Brevet FR2829050A1 — publié le 20030307

B 13926.3 JCI 1 2829050 SYSTEME DE COMMANDE DE CHARIOT DE SOUDURE DU TYPE A AUTODIÀGNOSTIC L'invention concerne de façon générale un système de commande de chariot de soudage du type à autodiagnostic pour commander automatiquement les conditions de soudage et assurer un mouvement oscillatoire, et plus particulièrement un système de commande de chariot de soudage du type à autodiagnostic pour commander 0 automatiquement les conditions de soudage et assurer un mouvement oscillatoire, système dans lequel une pluralité de contrôleurs peuvent être gérés de manière intégratrice et sont chacun équipés de leur unité de traitement central exclusive, permettant ainsi à chacun des contrôleurs d'avoir un programme et une fonction de diagnostic convenant pour les caractéristiques du contrôleur. En général, pour le soudage de tubes marins et terrestres, les tubes sont directement soudés les uns aux autres sur le site de soudage. Dans le cas de tubes de grandes dimensions, les tubes peuvent être soudés les uns aux autres pendant qu'on effectue une rotation sous une torche de soudage qui elle est fixe. Cependant, ce procédé classique pose problème en ce qu'il est difficile de fixer une-torche de soudage en un site de soudage et d'installer un équipement pour faire tourner les tubes de grande dimension. Pour surmonter le problème décrit ci-dessus, on a développé un chariot de soudage à mouvement orbital qui peut souder des tubes les uns aux autres, tout en tournant autour de ces tubes. Cependant, la plupart de ces chariots de soudage du type orbital classique sont de grandes dimensions et sont d'un poids supérieur à 500 kg. De manière correspondante, les chariots de soudage orbitaux classiques posent problème en ce qu'ils sont difficiles à déplacer autour d'un site de travail et doivent être déplacés pour effectuer le soudage à des positions de soudage souhaitées. Actuellement, des chariots de soudage à mouvement orbital que l es op érateurs peuvent aisément déplacer, ont été développés ou sont en cours de développement ou ont été appliqués au soudage à l'arc du type métal- gaz, au soudage à l'arc à métal de protection et au soudage à l'arc du type tungstène-gaz. Un système de commande de chariot de soudage numérique est avantageux en ce qu'il n'est pas affecté de façon significative par la mauvaise qualité de l'environnement et par la température ambiante, et qu'il dispose de diverses fonctions de commande d'un moteur, d'une machine de soudage, d'un mouvement oscillatoire et de conditions de soudage mémorisées dans une base de donnces et qui utilisent efficacement le système en utilisant des programmes qui ont été mémorisés \\HIRSC116\BREVETS\Brevets\I9800\19888.doc- 19juiIlet2002- 118 antérieurement. Un système de commande numérique de chariot de soudage, fabriqué pour constituer un produit industriel et décrit dans un brevet, est muni de diverses fonctions telles que la commande automatique des conditions de soudage, la commande de l'oscillation et la commande de la machine de soudage, et peut effectuer avec succès une commande en temps réel. Cependant, le système de commande de chariot de soudage numérique classique dispose d'un contrôleur principal unique de sorte que le système de commande totale doit être immobilisé pour traiter une panne lorsque le contrôleur principal est en panne. En plus, le système de commande numérique de chariot de soudage classique est désavantageux lo en ce que diverses conditions de soudage ne peuvent être satisfaites car le soudage est effectué sur la base de fonctions simples ayant été programmées antérieurement, et la complexité du programme est augmentée du fait que le programme du contrôleur principal doit surveiller et contrôler toutes les fonctions qui sont offertes au système. De manière correspondante, la présente invention a été réalisée en gardant à l'esprit les problèmes ci-dessus que l'on rencontre dans l'art antérieur, et un but de la présente invention est de proposer un système de commande de chariot de soudage du type à autodiagnostic pour contrôler automatiquement les conditions de soudage et assurer un mouvement oscillatoire, et dans lequel une pluralité de contrôleurs peuvent être gérés de manière intogratrice et sont chacun munis de leur unité de traitement centrale exclusive permettant ainsi à chacun des contrôleurs d'avoir un programme et une fonction de diagnostic qui conviennent pour les caractéristiques du contrôleur. Pour atteindre le but ci-dessus, la présente invention propose un système de commande de chariot de soudage du type à autodiagnostic, le système de commande permettant de contrôler automatiquement les conditions de soudage et de réaliser un mouvement d'oscillation, comprenant un contrôleur principal pour une base de données, un contrôleur de panneau de télécommande, une machine à souder et un contrôleur d'état, des contrôleurs de déplacement pour les déplacements en oscillation et en translation, et un contrôleur de traitement de signal numérique pour gérer les mémoires des contrôleurs respectifs; dans lequel les contrôleurs sont chacun équipés en interne d'une unité de traitement centrale, et d'une mémoire à accès aléatoire à port dual, de façon à partager les unités de traitement central voisines et les mémoires par un bus eurocard à module versa. 3s Les buts ci-dessus et d'autres buts et caractéristiques et autres avantages de la présente invention vont être compris plus aisément à la lecture de la description détaillée ci-après, en liaison avec les dessins annexés, dans lesquels: \\HIRS CH6\BREVETS\Brevets\ I 9800\ 1 98 88.doc -1 9 juil let 2002 - 2/8 la figure 1 est une vue en perspective représentant un chariot de soudage et son déplacement; la figure 2 est un diagramme illustrant un état dans lequel la mémoire est partagée par une base de donnces, un contrôleur principal et un contrôleur de processeur de signal numérique; la figure 3 est un schéma à blocs d'un système de commande de chariot de soudage selon la présente invention; la figure 4 est une vue en perspective représentant un système de soudage équipé du système de commande de chariot de soudage de la présente invention; o la figure 5 est un schéma à blocs d'un contr81eur de panneau de télécommande; la figure 6 est un schéma à blocs d'un contrôleur pour les mouvements d'oscillation et de translation; lafigure7 représente par un schéma à blocs un contrôleur pour des mouvements d'oscillation et de translation; et la figure 8 est un ordinogramme représentant un processus de fonctionnement du système de commande de chariot de soudage de la présente invention. La figure 1 et une vue en perspective représentant un chariot de soudage équipé de deux torches de soudage. Chacune des torches est fixée à une partie mécanique d'une unité à déplacement à deux axes. Le chariot de soudage comprend un axe de déplacement qui permet de déplacer les deux torches dans une direction de soudage. La figure 2 est un diagramme représentant un état dans lequel une mémoire est partagée par une base de données, un contrôleur principal et un contrôleur de processeur de signal numérique. Dans ce cas, les données de soudage sont transmises par le contrôleur principal à une mémoire à accès aléatoire à port dual, et les données transmises sont stockées dans la mémoire à accès aléatoire à port dual. Les données prévues pour contrôler les conditions de soudage, une machine de soudage et les déplacements sont mémorisés dans la mémoire à accès aléatoire à port dual, et le contrôleur de processeur de signal numérique transmet la totalité des donnces aux mémoires à accès aléatoire à port dual qui sont montées dans les autres contrôleurs. La figure 3 est un diagramme illustrant la structure d'un système de commande de chariot de soudage selon la présente invention. Le système de commande de chariot de soudage est composé d'un contrôleur principal 1 pour une base de 3s données, d'un contrôleur 2 de panneau de télécommande, d'une machine à souder et d'un contrôleur d'état 3, de contrôleurs de déplacement 4 et 5 pour les déplacements d'oscillation et de translation, et d'un contrôleur 6 de traitement de signal numérique (DSP) pour gérer les mémoires prévues pour les contrôleurs respectifs. Les \\HIRSCH6\BREVETS\Brevets\19800\19888.doc - 19 juillet 2002 - 3/8 contrôleurs 2, 3, 4 et 5 sont chacun prévus en interne d'une unité de traitement centrale (CPU) 7. En plus, les contr81eurs 1, 2, 3, 4, 5 et 6 sont chacun munis d'une mémoire à accès aléatoire (RAM) 8 à port dual pour partager les CPU 7 voisines et les mémoires par un bus eurocard à module versa (BUS VME). Le contrôleur VSP 6 fonctionne pour recevoir toutes les données à la fois depuis le contrôleur principal 1 qui stocke principalement les données transmises pour faire fonctionner le système depuis un ordinateur du type bloc-notes ou ordinateur personnel, et transmet la totalité des données reçues aux RAM à port dual montées dans les contrôleurs 1, 2, 3, 4 et 5. Lorsque l'opérateur souhaite modifier des o données ayant été antérieurement programmoes, tandis qu'on effectue le soudage de tubes, les données peuvent être modifiées en utilisant diverses fonctions mises en _uvre dans le contrôleur 2 de panneau de télécommande, et les données modifiées sont transmises au contrôleur DSP 6 par le contrôleur de panneau 2 de télécommande. Les données transmises sont mémorisées dans des régions à mémoire unique, des mémoires RAM à port dual, et le contrôleur DSP 6 transmet les données modifiées à la totalité des RAM à port dual 8 des contrôleurs. Les valeurs transmises sont identifiées par les CPU 7 des contrôleurs 1, 2, 3, 4, 5 et 6 qui ont des fonctions et des programmes indépendants, les valeurs antérieurement programmées sont comparées aux valeurs transmises et elles actionnent une certaine fonction permettant aux valeurs modifiées d'être mises en _uvre par les opérateurs. Le contrôleur de panneau de télécommande 7, tel que représenté sur la figure 5, est composé d'un panneau de télécommande, d'une CPU et d'une carte de communication. Le panneau de télécommande comprend une pluralité d'interrupteurs qui sont utilisés pour souder des tubes les uns aux autres. La CPU sert à déterminer 2s quel interrupteur est sélectionné en contrôlant la manipulation des interrupteurs, etc. en temps récl. Le signal ayant été généré par un interrupteur est transmis au contrôleur DSP 6 par la carte de communication. La carte de communication a une fonction différentielle qui permet une transmission de données à une distance d'environ 2 km. Avec cette fonction, lorsque des tubes sont soudés les uns aux autres, à terre ou en mer, le panneau de télécommande est utilisé dans la position o l'opération de soudage est effectuée, et le contrôleur de panneau de télécommande peut être manipulé dans un local de commande éloigné du site de soudage. Le contrôleur principal 1 prévu pour la base de donnces, tel qu'illustré sur la figure 2, sert à recevoir des donnces qui sont utilisées pour souder des tubes et sont transmises depuis un dispositif externe. Les données transmises sont principalement stockées sur un disque dur et restaurées dans le contrôleur DSP et la mémoire RAM partagée à port dual. \\HIRSCH6\BREVETS\BreYets\19800\19888 doc - 19 juillet 2002 - 4/8 Un contrôleur affecté aux déplacements d'oscillation et de translation, tel que représenté sur la figure 6, est composé de contrôleurs de déplacement pour les mouvements d'oscillation et de translation, de circuits en pont, de circuits de détection de signal de codeur, d'une CPU et d'un affichage à cristaux liquides (LCD). s Les circuits en pont servent à appliquer une tension de commande pour commander les moteurs en utilisant une modulation d'impulsions en largeur (PWM) et des signaux de sens de fonctionnement de moteur électrique générés par les contrôleurs de déplacement. Les circuits de détection de signal de codeur détectent les signaux de décodeur générés par la rotation des moteurs. La CPU transmet des variables liées o à l'entrâînement du moteur, les valeurs initiales de diverses fonctions du moteur, et des valeurs modifiées, aux contrôleurs de déplacement, en temps rcel. Le LCD contrôle l'état d'une carte, par elle-méme, en plus d'une fonction d'autodiagnostic effectuée par le contrôleur DSP. La machine de soudage et le contrôleur d'état 3, tel que représenté sur la figure 7, disposent d'une fonction de commande d'une machine de soudage externe selon les conditions de soudage par rapport à des angles transmis depuis l'extérieur. Les conditions de soudage sont définies par le rapport intensité/tension de soudage pour chaque torche de soudage, et par la vitesse d'alimentation en fil en mode non pulsé, ou par un courant de crête, un courant de base, une largeur d'impulsion et une fréquence d'impulsion en mode pulsé. Lorsqu'on commande une machine de soudage, les conditions de soudage réelles sont contrôlées en rétroaction pour fixer des valeurs à partir du jeu de données de soudage décrit ci-dessus. Les signaux sont reliés par des amplificateurs d'isolation afin d'isoler électriquement les contrôleurs vis-à-vis des dispositifs externes. Les données de base qui sont utilisées pour contrôler automatiquement les conditions de soudage par rapport aux angles et pour surveiller la qualité du soudage, sont obtenues par la mesure des angles avec un capteur d'angle pour commander les conditions de soudage et mesurer la vitesse de soudage affectant la qualité de ce soudage. Les données mesurces sont stockées dans la RAM à port dual d'un contrôleur correspondant et les donnces stockées sont transmises au contrôleur principal par le contrôleur DSP. Le contrôleur principal stocke les données transmises dans un disque dur et appréhende la tendance des données de soudage par utilisation des donnces mémorisées. La fgure8 est un ordinogramme représentant un processus de contrôle automatique de conditions de soudage par rapport aux angles et à une machine de soudage. Les contrôleurs construits tel que décrit ci-dessus contiennent leurs CPU respectives, de sorte que des programmes peuvent être construits séparément selon les caractéristiques des contrôleurs. De manière correspondante, la complexité d'un programme dans un système comprenant un contrôleur unique peut être évitée, de \\HIRSCH6\BREVETS\Brevers\ 19800\1 9888.doc - I 9 juillet 2002 - 518 sorte que l'on peut réduire le temps nécessaire à l'écriture d'un programme dans le développement d'un contrôleur. En plus, chaque contrôleur est équipé de la RAM à port dual pour le partage des CPU et des mémoires ainsi qu'à titre de mémoire pour stocker un programme. Pour une mémoire RAM: générale, des données peuvent être lues et écrites dans une direction unique; tandis que pour une RAM à port dual, des donnces peuvent être lues et écrites dans deux directions. On peut accéder indépendamment à la mémoire de la RAM à port dual par des CPU installées sur ses côtés droits et gauches. Le contrôleur DSP gère la totalité des donnces pour partager les mémoires, 0 possède la totalité des données concernant le fonctionnement de la machine, telles que la totalité des conditions de soudage, des signaux de soudage détectés, les modes de soudage et les signaux indiqués sur le panneau de télécommande et transmet les données aux CPU en utilisant les RAM à port dual. Les CPU accèdent chacune à des variables concernant l'exécution de leur programme unique en utilisant la RAM à port dual montées dans la carte du CPU, et exécutent le programme en utilisant des donnces transmises. Tel que décrit ci-dessus, la présente invention propose le système de commande de chariot de soudage du type à auto diagnostic pour contrôler automatiquement les conditions de soudage et mettre en _uvre un mouvement d'oscillation, dans lequel système chacun des contrôleurs est équipé de sa CPU exclusive et les mémoires sont partagées, de manière à permettre aux programmes de soudage compliqués du système de soudage de tube d'être aisément mis en _uvre. En fait, la complexité d'un programme dans un système comprenant un contrôleur unique peut être évitée, de sorte que le temps nécessaire pour écrire un programme en développant un système de commande peut être réduit. Bien que les modes de réalisation préférés de la présente invention soient décrits à des fins d'illustration, l'homme de l'art appréciera que diverses modifications, additions et substitutions sont possibles, sans sortir de la portée et de l'esprit de l'invention. \IHIRSCH6\BREVETS\Brevetsl19800\19888.doc - 19 juillet 2002 - 6/8 REVENDICATION 1. Système de commande de chariot de soudage du type à autodiagnostic pour contrôler automatiquement les conditions de soudage et de réaliser un mouvement d'oscillation, comprenant un contrôleur principal (1) pour une base de données, un contrôleur (2) de panneau de télécommande, une machine à souder et un contrôleur d'état (3), des contrôleurs de déplacement (4 et S), pour les déplacements d'oscillation et de translation, et un contrôleur (6) de traitement de signal numérique pour gérer les mémoires des contrôleurs respectifs; lo dans lequel les contrôleurs (2, 3, 4, 5) sont chacun munis en interne d'une unité de traitement central (7), et d'une mémoire à accès aléatoire (8) à port dual, de façon à partager les unités de traitement central voisines et les mémoires, via un bus eurocard à module versa.