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Hacia la Industria 4.0, el uso de hardware LabVIEW y CompactRIO


El desafío

Crear un sistema conectado y modular que permita la incorporación de funcionalidades (incorporación de nuevos tipos de pruebas, acoplamiento de bahías, etc.) en su bahía de supervisión para las pruebas CETIM presentes y futuras.



Nuestra solución

Utilisar el entorno de desarrollo de LabVIEW y el controlador CompactRIO usando el método de comunicación Network Streams desarrollado por National Instruments para satisfacer la necesidad de acoplar sistemas de adquisición..


El Centro Técnico de Fluidos y Caudales (TFE) del Centro Técnico de Industrias Mecánicas (Cetim) ubicado en la región de Nantes, juega un papel fundamental en la calificación de los sistemas hidráulicos. En un contexto europeo e internacional cada vez más abierto, Cetim avanza hacia programas de investigación tecnológica y organizativa. Estos programas no se pueden configurar sin las herramientas adecuadas y una actualización de sus medios de prueba. Cetim ha seleccionado a Phalanx, con el fin de aportar su experiencia en el campo de la adquisición, el control y las pruebas para producir un rack de control y comando a medida que integre hardware de adquisición y generación, así como software para la supervisión de sus diferentes tipos de pruebas.


Una solución al servicio de la Industria del Futuro

En una publicación de Thibault Bidet-Mayer publicada el 12 de septiembre de 2016 en La Fabrique de l'Industrie titulada “La industria del futuro: una competencia global”, está escrito “Digital […] está llevando a los fabricantes a repensar sus modelos de empresas para poner al cliente en el centro de su estrategia, involucrándolo en las etapas de diseño, perfeccionando su oferta gracias al big data o extendiendo la oferta de productos a soluciones o servicios”.

Este enfoque fue adoptado por el departamento de TFE de Cetim en Nantes para renovar su flota de bahías de adquisición, herramientas de trabajo esenciales para la generación de informes de prueba para sus clientes y así ofrecerles la mejor herramienta para probar su sistema hidráulico. Este enfoque no se detiene ahí.


La implementación de una solución de NI para la parte de hardware de adquisición y el uso del entorno de desarrollo de LabVIEW, nos permitió crear una aplicación que cumple con los requisitos actuales y futuros en términos de Industria 4.0.


Una IHM simplificada y moderna para una aplicación limpia

El software desarrollado se basa en una versión anterior programada en VBA. Su interfaz puede variar de un tipo de prueba a otro. Phalanx tomó la decisión de mantener una interfaz general idéntica independientemente del tipo de prueba. Esta estandarización del parque de software reduce los costes de formación de los técnicos. El usuario tiene acceso a varios paneles accesibles a través de un menú en forma de icono. Al iniciar el software, el usuario tiene la posibilidad de elegir entre varios tipos de prueba: Bomba, Grifo, Válvula, Turbina, Dispositivos reductores de presión, etc...

Dependiendo de la opción seleccionada, el software ofrece configuración y supervisión específica.


Interface logiciel
Interfaz de software e interpolación de curvas en el panel « reporte »

El número de controles e indicadores se ha revisado a la baja para garantizar una interfaz de usuario limpia y evitar información innecesaria. Gracias al uso de las herramientas de interpolación y filtrado presentes en LabVIEW y nuestra experiencia en el procesamiento de señales, pudimos implementar interpolaciones de curvas suaves facilitando a los usuarios la lectura de la curva. Este suavizado fue exitoso gracias al uso del método de "filtro hacia atrás" y "filtro hacia adelante" que permite suavizar la curva mientras se cancela el desplazamiento de fase generado por el filtrado (ver Imagen 2).


La elección material, una respuesta a su futura necesidad

Durante la fase de preestudio del proyecto, se especificó que el número de canales de adquisición y generación podría variar de una prueba a otra y que es probable que este número aumente drásticamente para ensayos específicos. Por lo tanto, optamos por la instalación en una bahía de un CompactRIO master 9037 y dos chasis de expansión 9149. Puede ver el número de conectores disponibles en el panel frontal de la bahía en la imagen.


Baie d'acquisition
Baie d’acquisition et de génération, connecteurs présents en face-avant

En una bahía, adquirimos:

  • 32 canales de corriente de 4/20 mA usando módulos NI 9203

  • 12 carriles de aceleración usando módulos NI 9232

  • 12 canales de voltaje ± 10V mediante el uso de un módulo NI 9220

  • 8 canales PT100 RTD usando un módulo NI 9216

  • 15 canales de termopar usando un módulo NI 9213

También contamos con los siguientes canales de generación :

  • 28 canales de relé SPST usando módulos NI 9482

  • 8 canales de corriente de 4/20 mA usando módulos NI 9265

  • 16 canales de voltaje ± 10V mediante el uso de un módulo NI 9264


Este gran número es suficiente para la mayoría de sus pruebas, sin embargo, en el futuro, las pruebas específicas pueden requerir aumentar este número, de ahí la necesidad de hardware que se pueda encadenar fácilmente. Optamos por una solución que utiliza Network Streams para detectar qué CompactRIO están conectados a la red local. Cada CompactRIO en cada bahía con una dirección IP diferente detecta matrices encadenadas. El uso de Network Streams facilita la programación y nos permitió codificar esta función en un período de tiempo razonable.


El material elegido responde a otra necesidad, la conectividad al material mediante WIFI. El CompactRIO elegido puede conectarse vía WIFI a una red, por lo que podemos recuperar datos de los sensores conectados.


Conclusión y perspectivas

El uso de soluciones de hardware y software de National Instruments nos ha permitido enfrentar el desafío de la industria del futuro dentro de Cetim.


Cetim, actor de la industria del futuro, desea poner a su cliente en el centro de sus proyectos ofreciendo la posibilidad de acceder a una visualización de las pruebas en curso en sus equipos. Para hacer esto, Phalanx usa la tecnología Web Module de LabVIEW NXG para diseñar interfaces de usuario web seguras..