Pilotage des insertions mécaniques au sein du synchrotron SOLEIL

1. Tilt Switch TLC 61x TLC 61x TLC 61x TLC 61x TLC 61x TLC 61x TLCC Tilt Switch 7 1 3 9 6 a,b c,d e,f 8 Moteur pas à pas: BERGER LAHR VRDM3913 – 3 PHASES 2 a b c d e f Encodeur linéaire absolu - SSI + Inc - TR-Electronic Firm : TR-Electronic Type : LT140-S Resolution : 0.1µm Interface : SSI – 24 bits Pilotage des insertions mécaniques au sein du synchrotron SOLEIL L. Chapuis, M. Massal, F. Marteau, M. Valléau, C. Benabderrahmane, O. Marcouillé, M.E. Couprie ABSTRACT : Pour le contrôle des insertions motorisées (APPLE 2, Wiggler, Onduleur sous vide), SOLEIL a développé son propre système de motorisation autour d’une solution industrielle. Il est basé sur des moteurs pas à pas de type VRDM3913 de chez Berger Lahr associés à des contrôleurs PLC et des unités de puissance TLC6. Les moteurs équipés d’un frein de maintien, d’un contrôle de rotation ainsi que d’un contrôle de température, développent chacun une force de 6 kN. Le système de contrôle réalisé est identique pour toutes les insertions motorisées, seul le nombre d’axes à piloter varie.  Ce système permet, de faire varier à la fois la distance en verticale (Entrefer ou Gap) entre les mâchoires, la position longitudinale relative (Phase) entre deux rangées d’aimants sur une même mâchoire ainsi que la position des mâchoires par rapport à l’axe faisceau (Offset). Les positions de l’entrefer sont données par les encodeurs linéaires absolus LT140S de chez TR-Electronic à lecture optique d’une très grande résolution (0,1µm) fixés entre le bâti et les mâchoires de l’insertion. Ainsi les mouvements des poutres sont mesurés directement en prenant en compte les jeux de la mécanique. La sécurité est aussi accrue en cas de panne de l’alimentation. La relecture des codeurs absolus évite de revenir à une position de référence lors de la mise sous tension. Avec ce système, les mesures de positionnement et de reproductibilité, pour le gap comme pour la phase, sont meilleures que 1µm. Une correction de type backlash permet d’éliminer les jeux mécaniques différents lors des phases d’ouverture et de fermeture de l’entrefer. Apple 2 U20 Max GAP Limit Switch ROT1 ROT2 BERGER LAHR STEPPER MOTOR VRDM 3913 LWC Absolute Linear Encoder TR – Electronic LTS xxx GSW1 GSW2 BERGER LAHR STEPPER MOTOR VRDM 3913 LWC BERGER LAHR STEPPER MOTOR VRDM 3913 LWC Absolute Rotary Encoder for GAP without Vaccum Chamber TR–Electronic CE-65 SSI LTS1 Phase Limit Switches LTS2 M1 M2 PSW1 PSW2 Absolute Linear Encoder TR – Electronic LTS xxx GSW1 GSW2 TSW1 Max GAP Limit Switches LTS5 M6 LTS1 LTS2 Absolute Linear Encoder for GAP TR–Electronic LTS xxx PSW5 PSW6 M5 LTS6 GSW5 GSW6 GSW3 GSW4 GSW7 GSW8 LTS7 Min GAP Limit Switches Toutes les insertions peuvent être initialisées avec leur propre fichier de configuration, implanté dans l’automate TLCC. Il permet de choisir pour chaque onduleur son nombre d’axes, les valeurs de sécurité, les différents paramètres des variateurs, etc. M8 PSW7 PSW8 M7 LTS8 Min GAP Limit Switches Absolute Linear Encoder TR – Electronic LTS xxx Absolute Rotary Encoder for OFFSET TR–Electronic CE-65 SSI BERGER LAHR STEPPER MOTOR VRDM 3913 LWC TSW2 PSW3 PSW4 ROT4 M3 M4 ROT3 Limit switches for OFFSET BERGER LAHR STEPPER MOTOR VRDM 3913 LWC BERGER LAHR STEPPER MOTOR VRDM 3913 LWC LTS3 Phase Limit Switch LTS4 Absolute Linear Encoder TR – Electronic LTS xxx GSW3 GSW4 OFFSW1 OFFSW2 Max GAP Limit Switches 1 Programme TLCC Platine de commande Liaison CAN Liaison Ethernet Contrôleur multiaxes (TLCC) 2 à 8 unités électronique de puissance (TLC6) Alimentation 24V continu 1 à 4 filtres pour le secteur, implantés sur la face arrière 2 à 6 modules de puissance pour commander les freins des moteurs (face arrière) Relais temporisé pour activer les freins en cas d’urgence 3 interrupteurs pour le secteur 220V (2 axes par interrupteur : a,b c,d e,f) Interrupteur pour l’alimentation 24V du contrôleur TLCC (Reset) Bornier pour le raccordement et l’alimentation des sécurités Module Frein TLCC_Main Interface de contrôle Programme TLCC Encodeur rotatif STOP Puissance moteur Informations de sécurité Encodeur linéaire absolu Bus CAN pour les encodeurs SSI 2 Boitîer de sécurité 3 Initialisation des différentes Insertions Liste des fonctions du programme de l’automate TLCC Liste des commandes de pilotage Principe de fonctionnement du programme Mesures de reproductibilité réalisées sur l’onduleur U18 Cryogénique (3 axes). Différence entre le gap demandé à l’automate et le gap obtenu sur 5 cycle de fermeture par pas de 1mm. La mesure de l’entrefer s’effectue sur les encodeurs linéaire avec une résolution de 0,1µm. Ecarts de positionnement de l’entrefer pour un onduleur HU64 à 8 axes. La mesure a été effectuée pour un mouvement de fermeture du gap maximum au gap minimum, avec un pas de 500 µm. Les résultats sont obtenus à l’aide des 4 encodeurs du gap placés respectivement en entrée et sortie sur la poutre haute et la poutre basse. Les écarts varient entre -0,5µm et 0,5µm ce qui donne une précision du mouvement de l’ordre de 1µm.