial d accélération. 23
Vérification déclenchement : le déclenchement permet de synchroniser précisément le début du process d acquisition de données avec les seuils types. Le déclenchement est possible quand la connexion est faite à l entrée auxiliaire. Enregistrement des seuils : les seuils sont appliqués au signal en chargeant les paramètres offset, la fenêtre de temps et la résolution. Comparaison des seuils : le signal de sortie est comparé avec les seuils et les sorties sont fixées. Enregistrement évènement : les évènements survenus durant la période de surveillance sont ajoutés au registre évènements. Connexions matériel Entrée/Sortie Connexion Seuil Supérieur Sortie 1 Seuil Inférieur Sortie 2 Déclenchement Entrée auxiliaire 24
Les conditions de surveillance Capteur triaxial GRAVITE ET COLLISION Durant un process d usinage, toutes les machines produisent des vibrations, c est à dire une oscillation par rapport à une position de référence. De plus, toutes les pièces mécaniques de la machine subissent la force de gravité. Il est nécessaire de détecter l accélération et la vibration auquel un corps est soumis afin d obtenir des mesures précises qui peuvent être utilisées pour la surveillance, le contrôle et l automation. Autrement, la somme des forces appliquées sur le dispositif mécanique pourrait causer la chute du corps et provoquer la casse de la machine Une autre cause importante de panne (ou de casse) peut être la conséquence d une collision. En effet, durant le process d usinage, une machine peut subir un choc (jusqu à plusieurs centaines de g) produite par un évènement imprévu. Il est fortement recommandé de vérifier si des collisions ont eu lieu pendant la phase surveillée. Un système de détection collision peut rapidement stopper la machine et enregistrer le choc quand l évènement perturbe le process d usinage. Grâce à ce système, le temps d interruption (panne) peut être réduit et les dommages évités. L approche du Le est basé sur la technologie de référence de la gravité, c'est-à-dire qu il peut mesurer la gravité réelle à n importe quel endroit. Le principe de cette technologie est l observation de l accélération de la gravité en fonction de la position et du temps. La valeur réelle de la gravité est enregistrée dans la mémoire du et est utilisée pour effectuer des calculs complexes et établir des systèmes de contrôle automatiques fiables. En utilisant la technologie de la gravité, le mesure le module triaxial d accélération. Cette valeur est ensuite filtrée par un filtre passe-bas et est comparée à deux niveaux dynamiques paramétrables. Le dispositif utilise les deux sorties pour indiquer si la valeur filtrée est dans la marge considérée comme acceptable. Si la valeur d accélération est supérieure aux seuils fixés, une alarme est déclenchée. Dans le système de détection collision, le module triaxial d accélération est filtré par un filtre passe-bande sophistiqué (combinaison d un filtre passe-bas et d un filtre passe-haut) pour distinguer la collision de toute autre source de vibration. Une alarme en temps réel est générée quand le seuil est dépassé. De plus, le peut stocker dans sa mémoire interne tous les évènements qui ont eu lieu pendant la période surveillée (en précisant la date et l heure de l évènement). La liste de tous les évènements peut être visualisée ou téléchargée à tout moment avec un PC. Cette fonction fournit une aide inestimable au diagnostic, à la maintenance et à la garantie. L application «Gravité et collision» est particulièrement utile pour surveiller les opérations sur les machines automatisées et pour vérifier qu aucun élément mécanique ne peut tomber ou bouger. 25
Les principaux avantages de cette application du peuvent être décrits comme suit : Trois seuils (deux pour la valeur de la gravité et un pour la collision) peuvent être positionnés afin de réaliser un contrôle fiable du comportement vibratoire de la machine. Le paramétrage du filtre passe-bas donne le meilleur enregistrement du signal de bruit et de discrimination du signal. Applications Surveillance machine-outil Analyse structurelle Equilibrage systèmes Interface utilisateur SPECIFICATIONS LOGICIEL Afin d utiliser le logiciel «gravité», le doit d abord être calibré. Si la calibration n a pas été effectuée, un message d erreur apparaît sur l écran. Pour calibrer le capteur, utiliser l utilitaire de calibration dans le programme test (Fichier>Applications>Test). La description de la procédure de calibration est décrite dans la première partie de ce manuel. 26
Le signal de gravité se dessine en bleu sur la fenêtre oscilloscope. Quand elles sont permises, les limites correspondantes sont visibles (en jaune et vert) en même temps que le signal de gravité. En cliquant dans la case «Limite collision», le module triaxial d accélération et la valeur du seuil se dessinent sur l écran (respectivement en magenta et en rouge). Quand les limites collision et gravité sont activées, les deux signaux (et les limites permises) sont visibles simultanément sur la fenêtre oscilloscope. Sensibilité Un curseur est utilisé pour positionner la fréquence de coupure du filtre passe-bas qui sera appliquée au signal de gravité. La valeur de fréquence choisie apparaît à droite du curseur. Filtre passe-bande du module triaxial Deux curseurs sont utilisés pour positionner les fréquences de coupure du filtre passebande qui seront appliquées en mode collision. La fréquence de coupure inférieure sera positionnée en utilisant le curseur passe-haut alors que la fréquence de coupure supérieure le sera avec le curseur passe-bas. Les valeurs définies apparaissent à droite de la ligne du curseur. Limites Les pavés «Alarmes» sont utilisés pour configurer les seuils d alarme. L option (Gravité Limite 1, gravité limite 2 ou limite collision) doit être sélectionnée afin de permettre le déclenchement de l alarme correspondante. La valeur de la limite peut être directement indiquée en tapant la valeur dans la case correspondante ou en utilisant les touches «page haut» et «page bas». Registre évènement Quant l un de ces évènements survient, une nouvelle entrée est ajoutée au registre évènement : Seuil dépassé Changement de paramétrage Limite (valeur de seuil ou statut de la limite) Changement de configuration du filtre (niveau de la fréquence de coupure). Traitement du signal Dans cette application, le traitement du signal est basé sur les étapes suivantes : 27
Echantillonnage : l axe sélectionné est échantillonné à la fréquence de 48000 Hz. Filtre configurable : un filtre passe-bas est utilisé pour bloquer les bruits hautefréquence. Filtre configurable (Collision) : un filtre passe-bande est utilisé pour positionner la largeur de bande appropriée. C est une moyenne obtenue suivant un filtre IIR (filtre à réponse impulsionnelle infinie). Evaluation module : le module triaxial d accélération est calculé sur les axes filtrés. Seuils paramétrables : trois niveaux dynamiques paramétrables peuvent être positionnés pour définir les seuils. Comparaison des seuils : le signal de sortie est comparé avec les seuils et les sorties sont placées. Enregistrement évènement : les évènements survenus durant la période de surveillance sont ajoutés au registre évènements. Connexions matériel Seuils Sortie Seuil gravité 1 Sortie 1 Seuil gravité 2 Sortie 2 Seuil collision Sortie 3 28
EMULATEUR SERVO-ACCELEROMETRE ET SYSTEME DE DETECTION COLLISION Les conditions de surveillance Dans cette application, le capteur triaxial d accélération Montronix simule les fonctions qui sont normalement effectuées par un servo-accéléromètre. Généralement, les servoaccéléromètres sont de haute précision, spécialisés, très chers et utilisés en analyse sismique à vitesse réduite avec des plages dynamiques élevées. De plus, un dispositif de détection collision est ajouté au logiciel. L application est établie sur les points forts des accéléromètres standards (c'est-à-dire haute sensibilité et capacité à mesurer des accélérations en basse fréquence) et peut surmonter les difficultés traditionnelles concernant l analyse de données. L émulateur servo-accéléromètre permet la surveillance des vibrations mécaniques, c'està-dire toutes les vibrations qui peuvent affecter le dispositif mécanique et ses composants. On dit qu un corps vibre quant il décrit des mouvements d oscillation par rapport à une position de référence, avec une fréquence et une amplification qui peuvent changer dans le temps. Il est très difficile d éviter les vibrations. Cela se produit habituellement en raison des effets dynamiques des tolérances d usinage, des dégagements, des roulements, des contacts entre les pièces de la machine et des forces d équilibrage. De petites vibrations peuvent souvent générer des fréquences de résonnance sur d autres parties de la structure et être amplifiées à des niveaux élevés qui peuvent affecter le fonctionnement normal de la machine. Une autre cause de panne machine peut être une collision. En effet, durant le process de travail normal, la machine peut occasionnellement subir un choc (jusqu à plusieurs centaines de g) produit par un évènement inconnu. Un système de détection collision peut enregistrer le choc et stopper rapidement la machine pour empêcher que le process en cours soit affecté. Dans de nombreux cas, cette réaction immédiate permet de réduire le temps d arrêt machine et d éviter des dommages graves. L approche du «L émulateur Servo-Accéléromètre» et le «système de détection collision» fournissent une mesure de haute performance pour : L accélération à laquelle un corps un soumis sur l un des trois axes cartésiens Le module triaxial d accélération. En adoptant un système sophistiqué de filtrage, l émulateur servo-accéléromètre est capable de différencier le signal des fréquences qui ne sont pas appropriées à l analyse. Dans le système de détection collision, le module triaxial d accélération est filtré par un filtre passe-bande sophistiqué (combinaison d un filtre passe-bas et d un filtre passe-haut) pour distinguer la collision de toute autre source de vibration. Une alarme en temps réel est générée quand le seuil est dépassé. De plus, le peut stocker dans sa mémoire interne tous les évènements qui ont eu lieu pendant la période surveillée (en précisant la date et l heure de l évènement). La liste de tous les évènements peut être visualisée ou téléchargée à tout moment avec un PC. Cette fonction fournit une aide inestimable au diagnostic, à la maintenance et à la garantie. 29
Les principaux avantages de l émulateur Servo-Accéléromètre et du système de détection Collision peuvent être décrits comme suit : Jusqu à trois seuils peuvent être placés et les sorties digitales correspondantes peuvent être paramétrées pour produire une alarme quand la valeur fixée est dépassée. Chaque seuil peut être placé pour détecter les alarmes sur l un des trois axes ou sur le module triaxial d accélération Les filtres paramétrables autorisent l enregistrement du meilleur signal de bruit et la meilleure différenciation du signal peut être obtenue. La plage dynamique de 80 db rend l émulateur servo-accéléromètre utilisable dans la plupart des applications. Applications Analyse structurelle Contrôle de mouvement à vitesse réduite Evènement mécanique à vitesse réduite Haute précision du contrôle d inclinaison et de positionnement. Interface utilisateur SPECIFICATIONS LOGICIEL Quand aucune limite n est active, l oscilloscope montre le module triaxial d accélération. Afin de visualiser une valeur d accélération sur un seul axe, une ou plusieurs limites doivent être activées. Dans ce cas, l axe choisi et la valeur du seuil correspondant se dessinent sur l oscilloscope. 30
Limites Les pavés «Limites» sont utilisés pour configurer les seuils des alarmes. Chaque limite peut être activée en cliquant dans la case placée à côté du numéro de la limite. La valeur de la limite apparaît dans la case «Valeur (m/s²). Elle peut être modifiée en plaçant le curseur dans la case et en tapant la valeur choisie ou en utilisant les flèches «Page haut» et «Page bas» pour augmenter ou diminuer la valeur. La case «Fonction» permet à l administrateur système de sélectionner l axe surveillé. Filtre passe-bande du module triaxial Deux curseurs sont utilisés pour positionner les fréquences de coupure du filtre passebande qui seront appliquées en mode collision. La fréquence de coupure inférieure sera positionnée en utilisant le curseur passe-haut alors que la fréquence de coupure supérieure le sera avec le curseur passe-bas. Les valeurs définies apparaissent à droite de la ligne du curseur. Filtre passe-bas mono axial Ce pavé est utilisé pour configurer l utilitaire de traitement du signal mono axial. Grâce au curseur, il est possible de placer la fréquence de coupure du filtre passe-bas. La valeur figurant à droite de la ligne de déplacement du curseur montre la valeur déterminée. La case «Pas de gravité» fournit à l utilisateur l opportunité de filtrer la composante continue du signal. En effet, quand cette case est sélectionnée, le signal d accélération est filtré par un filtre passe-haut à une très basse fréquence. Cette procédure est utilisée pour éliminer le décalage dû à la force de gravité à chaque changement de position du système. Si la case n est pas sélectionnée, aucune différenciation de la composante gravité n a lieu. Registre évènements Quand l un des évènements suivants se produit, une nouvelle entrée est ajoutée au registre évènements : Seuil dépassé Changement de la configuration des limites (Valeur de seuil, échantillonnage d axes, activation de seuils) Changement de la configuration des filtres (Fréquence de coupure) Changement du mode fonctionnel (Pas de gravité) Traitement du signal Dans l application «Emulateur Servo-Accéléromètre» et «Détection Collision», le traitement du signal est basé sur les étapes suivantes : 31
Echantillonnage : les trois axes sont échantillonnés à la fréquence de 48000 échantillons par seconde. Pré-filtre : un premier filtre passe-bas, à la fréquence de 500 Hz, est utilisé pour enlever le bruit basse fréquence. C est un filtre somme et moyenne. Filtre passe-bas configurable : un filtre passe-bas configurable est utilisé pour définir la largeur de bande voulue. C est une moyenne obtenue suivant un filtre IIR (filtre à réponse impulsionnelle infinie). Evaluation module : le module triaxial d accélération est calculé sur les axes filtrés. Comparaison des seuils : le signal de sortie est comparé avec les seuils et les sorties correspondantes sont placées. Enregistrement évènement : les évènements survenus durant la période de surveillance sont ajoutés au registre évènements. Connexions matériel Seuil Sortie Seuil 1 Sortie 1 Seuil 2 Sortie 2 Seuil 3 Sortie 3 32
TROIS AXES Les conditions de surveillance Pour chaque machine et chaque process, il est possible de distinguer les modèles vibratoires acceptables des fonctionnements anormaux. Une condition fondamentale pour chaque opération est la possibilité d obtenir une description précise de la vibration par mesure et analyse. Surveiller le comportement vibratoire d une machine peut être très utile pour les prévisions de maintenance, le contrôle qualité, pour élaborer des contrôles automatiques fiables et réduire les coûts. L approche du Cette application est destinée à la surveillance des systèmes automatisés et à la vérification qu aucune de leurs pièces mécaniques ne peut accepter de valeurs d accélération en dehors de la plage acceptable. Dans le logiciel «Trois Axes», le mesure la valeur d accélération sur les trois axes. Les données acquises sont comparées avec les trois seuils paramétrables. Chaque seuil est associé à l un des axes échantillonné, qui doit être défini par l administrateur système. Le dispositif gère trois sorties pour indiquer si les valeurs mesurées sont dans la marge de grandeur qui a été placée.. De plus, ce logiciel permet à l utilisateur de surveiller le niveau d un signal extérieur reçu par le. Ce signal est détecté par le dispositif quand la connexion est établie sur le plot n 3 du bornier de connexion de l interface. Les principaux avantages de l application «Trois Axes» du peuvent être décrits comme suit : Jusqu à trois limites peuvent être placées afin de réaliser un contrôle précis du comportement vibratoire de la machine. Il est possible d appliquer directement des seuils à la grandeur du signal vibratoire sans transformation ultérieure. Applications Surveillance machine-outil Equilibrage de systèmes 33
SPECIFICATIONS LOGICIEL Interface utilisateur L oscilloscope montre la valeur d accélération mesurée sur chacun des trois axes du capteur et les limites actives. Il montre aussi le signal d entrée qui doit être fourni au pour permettre au système de surveiller. Le signal digital a une amplitude de -100 m/s 2 quand il n est pas actif (c'est-à-dire statut 0) ou +50 m/s 2 quand la surveillance est active (c'est-à-dire statut 1) Limites Les pavés «Alarmes» sont utilisés pour configurer les seuils d alarmes. Il est nécessaire de sélectionner la limite pour activer l alarme et d indiquer une valeur limite dans la case «Valeur (m/s²)» en la tapant ou en utilisant les flèches «Page haut» et «Page bas» pour l augmenter ou la diminuer. Les cases X, Y et Z permettent à l administrateur système de sélectionner l axe pour cette limite. Registre évènement Quand l un de ces évènements se produit, une nouvelle entrée est ajoutée au registre évènements : Seuil dépassé Changement de configuration de la limite (Valeur du seuil, activation du seuil, axe sélectionné) 34
Traitement du signal Capteur triaxial Dans l application «Trois Axes», le traitement du signal est basé sur les étapes suivantes : Echantillonnage : l accélération est échantillonnée sur chacun des trois axes. Seuils configurables : jusqu à trois seuils peuvent être sélectionnés par l administrateur système et être appliqués au signal. Comparaison des seuils : le signal de sortie est comparé avec les seuils et les sorties sont placées. Enregistrement évènement : les évènements survenus durant la période de surveillance sont ajoutés au registre évènements. Connexions matériel Entré/Sortie Connexion Seuil 1 Sortie 1 Seuil 2 Sortie 2 Seuil 3 Sortie 3 Signal extérieur Entrée auxiliaire 35
FFT ANALYSEUR VIBRATOIRE Les conditions de surveillance Pendant un process d usinage, une machine produit des vibrations caractéristiques. C est le résultat de forces dynamiques s exerçant dans les machines ayant des parties mobiles et dans les structures qui leur sont reliées. Il est important de connaître les différentes parties qui vibrent avec leurs fréquences et leurs amplitudes. Les fréquences correspondant à la vibration de chaque élément sont déterminées à la construction de la machine. Dans le passé, les systèmes de surveillance mesuraient traditionnellement la vibration complète, c est-à-dire une valeur globale. Cependant, comme une valeur globale détermine seulement si la vibration est forte ou faible, l'endroit réel de l'anomalie et sa cause ne pourraient pas être identifiés. Ce problème peut être surmonté en appliquant la méthode de transformation rapide de Fourier à l'analyse vibratoire. La transformation rapide de Fourier (FFT) est un algorithme très connu, utilisé pour analyser le signal dans le domaine fréquentiel. Dans l analyse des chocs et des vibrations, l information fréquentielle est utilisée pour détecter la source de la vibration, la fréquence de la résonnance de la structure et d autres paramètres qui ne sont pas visibles. L analyse de la fréquence rend possible la détection d anomalies mêmes infimes. Cela permet la détection de comportement anormaux (comme problème d équilibrage, casse, usure, etc.) et l étude de mesures préventives pour éviter les situations dangereuses. L approche du Typiquement, un analyseur FFT stocke un signal d entrée de forme d onde comme donnée en l échantillonnant digitalement, il détermine dans un temps très court les coefficients de Fourrier en utilisant l algorithme FFT puis les résultats des analyses sont affichés. Puisque la FFT implique fondamentalement de transformer un signal en fréquences simples en exprimant la valeur de ses composantes de fréquence (spectre), l'analyseur FFT s'appelle également un analyseur de fréquence ou analyseur de spectre. L'évaluation du résultat de la FFT est généralement laissée à l'opérateur sinon cela exige le développement de systèmes onéreux. De plus, les phénomènes détectables avec cette analyse peuvent donner plusieurs résultats rendant difficile l exploitation des réponses avec un simple système de seuils. La nature coûteuse et complexe des outils exigés pour ce travail a fait de l analyse FFT des vibrations une discipline pour spécialistes. Aujourd hui, ces problèmes peuvent être surmontés par l utilisation de l «Analyseur FFT des vibrations» du. Cette application peut être facilement configurée pour réagir à des variations d amplitude ou à des décalages de fréquence. C'est un dispositif facile à utiliser qui peut identifier des fréquences normales, des crêtes résonnantes, le contenu fréquentiel, des courbes d'affaiblissement et plus encore. Il peut identifier des événements spécifiques de vibration comme des résonances nocives. Même les personnes ayant peu d'expérience dans les mesures électroniques peuvent établir, mesurer et analyser des caractéristiques de vibration. 36