Motion Control & Drive Technologies

Best Application Contest 2021-2022

La KU Leuven Campus De Nayer construit un labo Advanced Motion Control

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Objectif du projet

Comment rendre la formation d'ingénieur industriel plus attractive et mieux préparer les futurs diplômés à la réalité du terrain? C’est simple: en permettant aux étudiants de travailler et d’expérimenter avec des solutions utilisées au quotidien par des professionnels. C’est dans cette optique que la KUL Leuven construit sur son Campus De Nayer un labo Advanced Motion Control complet, basé sur des composants Siemens et réalisé par et pour les étudiants ingénieurs industriels.

Réalisation de l’application

"Cela faisait un bon moment que nous pensions à créer une installation intégrant un maximum de fonctionnalités d'automatisation et de sécurité fonctionnelle", explique dr.ir. Michel Van Dessel, spécialiste en entraînements électriques et automatisation, professeur à la Faculté des Sciences de l’ingénieur industriel de la KU Leuven. "Notre but était de construire une configuration totalement fonctionnelle avec un pendule inversé monté sur un chariot. Ceci permet d’expérimenter avec de ‘vrais mouvements', mais aussi de faire comprendre toute l'importance des fonctions de sécurité." L’idée a vu le jour en collaboration avec Wouter Sas, ingénieur assistant en électricité et automatisation sur le Campus De Nayer de la KU Leuven.

La configuration réalisée se compose d’un moteur linéaire synchrone excité par des aimants permanents et entraîné par un contrôleur d'asservissement Sinamics S120 avec module de contrôle CU310-2PN, et d’un système périphérique Simatic ET 200SP basé sur un Simatic CPU 1515SP PC2 F Open controller avec fonctionnalité HMI (Human Machine Interface) intégrée. La plateforme Totally Integrated Automation Portal réunit l'équipement électronique et le logiciel en un ensemble performant.

Le Simatic CPU avec fonctionnalité Open Controller peut exécuter des blocs de programme PLC conventionnels, mais aussi le code compilé de par exemple MATLAB-Simulink. "Grâce á l'utilisation du Open Controller, nous pouvons appliquer une technique de régulation avancée faisant appel au full-state feedback modeling sur le positionnement du chariot et du pendule inversé", explique le chef de projet, dr. ir. Michel Van Dessel. "C’est également utile pour modéliser la stabilisation du mouvement de balancier d'une grue ou contrôler un pendule inversé."

Pour la fonctionnalité motion control de base du chariot – indépendamment du comportement du pendule –, la configuration réalisée par la KU Leuven Campus De Nayer utilise des objets technologiques dans le logiciel de projet TIA Portal. Les aspects de sécurité de la configuration sont gérés par les fonctionnalités Safety Integrated, tant dans le contrôleur que dans l’entraînement, et sont configurés avec TIA Portal.

Avantages de l’application

Pendant les années académiques 2019-2020 et 2020-2021, des étudiants ont travaillé dans le cadre de leur thèse de master sous la supervision du chef de projet sur la conception mécanique et électrique de la configuration labo, la programmation du PLC et de la HMI, la réalisation de la structure mécanique et du circuit électrique ainsi que la configuration et la mise en service de l’entraînement. Depuis lors, la première configuration de labo complète – et transportable – a été finalisée et optimisée, et pourra être utilisée pour les cours pratiques dès la prochaine année académique. Une autre équipe d’étudiants est déjà occupée à construire deux configurations identiques. Le Campus De Nayer disposera ainsi d'un labo complètement équipé pour l’Advanced Motion Control. Il sera mis à la disposition des futurs ingénieurs industriels en électromécanique, option automatisation et mécatronique. La KU Leuven Campus De Nayer a choisi spécifiquement le contrôleur d'asservissement performant Sinamics S120 parce qu'il offre la précision nécessaire pour commander un chariot linéaire supportant un pendule inversé. Par ailleurs, l’entraînement est suffisamment flexible pour être utilisé également dans d’autres scénarios éducatifs. L’accès à ce type de technologie offre un avantage inestimable aux étudiants ingénieurs industriels. "Ils apprennent à travailler avec la technologie la plus récente, tout en acquérant une expérience pratique de la mise en service et de la programmation sur une configuration réelle – pas seulement d'un PLC. Et ils peuvent aussi tester les fonctions de sécurité en profondeur, ce qui renforce leur employabilité dans le secteur de la construction des machines industrielles."

A propos de KU Leuven Campus De Nayer

La Faculté des Sciences de l’ingénieur industriel de la KU Leuven comprend 7 campus. Le Campus De Nayer à Wavre-Sainte-Catherine réunit plus de 10.000 m2 de labos, un espace vert, des technologies avancées et les spécialistes les plus pointus dans leur domaine, pour préparer les ingénieurs industriels de demain à un avenir prometteur dans un monde en évolution.

KU Leuven, Campus De Nayer

Jan Pieter de Nayerlaan 5 - 2860 Sint-Katelijne-Waver

tel. + 32 15 68 81 63 - e-mail: michel.vandessel@kuleuven.be

Informations:

dr.ir. Michel Van Dessel

KU Leuven, Campus De Nayer

2860

Project url:

https://www.linkedin.com/posts/activity-6849446068262969345-ifZT

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