PDFQu’est-ce que LabVIEW ?
LabVIEW est un environnement de développement graphique qui complète les automates programmables (PLC) répondant à la norme IEC 61131-3 en intégrant un PC et des technologies embarquées pour l'analyse, la surveillance, le contrôle avancé temps réel et la maintenance prédictive. Il est possible, en ajoutant LabVIEW, d'accroître significativemnet le débit, le rendement et la disponibilité des systèmes à base d'automates. La nouvelle version de NI LabVIEW 8.5 améliore les capacités de mesure industrielle de LabVIEW avec de nouvelles fonctionnalités destinées à l'analyse et au contrôle avancé, à la gestion améliorée des systèmes distribués et aux nouvelles cibles pour les interfaces homme-machine (IHM). Par exemple, de nouvelles bibliothèques de LabVIEW permettent aux ingénieurs d'utiliser des outils rationalisés FPGA, pour implémenter des systèmes de surveillance et de protection des machines hautes performances. De même, le nouveau module LabVIEW Touch Panel leur permet d'utiliser les mêmes logiciels, afin de créer des IHM (Interfaces Homme-Machines) pour Windows CE. LabVIEW introduit une technologie qui simplifie le développement d'électronique de contrôle personnalisée et qui offre de nouvelles cibles d'affichage. Avec LabVIEW, les ingénieurs et les constructeurs de machines peuvent utiliser un outil logiciel pour concevoir et déployer des systèmes industriels, pour effectuer des mesures hautes performances, des analyses et des contrôles basés FPGA avancés, établir des communications avec les systèmes existants et réaliser des interfaces homme-machine.
Figure n°1 : Qu’est-ce que LabVIEW ?
1. Raison n°1 : LabVIEW pour les mesures haute vitesse à partir d'un large éventail de capteurs
Que vous releviez des mesures à partir de thermocouples, de jauges de contraintes, d'accéléromètres IEPE, de capteurs en pont ou d'encodeurs en quadrature, LabVIEW offre une plate-forme fiable et d'emploi aisé pour recueillir les données. Avec LabVIEW, vous pouvez rapidement acquérir et générer des signaux à partir de cartes enfichables, de matériels USB et de systèmes Ethernet. Ces capacités d'E/S, combinées aux types de données spéciaux et aux fonctions d'analyse de mesures, sont spécifiquement conçues pour obtenir les mesures dont vous avez besoin à partir de vos capteurs physiques, aussi rapidement et facilement que possible. Pour l'acquisition d'images, LabVIEW supporte des milliers de caméras, avec des bibliothèques logicielles pour acquérir des images et les analyser en temps réel. LabVIEW supporte également un large éventail de matériels tels que NI CompactDAQ et NI CompactRIO, pour des mesures conditionnées et intelligentes.
De nombreuses applications industrielles se doivent de collecter des mesures haute vitesse pour des applications de contrôle de la vibration ou de l'alimentation. Ces données collectées sont utilisées pour surveiller l'état des machines tournantes, déterminer les plannings de maintenance, identifier l'usure d'un moteur et ajuster les algorithmes de contrôle-commande. LabVIEW permet de relever directement des mesures haute précision à une fréquence de millions d'échantillons par seconde, qui sont ensuite transmises directement à leurs systèmes de contrôle propres pour un traitement immédiat.
Voir aussi : Acquisition de données avec LabVIEW
2. Raison n°2 : LabVIEW pour la surveillance des vibrations et la maintenance prédictive
La maintenance prédictive et la surveillance de la santé des machines est une partie essentielle de tout système d'automatisation, pour atteindre une durée de disponibilité maximum. Les toolkits LabVIEW Sound & Vibration et LabVIEW Order Analysis complètent les fonctions d'analyse de mesures et de déterminisme de LabVIEW, avec l'analyse et l'affichage, pour des applications qui impliquent l'analyse de vibrations et des machines tournantes. Grâce à ces toolkits, il est possible de calculer le niveau global des vibrations (valeurs efficaces, pic, facteur de crête) ; d'intégrer l'accélération pour obtenir la vitesse ou le déplacement ; d'effectuer des analyses d'ordre en continu, telles que le suivi d'ordre, l'extraction d'ordre et le calcul du spectre d'ordre ; de traiter les signaux de tachymètres analogiques et numériques ; d'appliquer des test de limites aux données temporelles ou à des spectres de puissance et de dessiner des cartes de spectres, des cartes en couleur, des tracés en chute d'eau, en cascade, des diagrammes de Bode et polaires, des courbes en orbite, des graphes en fonction du temps, des graphes à ligne centrale et des graphes d'intensité Campbell.
Figure n°2 : Analyses de données d'accéléromètre pour la surveillance des vibrations sous LabVIEW
Le module LabVIEW 8.5 FPGA ajoute de nouvelles fonctions pour les mathématiques à virgule fixe, pour l'implémentation de filtres, d'alarmes et des mesures, afin que les ingénieurs puissent bâtir des systèmes de protection industrielle basés FPGA. En combinant la conception compacte et durcie du CompactRIO, la fiabilité de l'implémentation basée FPGA et la facilité d'emploi de LabVIEW FPGA, les développeurs peuvent désormais intégrer des systèmes puissants de surveillance et de contrôle de protection à leurs machines industrielles.
Voir aussi :
Surveillance de l'état des machines avec LabVIEW
Mathématiques et analyses avec LabVIEW
3. Raison n°3 : LabVIEW pour l'enregistrement de données
LabVIEW offre des utilitaires pour l'enregistrement de données et la gestion des alarmes, ainsi que pour le tracé de courbes en temps réel et historisées. Que vous collectiez des données à partir des produits d'acquisition de données de National Instruments, de cibles temps réel LabVIEW, de modules Compact FieldPoint ou CompactRIO ou des automates programmables, il est possible de configurer rapidement les E/S nécessaires et d'utiliser le module LabVIEW Datalogging and Supervisory Control (DSC) pour enregistrer automatiquement les données. Les données historisées sont enregistrées dans Citadel, une base de données conforme SQL 92 et ODBC 2.5, afin de vous permettre d'utiliser des outils standards d'extraction de données pour récupérer les informations utiles dans les autres parties de l'entreprise. Parce qu'il est possible d'utiliser le module LabVIEW DSC pour enregistrer les données sur n'importe quelle machine d'un réseau, vous pouvez sélectionner une seule machine pour servir de base de données hôte pour toutes vos applications ou choisir de distribuer les données entre de nombreuses machines en réseau. De plus, les assistants intuitifs de LabVIEW facilitent le développement d'une application complète d'enregistrement de données avec peu, voire aucune programmation. Avec LabVIEW, il est possible d'enregistrer facilement des données dans un fichier au format CSV, Excel ou XML, pour des analyses hors-ligne. L'analyse d'ordre hors-ligne permet de faciliter la maintenance prédictive, comme le changement de roulements avant qu'ils ne tombent réellement en panne. LabVIEW permet également d'enregistrer des données dans des bases de données tierces si nécessaire.
Voir aussi : Enregistrement de données avec LabVIEW
4. Raison n°4 : LabVIEW pour la maîtrise statistique des procédés
LabVIEW effectue des analyses de performances en temps réel avec des diagrammes de Pareto, qui permettent à l'ingénieur de production de limiter la cause primaire du temps d'immobilisation de la machine. Cette analyse est effectuée grâce aux fonctions de maîtrise statistique des procédés disponibles dans le module LabVIEW DSC. É tant donné, soit une liste de causes non triée, soit une liste de causes avec le nombre d'occurrences de chacune, le compteur de Pareto trie la liste des causes en fonction du nombre d'occurrences, du plus élevé au moins élevé et calcule les statistiques de Pareto pour chaque cause. À partir d'un ensemble de valeurs de Pareto (sortie du VI Compteur de Pareto), deux diagrammes de Pareto et les légendes associées sont créés. L'un est un graphique en bâtons de la fréquence de survenue de chaque cause. L'autre est un diagramme en bâtons du pourcentage de contribution de chaque cause. La légende est une liste de codes de cause avec leur rang. Par exemple, si le temps maximum passé par la machine est dans l'état Suspendu, il est possible de vérifier la cause de la suspension de la machine pendant autant de temps. Cette cause peut être de fréquents bourrages provoqués par des matières premières non homogènes ou par une erreur de l'opérateur. Plus le pourcentage du temps total passé dans l'état Production est élevé, plus la machine est efficace.
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Figure n° 3 : Diagrammes de Pareto dans LabVIEW
Voir aussi : Maîtrise statistique des procédés avec LabVIEW
5. Raison n°5 : LabVIEW pour le partage de données entre des PLC et d'autres matériels d'automatisation
Que vous communiquiez avec des matériels tels que des instruments de contrôle de procédés, des automates programmables, des capteurs intelligents ou des contrôleurs à boucle unique, LabVIEW offre un large éventail d’outils fiables et d’emploi aisé, pour satisfaire tous vos besoins de communication. LabVIEW supporte l'OPC (OLE for Process Control), pour l'échange d'informations entre des matériels d'automatisation disparates. LabVIEW inclut la compatibilité avec OPC Data Access 3.0, un ajout récent à la spécification d'OPC qui accroît les performances et la fiabilité de l'accès aux données en temps réel, pour la maîtrise matérielle et logicielle des procédés. Avec la bibliothèque Modbus pour LabVIEW de National Instruments, ou le serveur d'E/S Modbus intégré dans le module DSC, vous pouvez utiliser n'importe quel port série ou Ethernet en tant que maître ou esclave Modbus TCP ou Modbus série. Avec le serveur d'E/S Modbus et des passerelles de communication, il est possible d'intégrer facilement un équipement existant sur n'importe quel réseau industriel à une application LabVIEW. Les passerelles de communication supportent un large éventail de réseau, dont DeviceNet, ControlNet, EthernetIP, PROFIBUS et PROFINET.
Voir aussi : Communications réseau avec LabVIEW
6. Raison n°6 : LabVIEW pour le développement d'interfaces utilisateurs graphiques
LabVIEW facilite la création d'applications d'interface homme-machine (IHM), pour la surveillance et le contrôle à distance. LabVIEW offre des centaines d'objets pour le développement d'une interface utilisateur professionnelle : des graphes, des diagrammes, des boutons, des cadrans, des thermomètres, etc. Il suffit de glisser-déposer les objets de la palette de contrôles et d'utiliser les onglets de propriétés interactives pour personnaliser leur comportement et leur apparence. Il est possible de déployer vos applications d'interface utilisateur sur des PC, des écrans tactiles, des PC "tout en un" et même des navigateurs Web. LabVIEW permet à plusieurs clients de contrôler simultanément une application ou un VI publiés sur le Web et offre également un large choix pour la présentation de données. Avec le contrôle Image 3D de LabVIEW, il est maintenant facile de créer, importer et contrôler des graphiques 3D, pour une présentation réaliste des objets physiques.
Le nouveau module LabVIEW Touch Panel, accompagné des nouvelles capacités des variables partagées, pour la communication avec les matériels portables, permet aux ingénieurs en automatisation d'ajouter rapidement des IHM pour Windows CE à leurs systèmes de mesure et de contrôle. Avec les variables partagées, les valeurs sont facilement affichées à partir de leur code, du contrôleur temps réel directement sur des interfaces opérateurs personnalisées, souvent utilisées dans les systèmes embarqués de contrôle et de surveillance des machines. Ceci simplifie de plus le développement de systèmes portables, pour des applications de surveillance de terrain.
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Figure n° 4 : Développement d'interfaces utilisateurs avec LabVIEW
Voir aussi : Interfaces utilisateurs graphiques avec LabVIEW
7. Raison n°7 : LabVIEW pour les alarmes, l'enregistrement, la mise à l'échelle et la création de rapports
Dans LabVIEW, il est possible d'ajouter graphiquement des capacités d'alarme, de mise à l'échelle et d'enregistrement aux applications. Des alarmes peuvent avertir d'une trop forte élévation de température, enregistrer les données ou les événements provoqués par la condition de panne et mettre les valeurs à l'échelle en unités physiques, pour une création de rapports efficace. Il est également possible d'effectuer un appel téléphonique ou d'envoyer des messages SMS directement à partir d'un PDA par programmation, lorsqu'une condition de panne est détectée. Pour les systèmes à nombre élevé de voies, le module LabVIEW DSC ajoute des outils de configuration des voies par programmation pour permettre aux développeurs de définier et d'enregistrer dynamiquement les données. Avec l'éditeur de variables multiples, il est possible de créer et de lier des milliers de variables partagées en quelques minutes. Avec des fonctionnalités de type feuille de calcul, vous pouvez trier et rechercher des variables selon leurs propriétés, ainsi que développer ou réduire les différentes colonnes, en diminuant le temps passé à travailler avec les variables partagées.
Grâce au nouveau toolkit LabVIEW Report Generation for Microsoft Office, il est possible de créer et modifier facilement des rapports aux formats Word et Excel de Microsoft, à partir de LabVIEW. Que vous souhaitiez générer des rapports résumant les résultats des tests de production ou compiler des statistiques de production pour en améliorer les rendements, le toolkit LabVIEW Report Generation permet d'accélérer le développement de rapports professionnels personnalisés. Il est possible de créer des rapports personnalisés encore plus rapidement grâce au nouveau VI Express Microsoft Office Report.
Voir aussi : SCADA avec LabVIEW
8. Raison n°8 : LabVIEW pour la connectivité d'entreprise et aux bases de données
Des entreprises telles que Dell et Toyota fonctionnent de façon à ce que les pièces et les matériaux arrivent sur la ligne de production seulement en cas de nécessité. Pour implémenter une telle technologie, une intégration étroite entre les systèmes qui gèrent l'inventaire et les machines qui élaborent le produit final dans l'atelier de production est nécessaire. Être capable de communiquer avec des bases de données telles qu'Oracle via le SQL (Structured Query Language) devient une exigence importante pour les machines. Les systèmes modernes utilisent le XML (eXtensible Markup Language) pour les communications machine-entreprise. Les machines ont également besoin de réagir rapidement à tout écart des conditions normales de fonctionnement : que ce soit par l'envoi d'e-mails ou de messages SMS au personnel clé lorsque des pannes sont détectées ou d'être contrôlé à distance via un navigateur Web ou un PDA, en cas de nécessité d'une action corrective.
La connectivité machines-entreprise peut être implémentée en bénéficiant de standards ouverts tels que OPC, ActiveX et .NET, en utilisant des outils textuels tels que C# ou Java, ou graphiquement avec LabVIEW. Le navigateur de classes de LabVIEW vous permet de sélectionner des bibliothèques d'objets disponibles, telles qu'ActiveX et .NET, et de visualiser les classes, les propriétés et les méthodes de la bibliothèque d'objets sélectionnée. Les toolkits LabVIEW pour la connectivité aux bases de données et la connectivité à Internet permettent la connexion aux bases de données populaires telles qu'Oracle, Microsoft Access, Microsoft SQL Server, Dbase, etc.
Voir aussi : Connectivité aux bases de données avec LabVIEW
9. Raison n°9 : LabVIEW pour les algorithmes avancés et la commande d'axes personnalisée
Avec LabVIEW, les ingénieurs peuvent développer des systèmes de contrôle qui s'étendent d'un simple contrôle PID aux systèmes de contrôle dynamiques avancés. Ceci les aide à choisir le matériel et la méthodologie de contrôle appropriés sans modifier leurs approches de développement logiciel. L'approche de la programmation LabVIEW par les diagrammes permet aux scientifiques et aux ingénieurs de concevoir naturellement des programmes parallèles. Le compilateur LabVIEW divise automatiquement ces programmes parallèles en plusieurs threads pour l'utilisateur et les passe au système d'exploitation pour leur affectation aux multiples cœurs de traitement. Ainsi, les scientifiques et les ingénieurs peuvent se focaliser sur leurs solutions sans accumuler les bugs dans les détails de la programmation multithread, en tirant même profit de performances de la toute dernière technologie des PC.
Lorsque les ingénieurs ont déjà conçu leurs algorithmes avec d'autres logiciels, avec le toolkit Simulation Interface 3.0, ils peuvent intégrer les modèles qu'ils ont développé dans l'environnement Simulink® de The MathWorks, Inc. dans LabVIEW pour un prototypage de système de contrôle temps réel et des applications HIL (Hardware-In-the-Loop). Et, avec l'interface pour modèles externes de LabVIEW, il est possible d'utiliser les valeurs de modèles d'usine tierce partie dans le module LabVIEW Simulation. Vous pouvez utiliser LabVIEW pour tirer profit des algorithmes de contrôle avancés et les cibler non seulement sur des cibles LabVIEW Real-Time telles que des PC, PXI et CompactRIO, mais également directement sur des conceptions de cartes personnalisées basées sur des microprocesseurs 32 bits grâce au SDK LabVIEW Microprocessor.
En utilisant la technologie NI SoftMotion de LabVIEW, les ingénieurs peuvent également créer des contrôleurs d'axes personnalisés, pour des performances et une flexibilité accrues. Il est possible de déployer un large éventail de fonctions de commande d'axes, telles que la génération de trajectoire et des algorithmes personnalisés, sur n'importe quelle plate-forme matérielle basée sur vos exigences spécifiques à l'application et vos besoins en termes de tarifs et de performances.
Voir aussi : Commande d'axes personnalisée avec LabVIEW
10. Raison n°10 : LabVIEW pour le débit rapide et la fiabilité avec un contrôle basé FPGA
Les ingénieurs peuvent utiliser LabVIEW FPGA pour créer des algorithmes personnalisés de mesure et de contrôle. Cette capacité permet aux ingénieurs d'intégrer des fonctions extrêmement prioritaires sur du matériel, telles que les limites, la détection par capteur de proximité et la surveillance de la santé des machines. Parce que le code de contrôle s'exécute directement in silico, les ingénieurs peuvent créer rapidement des applications qui intègrent des protocoles de communication personnalisés ou des boucles de contrôle haute vitesse : boucles de contrôle numérique jusqu'à 1 MHz et boucles de contrôle analogique à 200 kHz.
LabVIEW rationalise le prototypage et le déploiement de systèmes de contrôle sur les ordinateurs industriels, les FPGA ou les conceptions personnalisées, qui utilisent tous la même approche de programmation graphique LabVIEW. Le nouvel Assistant LabVIEW FPGA génère automatiquement des E/S et du code de cadencement de FPGA, afin d'embarquer la logique de contrôle directement sur du matériel FPGA, pour des performances et une fiabilité élevées. Avec le nouvel Assistant LabVIEW FPGA, les ingénieurs disposent d'une approche simple pour améliorer la toute dernière technologie FPGA, ce qui signifie qu'ils peuvent se focaliser davantage sur leur logique de système de contrôle. Le nouvel Assistant LabVIEW FPGA génère automatiquement des E/S et du code de cadencement pour le développement d'applications de mesure personnalisées.
Figure n°5 : Assistant LabVIEW FPGA
11. Conclusion
Depuis plus de 20 ans, LabVIEW de National Instruments a révolutionné la façon dont les ingénieurs relèvent des mesures et utilisent ces informations pour améliorer la qualité des produits, pour arriver sur le marché plus rapidement et gagner en efficacité technique et de production. Avec la programmation graphique LabVIEW, il est possible d'implémenter un système temps réel de surveillance et de contrôle des performances. Avec plus de 600 fonctions d'analyse intégrées, un grand nombre d'E/S pour la surveillance haute vitesse et la connectivité aux systèmes de niveau entreprise, LabVIEW est particulièrement adapté pour compléter votre système PLC pour l'automatisation de l'usine.
Voir aussi : Programmation de FPGA avec LabVIEW
