Pilotage des insertions mécaniques au sein du synchrotron SOLEIL

Pilotage des insertions mécaniques au Pilotage des insertions mécaniques au sein du synchrotron SOLEILsein du synchrotron SOLEIL

L. Chapuis, M. Massal, F. Marteau, M. Valléau, C. Benabderrahmane, O. Marcouillé, M.E. CouprieL. 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.

TLC 61xTLC 61x

TLC 61xTLC 61x

TLC 61xTLC 61x

TLCC

Bus CAN pour les encodeurs

Boitîer de sécurité

STOP

Puissance moteur

Encodeur rotatif

Encodeur linéaire absolu

Interface de contrôle

Informations de sécurité

Liaison Ethernet

Module Frein

Programme TLCC

TLCC_Main

Liaison CAN

SSI

Max GAP Limit Switches

Apple 2 U20BERGER LAHR

STEPPER MOTORVRDM 3913 LWC

Absolute Linear Encoder for GAP

TR–Electronic LTS xxx

Max GAP Limit Switches

Min GAP Limit Switches

GSW1 GSW2

GSW3 GSW4

Absolute Rotary Encoderfor GAP without

Vaccum ChamberTR–Electronic CE-65 SSI

LTS1 LTS2

ROT1 ROT2

ROT3 ROT4

OFFSW1

OFFSW2

BERGER LAHRSTEPPER MOTORVRDM 3913 LWC

Limit switches for OFFSET

Absolute Rotary Encoder for OFFSET

TR–Electronic CE-65 SSI

LTS7

M7

LTS8

M8

LTS6

M6

Phase Limit Switch


Tilt Switch

Tilt Switch

Absolute Linear EncoderTR – Electronic LTS xxx




Max GAP Limit Switch


Phase Limit Switches



Min GAP Limit Switches

GSW1 GSW2

GSW3 GSW4

GSW5 GSW6

GSW7 GSW8

PSW1 PSW2

PSW3 PSW4

TSW1

TSW2

LTS1 LTS2

LTS3 LTS4

LTS5

M1 M2

M3 M4

M5PSW5 PSW6

PSW7 PSW8

1

2

36

7

8

9

a,b c,d e,f

a b c d e f

1. Contrôleur multiaxes (TLCC)

2. 2 à 8 unités électronique de puissance (TLC6)

3. Alimentation 24V continu

4. 1 à 4 filtres pour le secteur, implantés sur la face arrière

5. 2 à 6 modules de puissance pour commander les freins des moteurs (face arrière)

6. Relais temporisé pour activer les freins en cas d’urgence

7. 3 interrupteurs pour le secteur 220V (2 axes par interrupteur : a,b c,d e,f)

8. Interrupteur pour l’alimentation 24V du contrôleur TLCC (Reset)

9. Bornier pour le raccordement et l’alimentation des sécurités

Platine de commande

Initialisation des différentes Insertions

Programme TLCC

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.

1

2

3

1. Liste des fonctions du programme de l’automate TLCC

2. Liste des commandes de pilotage

3. Principe de fonctionnement du programme

-1

-0,5

0

0,5

1

50000 100000 150000 200000 250000 300000

Diff

éren

ce g

ap d

eman

dé-

gap

lu e

n en

trée

(µm

)

Gap demandé(µm)

Différence entre les valeurs d'encodeurs et la consigne de gap en fermeture

-1

-0,5

0

0,5

1

50000 100000 150000 200000 250000 300000

Diff

éren

ce g

ap

dem

andé

-gap

lu e

n so

rtie

(µm

)

Gap demandé(µm)

Différence entre les valeurs d'encodeurs et la consigne de gap en fermeture

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.

Encodeur linéaire absolu - SSI + Inc - TR-Electronic

Firm : TR-ElectronicType : LT140-SResolution : 0.1µmInterface : SSI – 24 bits

Moteur pas à pas: BERGER LAHR VRDM3913 – 3 PHASES

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.

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