Brevet FR2709993A1 — publié le 19950324

DESCRIPTION La présente invention concerne un dispositif perfectionné pour le contrôle de la soudure, c'est-à-dire un dispositif qui permet de contrôler le procédé automatique de la soudure à résistance par points. Les procédés automatiques de soudure des lignes industrielles, par exemple les soudures de coques ou d'autres parties en métal des voitures, sont exécutés par des machines de soudure chacune desquelles étant commandée par des dispositifs de contrôle qui forment l'objet de la présente invention et dont les rôles généraux sont: - le réglage du courant de soudure; - le temporisation du procédé de soudure; - le traitement et la temporisation des opérations accessoires (ex:: ouverture et fermeture des pinces, synchronisation avec des dispositifs extérieurs, contrôle de l'eau de refroidissement et de la pression de l'air pour la commande des soupapes pneumatiques, etc...); l'interface avec l'utilisateur; - l'interface vers un réseau pour le traitement lointain de plusieurs dispositifs de contrôle de soudure. Les dispositifs de contrôle de soudure actuellement dans le commerce comprennent un ou deux blocs processeurs qui traitent la génération d'impulsions pour l'amorceur de la machine de soudure, le diagnostic, l'input/output (l'entrée/la sortie), les portes sérielles/parallèles, l'interface avec le réseau de traitement, etc... En outre, le processeur ou le bloc processeur, calcule le courant efficace pour chacun des cycles de soudure, détermine l'angle d'amorce pour le cycle suivant et a le rôle de piloter le convertisseur numérico- analogique pour l'actionnement d'une éventuelle soupape électrique proportionnelle. Toutes ces fonctions complexxes sont, de nos jours, exécutées par des dispositifs de contrôle de soudure connus par l'intermédiaire de programmes internes mis en place en firmware (programmes particuliers) (firmware) sur EPROM, pour les fonctions internes et cycliques opérationnelles, et par l'intermédiaire d'un programme usager mis en place sur la mémoire RAM pour toutes les fonctions, les paramètres et les caractéristiques relatifs au cycle opérationnel particulier que l'on doit développer. Ces programmes usagers, variables et diversifiés cas par cas suivant les exigences et les typologies de production, peuvent être mis en place et modifiés par l'intermédiaire de la connexion qu'on peut enlever d'un petit terminal portatif, appelé conventionnellement, pour faciliter la description, "petit clavier", ou bien ordinairement par l'intermédiaire du réseau logique de contrôle et de traitement de plusieurs dispositifs de contrôle de soudure. En effet, une ligne de soudure ne prévoit normalement jamais une seule machine de soudure et son unique dispositif de contrôle relatif, mais au contraire plusieurs machines et leurs dispositifs de contrôle correspondants, destinés à la même ou à diverses opérations de soudure, tous étant asservis à un réseau de traitement piloté par une unité d'élaboration lointaine dont le rôle est de traiter et de modifier en temps réel un ou plusieurs programmes usager, la temporisation des cycles opérationnels, le diagnostic continu de chacun des dispositifs de contrôle et du réseau, de même que la mémorisation des données des cycles exécutés (=history, histoire). Le dispositif individuel de contrôle de type connu, s'il n'est pas connecté dans le réseau, n'est pas en mesure de traiter une temporisation de programme différente de celle du programme usager mis en place dans la RAM par l'intermédiaire dudit petit clavier, ne peut exécuter ni modifications, ni programmes spécifiques, si ce n'est par la reprogrammation manuelle spécifique, ni modification des programmes résidant dans la RAM, et il pas en mesure non plus d'opérer une comparaison de temporisation, vu qu'il manque la référence au temps absolu qui n'est fournie que par le réseau. En outre, le dispositif individuel de contrôle de type connu est en mesure d'effectuer un diagnostic instantané sous forme de signal d'alarme, qui demande l'intervention directe de l'opérateur, qui ne peut se corriger automatiquement, mais non un diagnostic de cycle et encore moins une history (histoire) opérationnelle avec référence temporelle progressive excédant le cycle opérationnel individuel (parfois au niveau de soudure individuelle opérée). Les dispositifs de contrôle connus, s'ils ne sont pas reliés dans le réseau, en cas de panne de courant, ne sont même pas en mesure de conserver la condition opérationnelle vu qu'il manque l'alimentation tampon; raison pour laquelle, une fois rétablie l'alimentation du réseau, on doit procéder à la remise en place du dispositif et de la machine de soudure relative avant de passer à un nouveau cycle opérationnel. Dans une telle éventualité une mémoire RAM à alimentation autonome est en effet en mesure de conserver les programmes, mais non les données du cycle de soudure en cours. Toutes ces limites, comme en fait dans la réalité industrielle il n'existe pas d'installation d'un seul et unique dispositif de contrôle, ont été surmontées par les réseaux de traitement qui, par l'intermédiaire d'une unité d'élaboration lointaine (même, dans les cas de solutions simples, un ordinateur personnel conventionnel) qui pourvoit au traitement des programmes usagers les plus nécessaires, à leur temporisation et à leur comparaison avec le temps absolu, le diagnostic, l'history, etc... Par le terme "diagnostic" on entend un ensemble d'informations, recueillies pour chacune des soudures, que le dispositif de contrôle peut visualiser en forme codifiée sur un display (tableau) du petit clavier, s'il est relié, ou mémoriser et visualiser sur l'unité d'élaboration lointaine du réseau. Par exemple, certaines informations de diagnostic sont: - le résultat de la soudure, positif ou négatif, avec code d'erreur; - le courant efficace mesuré par le dispositif de contrôle; - la durée de la soudure; - le nom du programme usager utilisé; etc... Par le terme "history", ou même "histoire des alarmes", on entend la mémorisation d'un nombre, par exemple cinquante, d'alarmes qui se sont vérifiées, les programmes qui les ont produites et le temps absolu pendant lequel elles se sont vérifiées, dans l'"history" peuvent aussi être comprises les données des soudures qui ont bien marché. A leur tour, les systèmes dans le réseau présentent leurs propres limites et leurs propres inconvénients. L'installation le long d'une ligne industrielle de plusieurs dispositifs de contrôle de soudure dans le réseau avec une unité d'élaboration lointaine présente d'évidentes complexités techniques et des coûts qui ne sont pas négligeables qui font qu'ils ne sont pas adaptés pour les petites réalités de production qui n'ont besoin, par exemple, que de deux ou trois machines de soudure et de leurs dispositifs de contrôle relatifs. On peut en effet considérer à grands traits que pour les réseaux constitués de peu d'unités opérationnelles le coût des dispositifs de contrôle de soudure à eux seuls n'incide que de 20% - 30% environ sur le coût de l'installation relative complète dans le réseau. Il existe en outre des réalités industrielles qui comprennent des lignes de soudure semblables, pouvant être traitées avec les mêmes programmes usager sous un unique réseau, qui sont en fait disposées à de grandes distances l'une de l'autre, même à quelques centaines de mètres, et ne peuvent donc être asservies au même réseau ou bien doivent prévoir l'adoption de répétiteurs de réseaux très coûteux; on est ainsi obligés à multiplier les réseaux. D'éventuels dérangements à l'unité d'élaboration lointaine ou au réseau comportent l'isolement des dispositifs de contrûle asservis qui, pendant le temps de la réparation, fonctionnent dans les limites décrites ci-dessus et doivent être exceptionnellement remis en place et reprogrammés un à un et manuellement par l'intermédiaire dudit petit clavier, restent en tout cas privés de diagnostic et d'history opérationnelle de même que de la référence temporelle absolue. Enfin, les programmes usager sont difficilement, ou plutôt ils ne sont pas facilement et pas rapidement transférables d'un réseau à l'autre, alors que les programmes individuels ou les modifications mises en place sur le dispositif de contrôle par l'intermédiaire du petit clavier ne peuvent absolument pas être multipliés ni transférés d'un dispositif à l'autre. On ne peut donc actuellement exploiter une banque de programmes usager à insérer et à modifier rapidement, un dispositif de contrôle après l'autre en cas de différenciations des cycles opérationnels ou de la production, mais il faut la reprogrammation de l'unité d'élaboration lointaine qui doit être opérée par le technicien expert et non pas tentée par l'ouvrier préposé à la ligne. Il va de soi que toutes les limites et tous les inconvénients qui ont été décrits, même s'ils semblent présenter un caractère exceptionnel, représentent dans la réalité industrielle d'énormes problèmes liés directement à la continuité et au bon fonctionnement des lignes automatiques, et au contrôle relatif de la qualité de la production. Le but de la présente invention est donc de réaliser un dispositif perfectionné de contrôle de soudure en mesure de remplir toutes les fonctions décrites des dispositifs connus asservis dans un réseau, mais qui soit aussi en mesure d'opérer séparément et qui puisse donc être relié dans le réseau suivant les installations conventionnelles, mais qu'on puisse isoler en éliminant toutes les limites et tous les inconvénients des dispositifs connus. Le but de l'invention est donc de réaliser un dispositif de contrôle avec son pendant autonome du temps absolu et de la temporisation des programmes, une mémoire autonome des programmes usager que l'on puisse rapidement mettre en place, modifier et multiplier, une capacité de diagnostic et d'history opérationnelle, de même que de conservation de la condition opérationnelle en cas de panne de courant. Ces buts de l'invention et d'autres encore sont atteints grâce au dispositif de contrôle de soudure perfectionné en question, du type qui comprend un bloc d'entrée des données analogiques (INAL) des usages asservis au dispositif de contrôle et du monde extérieur, un bloc (IODIG) de communication avec des moyens extérieurs au dispositif de contrôle, une mémoire (ROM) et une mémoire (RAM), connectés par l'intermédiaire d'un bus à un bloc processeur (CPU), qui est à son tour en communication par l'intermédiaire d'une interface (IT) avec une porte pour la liaison avec un terminal portatif extérieur de programmation manuelle appelé petit clavier(T), de traitement des signaux en sortie et en enrée pour la commande et le contrôle, par l'intermédiaire des circuits opto-isolateurs (OIS) et d'interfaces (COND), d'une machine de soudure (MS) et de son amorceur relatif (IS), qui, d'un point de vue général, se caractérise par le fait qu'il comprend un moyen connecteur pour la liaison qu'on peut enlever d'une mémoire extérieure (ME) avec ledit bus et avec ledit bloc processeur (CPU), un bloc horloge (BOR) qui fournit directement audit bloc processeur (CPU) des références au temps réel absolu, pour la temporisation des procédés opérationnels, pour le diagnostic et pour l'history opérationnelle, un bloc de contrôle de l'alimentation du réseau (PF), qui est pourvu de moyens capteurs de l'alimentation même, et qui, en l'absence de cette dernière, rend capable de fonctionner un circuit à batterie tampon (BT) pour la continuité de l'alimentation du bloc (BOR) et de la mémoire (RAM) et met en activité le bloc processeur (CPU) pour la conservation de la condition opérationnelle du dispositif; ladite mémoire extérieure (ME) transférant dans ladite mémoire (RAM) les programmes usager de traitement opérationnel du contrôle de soudure et recevant en mémoire les données du diagnostic et de l'history opérationnelle du dispositif. L'invention est exposée plus en détail par la suite à l'aide du dessin ci-joint, qui illustre schématiquement en une figure unique un schéma à blocs du dispositif de contrôle perfectionné conformément à l'invention, suivant un exemple d'exécution et une forme de réalisation présentés uniquement à titre d'exemple non limitatif. La description qui suit, pour des raisons de synthèse et d'économie d'exposition, omet l'explication ponctuelle et détaillée de la structure et des fonctions du dispositif de contrôle de type connu, étant donné qu'ils sont bien connus des techniciens de ce secteur, et que ne devons identifier, décrire et revendiquer que le perfectionnement au même dispositif qui forme l'objet de la présente invention. En référence à la figure ci-jointe, un dispositif de contrôle de soudure de type connu comprend un bloc d'entrée des données analogiques INAL des usages asservis au dispositif de contrôle et du monde extérieur 1. Ces entrées analogiques permettent de mesurer les grandeurs physiques nécessaires au contrôle du point de soudure, en particulier la mesure de la bande ampèremétrique de relèvement du courant secondaire de soudure, la mesure de la valeur de la tension de réseau de l'unité de puissance (de l'amorceur de la machine de soudure), la mesure de la valeur de la tension sur les électrodes durant la soudure. Un bloc IODIG de communication avec des moyens extérieurs au dispositif de contrôle, par l'intermédiaire de quelques portes sérielles et parallèles traitées directement par un bloc processeur CPU. En particulier le bloc IODIG comprend une porte sérielle 2 pour le branchement, par l'intermédiaire d'une interface opto-isolée spéciale IR, représentée par la ligne hachurée sur la figure, du dispositif de contrôle au réseau local de soudure 3, une porte sérielle 4 pour le branchement du dispositif à des appareils divers par l'intermédiaire de sa propre interface "general purpose" (usage général) et une porte parallèle 5 pour la liaison par l'intermédiaire de l'interface IP avec une imprimante 6. Une mémoire ROM est prévue sous la forme, par exemple, de deux mémoires EPROM qui portent le programme firmware interne pour les fonctions internes, cycliques et opérationnelles du dispositif de contrôle. Une mémoire RAM constitue l'espace mémoire de travail et de stockage des données, réalisée par exemple par deux chip (microplaquettes) CMOS pour un total de 256KByte à 16 bit, est destinée à conserver et à rendre diponible un programme usager de traitement du cycle de soudure spécifique auquel le dispositif de contrôle est destiné. Lesdits blocs INAL, IODIG, mémoire RAM et mémoire ROM sont connectés par l'intermédiaire d'un bus 7 audit bloc processeur CPU, appelé ainsi car il est réalisable avec un ou plusieurs microprocesseurs. A son tour le bloc processeur CPU est en communication par l'intermédiaire de l'interface IT avec une porte 8 pour la liaison, momentanée et quand elle est nécessaire, avec un terminal portatif extérieur de programmation manuelle par digitalisation directe, de type connu, appelé petit clavier T. En outre, le bloc processeur CPU traite directement un visualisateur à display D qui, de préférence sous forme d'indicateur numérique, visualise, par exemple, les valeurs du courant relevé au cours de la dernière soudure et d'éventuelles alarmes codifiées. Le bloc processeur CPU traite enfin des signaux en sortie 9 et en entrée 10 pour la commande et le contrôle, par l'intermédiaire des circuits opto- isolateurs respectifs OIS et des interfaces COND, d'une machine de soudure MS et de son amorceur lo relatif IS, schématiquement représentés sur la figure ci-jointe sous forme de blocs dans le monde extérieur 1 au dispositif de contrôle. Sans entrer dans le détail des fonctions connues, le bloc processeur CPU traite, par exemple, tout le diagnostic du dispositif de contrôle et de la machine de soudure asservie, les alarmes et les préalarmes, l'entrée/la sortie des données et des signaux, les portes sérielles, l'interface IR du réseau 3 et celle IT du petit clavier T, calcule le courant efficace de soudure pour chacun des cycles opérationnels, produit des impusions pour l'amorceur IS, détermine l'angle d'amorce des électrodes pour le cycle suivant, commande les soupapes électriques de la machine de soudure, pourvoit à la fermeture et à l'ouverture des pinces des électrodes, contrôle l'état des électrodes et le flux de l'eau de refroidissement, etc..., qui sont toutes des fonctions nécessaires connues en soi, établies par ledit programme interne sur EPROM et par le programme usager disponible du réseau 3 ou chargé manuellement dans RAM par l'intermédiaire du petit clavier T. Le dispositif de contrôle comprend naturellement un circuit d'alimentation, représenté schématiquement sur la figure par le bloc AL, qui pourvoit à plusieurs lignes d'alimentation 11 à tensions diverses pour les différents blocs et circuits du dispositif. En accord avec la présente invention, le dispositif perfectionné de contrôle de soudure en question comprend en outre un moyen connecteur 12 pour la liaison qu' peut enlever d'une mémoire extérieure ME avec ledit bus 7 et ledit bloc processeur CPU. Ladite mémoire extérieure ME a la fonction de transférer dans ladite mémoire RAM les programmes usager de traitement opérationnel du contrôle de soudure et reçoit en mémoire les données du diagnostic et de l'history opérationnelle du dispositif. Avantageusement et de préférence ladite mémoire extérieure ME est constituée par une cartouche avec mémoire à semiconducteur, avec son propre programme de traitement en firmware et sa propre alimentation autonome à batterie, appelée dans le commerce et conventionnellement "memory-card" (carte de mémoire) en raison de son aspect et de ses dimensions comparables à ceux d'une carte de crédit. Le connecteur 12 est donc constitué par un connecteur standard à 68 pin. Dans ce but on peut employer de telles cartouches de mémoire ayant une capacité de 4MByte à 16 bit, dont seulement une toute petite partie (environ 2KByte) est utilisée par le programme usager à mettre en place, le reste est à la disposition du bloc processeur CPU pour la mémorisation des données de diagnostic et de l'history opérationnelle. Cette remarquable capacité de ladite mémoire extérieure ME permet la mémorisation de plus d'un programme usager, et peut donc constituer une petite banque de programmes maniable ou au contraire être destinée à la simple mémoire des données du diagnostic. On peut de même avantageusement adopter, avec les adaptations conséquentes de programme, aussi des cartouches de mémoire commerciales à mesure de remplir des fonctions diverses en tant que pourvues de moyens de liaison et de dialogue extérieur au dispositif, modem ou périphériques, utiles, par exemple, pour le contrôle à distance des fonctions remplies par le dispositif. Le dispositif perfectionné en question comprend en outre un bloc horloge BOR qui fournit directement audit bloc processeur CPU des références au temps réel absolu, pour la temporisation des procédés opérationnels, pour le diagnostic ou pour l'history opérationnelle, réalisable à travers un simple chip, de même qu'un bloc de contrôle de l'alimentation de réseau PF (Power Failure = panne de courant), pourvu de moyens capteurs 13 de l'alimentation même, et qui, en l'absence de cette dernière, rend capable de fonctionner un circuit à batterie tampon BT, par exemple une batterie au lithium, pour la continuité d'alimentation du bloc BOR et de la mémoire RAM et qui met en activité le bloc processeur CPU pour la conservation de la condition opérationnelle du dispositif. En accord avec l'invention, on obtient ainsi que le dispositif de contrôle perfectionné puisse fonctionner, si c'est utile ou nécessaire, isolé du réseau 3, car on peut pourvoir à la mise en place des programmes usager par l'insertion simple et rapide de la mémoire extérieure ME laquelle peut servir aussi, comme il a déjà été dit, de mémoire de masse pour les données de diagnostic et de l'history opérationnelle, qui peuvent être imprimées par l'intermédiaire de l'imprimante 6 ou conservées en archive. La même mémoire extérieure ME peut être employée, insérée et désinsérée, pour mettre en place le même programme sur différents dispositifs de contrôle de la soudure isolés et on peut constituer une banque de programmes usager pour toutes les exigences et toutes les nécessités, qui peut même être traitée par un personnel qui ne serait pas hautement qualifié. La prévision du bloc horloge BOR supplée à la fourniture au bloc processeur CPU des références temporelles nécessaires, qui jusqu'à présent n'étaient rendues disponibles que par l'unité d'élaboration lointaine du réseau 3, enfin la batterie tampon BT permet la conservation de la condition opérationnelle en cas de pannes soudaines de courant d'alimentation, ce qui évite la perte, des données certainement, mais aussi du programme usager dans la mémoire RAM (la mémoire extérieure ME est pourvue de sa propre alimentation) ou la reprise erronée du programme au moment du retour de l'alimentation électrique. Le dispositif de contrôle perfectionné en question conserve naturellement l'interface IR et la porte 2 pour permettre sa liaison dans le réseau 3, de même que l'interface IT et la porte 8 pour le petit clavier T, toujours utile en cas d'intervention pour des modifications contigentes de programme ou de contrôle local en cas d'alarme ou dans d'autres cas semblables. En accord avec l'invention décrite on peut donc obtenir la plus grande capacité d'installation, pouvant réaliser des lignes de soudure même avec seulement une ou deux machines de soudure et leurs dispositifs de contrôle relatifs suivant l'invention, toujours reliables dans le réseau, mais opérationnels en condition de "stand alone" c'est-à-dire isolés. On obtient ainsi la possibilité de réduire énormément les coûts d'installation et on peut éviter la complexité structurelle des systèmes dans le réseau, on peut prévoir de remplacer rapidement des dispositifs détraqués en évitant les temps si longs de la reprogrammation manuelle et en conservant la condition opérationnelle et de la temporisation au niveau de la mémoire extérieure ME qui peut être multipliée et transférée. L'invention ainsi conçue est susceptible de nombreuses modifications et variantes, qui rentrent toutes dans le domaine du même concept inventif. En outre, tous les détails peuvent être remplacés par des éléments techniquement équivalents. Par exemple, la mémoire extérieure ME est pratiquement réalisable aussi à travers l'emploi, comme le connecteur 12, de moyens de lecture conventionnels (driver) pour disquettes ou pour bandes magnétiques ou pour disques optiques, toujours reconnaissables par le bloc processeur CPU comme extension de la mémoire RAM, mais cette solution est déconseillée à cause de la complexité des moyens mécaniques nécessaires et des programmes de commande relatifs et à cause du fait que les forts champs magnétiques présents en proximité des machines de soudure rendent l'emploi des supports magnétiques conventionnels très peu sûrs. Dans la pratique, il est évidemment possible d'apporter des modifications et/ou des améliorations qui rentrent toutes cependant dans les limites de protection des revendications suivantes. REVENDICATIONS 1. Un dispositif de contrôle de soudure perfectionné, du type qui comprend un bloc d'entrée des données analogiques (INAL) des usages asservis au dispositif de contrôle et du monde extérieur, un bloc (IODIG) de communication avec des moyens extérieurs au dispositif de contrôle, une mémoire (ROM) et une mémoire (RAM), connectés par l'intermédiaire d'un bus (7) et un bloc processeur (CPU), à son tour en communication par l'intermédiaire d'une interface (IT) avec une porte (8) pour la liaison avec un terminal portatif extérieur de programmation manuelle appelé petit clavier (T), de traitement de signaux en sortie (9) et en entrée (10) pour la commande et le contrôle, par l'intermédiaire de leurs propres circuits opto-isolateurs (OIS) et de leurs propres interfaces (COND), d'une machine de soudure (MS) et de son amorceur relatif (IS), caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen connecteur (12) pour la liaison qu'on peut enlever d'une mémoire extérieure (ME) avec ledit bus (7) et avec ledit bloc processeur (BPU), un bloc horloge (BOR) qui fournit directement audit bloc processeur (CPU) des références au temps réel absolu, pour la temporisation des procédés opérationnels, pour le diagnostic et l'history opérationnelle, un bloc de contrôle de l'alimentation du réseau (PF), qui est pourvu de moyens capteurs (13) de l'alimentation même, et qui, en 1' absence de cette dernière, rend capable de fonctionner un circuit à batterie tampon (BT) pour la continuité d'alimentation du bloc (BOR) et de la mémoire (RAM) et qui met en activité le bloc processeur (CPU) pour la conservation de la condition opérationnelle du dispositif; ladite mémoire extérieure (ME) transférant dans ladite mémoire (RAM) les programmes usager de traitement opérationnel du contrôle de soudure et recevant en mémoire les données de diagnostic et de l'history opérationnelle du dispositif. 2. Un dispositif perfectionné, conformément à la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite mémoire extérieure (ME) est constituée par une cartouche avec une mémoire à semi-conducteur, son propre programme de traitement en firmware et sa propre alimentation autonome. 3. Un dispositif perfectionné, conformément à la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite mémoire extérieure (ME) est pourvue de moyens de liaison et de dialogue extérieur au dispositif avec des appareillages lointains. 4. Un dispositif perfectionné, conformément aux revendications précédentes et conformément à ce qui est décrit et illustré en référence aux figures du dessin ci-joint et pour les buts indiqués.