Environnement virtuel 3D

Fichier contenant le rapport finale du projet : Projet_S8_version-finale.pdf

Ce projet consiste à permettre le développement d’applications reliant un automate Schneider M340 fonctionnant sous Unity Pro à un système virtuel tournant sur PC et simulant des parties opératives en 3D et de manière interactive. L’une des principales caractéristiques de ce simulateur (ITS PLC Professional Edition) est la possibilité d'interagir avec le système en temps réel, comme ajouter ou retirer des objets du flux de production à tout moment, ou encore de créer des situations d'erreur, des embouteillages, ou de simuler des pannes de fonctionnement des capteurs et/ ou des actionneurs. Il s’agit donc de concevoir et de réaliser la liaison entre l’automate et le simulateur par réseau Modbus et de fournir un système fiable pouvant être mis en application en TP.

Semaine 1:  identification du matériel utilisé 

Pendant la première semaine ,on a récupéré le matériel nécessaire pour le projet . On a récupéré la documentations sur chaque composant.

Phase de découverte de l'environnement du projet :

_ Simulation Software  : ITS PLC « Professional edition »

_ Data acquisition board  : ADVANTECH USB-4750

_ Programmable logic controller  : M340 - Schneider Electric

_ Simulator sub-base I/O  : ABE7TES160 - Schneider Electric

Semaine 2:  Étude de faisabilité du projet 

Pour ce projet, il était nécessaire de démontrer la faisabilité du système de communication pour les 2 modes supposés possibles : par liaison USB et par réseau Modbus .

Les informations sont échangées entre l’API et la partie opérative virtuelle au moyen d’un module USB d’acquisition de données TOR disposant de 16 entrées et de 16 sorties .Cette solution a l’avantage d’obtenir un temps de scrutation des entrées de l’ordre de 16ms. Le logiciel ITS PLC est fourni avec le module d’E/S TOR USB de la société ADVAN-TECH.

Pour la liaison par réseau Modbus, il n’existe aucun moyen de la réaliser puisque Le logiciel ITS PLC Pro EDITION ne communique qu’avec le module d’E/S . Cependant une autre version de ITS PLC permet de se connecter en TCP/IP : « ITS PLC® ATG EDITION » .

En première partie, on a manipulé l'entrée de l'API manuellement et on a constaté l'effet sur le simulateur. On arrive à activer l’actionneur 0 et 1 depuis le PLC IN commandé manuellement. En deuxième partie, on a réalisé la connexion Simulateur=>API. (Capteur=>API) Finalement, on arrive à faire fonctionner le système en boucle fermée pour 2capteurs et 2 actionneurs. Depuis le simulateur, on force le capteur à passé à l'état haut, et comme résultat, l’API réagis en activant l’actionneur. Ceci étant testé sur 2capteurs/2actionneurs, peut fonctionner parfaitement avec tout le reste.

Semaine 3:  Prise en main du logiciel UNITY PRO XL en Mode simulation

L’application consiste à gérer le niveau d’un liquide dans une cuve. Le remplissage de la cuve se fait par l’intermédiaire d’une pompe et la vidange est gérée par une vanne. Les différents niveaux de la cuve sont mesurés par des capteurs disposés sur la cuve. Le volume de la cuve est donné par un afficheur numérique. Les moyens de contrôle du fonctionnement de l’application sont basés sur un écran d’exploitation qui doit fournir l’état des différents capteurs, actionneurs et le volume de la cuve. Suivant l’état du niveau de la cuve et de l’application il faut avertir l’utilisateur par des alarmes et archiver les informations nécessaires à chaque déclenchement.

La mise en œuvre de cette application nous permet l’utilisation des différents types de variables, de langages de programmation et d’un écran d’exploitation décrivant le fonctionnement de l’application.

Semaine 4:  Création du banc 

Un projet doit être autant soigné sur le fond que sur la forme. Pour cela, la création d'un banc regroupant toutes les liaisons est obligation.

La dimension : La planche support du banc est dimensionnée de manière à ne pas dépassé en longueur les tables de la salle de TP C006. La largeur est diminuée au maximum (Longueur de l’automate)

Le positionnement : les éléments du banc ont été placés de manière à comprendre facilement le sens de circulation des données (voir l’image)

Les ajouts : Pour rendre le banc plus simple à modifier et plus clair, On a ajouté deux boitiers qui regroupent toutes les contraintes de communication (système résistif).

La modification : le banc est fixé d’une manière très simple. L’automate et ses entrés/sorties déportés sont fixés grâce à un rail DIN, ce qui facilite le démontage de ces derniers. Les boitiers sont fixés à la planche mais restent dévissables rapidement du haut. Le câblage est regroupé et apparent.

Semaine 5:  Résolution des problèmes de communication

Une fois le banc mis en place, les premiers tests ont démontré le disfonctionnement des ports suivants :

_ Les entrées 7 et 15 du module d’acquisition. _ La sortie 4 du même module.

La vérification du câblage montre que le problème est interne au module. On retourne donc aux documentations du constructeur pour pouvoir trouver la cause du disfonctionnement.

Le problème des entrées a été détecté et réglé : (les entrées étant communes à des compteurs, il était nécessaire d’injecter un courant plus grand pour actionner les ports)

La sortie 4 reste un défaut interne au module d’acquisition, et donc non résolu. On pense à détourner l’utilisation de ce capteur soit par d’autres capteurs ou par des timers ( voir programme TriV10 )

Semaine 6:  Création de programmes basiques pour les 5 Parties Opératives

Cette semaine sera consacrée à la programmation des Parties opératives du logiciel de simulation ITS PLC PRO EDITION.

Les Systèmes sont les suivants :

_ Tri de Caisses : Amener les caisses du tapis d’arrivée aux monte-charges en les triant selon leur taille (une caisse à la fois).

_ Mélangeur : Mélanger les trois couleurs primaires (rouge, vert et bleu) pour obtenir la couleur souhaitée.

_ Palettiseur : Créer des palettes de caisses sur plusieurs niveaux (3niveaux).

_ Robot « Pick & place » : Ranger des pièces dans les boîtes en utilisant un manipulateur 3 axes.

_ Magasin Automatisé : Déplacer , stocker et retrouver les caisses sur les étagères.

Semaine 7:  Optimisation d'un des 5 systèmes : "Tri de Caisses".

Une fois le choix du système est fait, L’optimisation se fera en 4étapes essentielles pour but de trier les caisses le plus rapidement possible :

Etape 1 : Etablissement du système d’étiquetage virtuel.

Etape 2 : Augmenter la fréquence de tri de 120 Caisses/h à 240 Caisses/h

Etape 3 : Augmenter la fréquence de tri de 240 Caisses/h à 300 Caisses/h

Etape 4 : Création d’une interface homme-machine avec supervision.

Remarque : une HMI est crée pour le système de Magasin aussi .

Semaine 8:  Alternative avec ModBus.

A ce niveau du projet on dispose de deux sortes de liaison avec l’automate :

Par câble USB : elle permet de charger les programme sur l’automate et de superviser le programme depuis le logiciel (cette liaison est indispensable)

Le DAQ : est l’interface qui permet à l’automate de communiquer avec le simulateur ITS PLC

Le sujet initial du projet demandé est la réalisation de la liaison automate-simulateur par réseau Modbus ce qui s’est avéré impossible car dans la programmation du ITS PLC PRO les entrées et les sorties sont liées directement au DAQ via le logiciel Advantech Device.

Cependant dans cette partie du projet on réalisera une communication entre un ordinateur et l’automate dans le but de la supervision.

_ Dans cette semaine , on s'est documentés pour le Modbus RTU et comprendre le choix de ce mode de communication .

_ Comprendre le fonctionnement de l'interface RS485 qui sera utilisée pour la réalisation de la liaison Modbus.

Semaine 9:  Modbus : Liaison physique

Recherche des logiciels de simulation de Maitre/Esclave :

_ plusieurs tests effectués par Modbus Poll(Maitre) , Modbus Slave(Esclave) et ConfigVirtualSerialPort(liaison virtuelle entre Master/Slave)

Ces tests ont été effectués pour tester la fiabilité de Modbus Poll et Modbus Slave afin de les utiliser dans la communication avec l'automate.

_ Sur Unity pro , création d'une application Maitre Modbus.

_ Réalisation de la liaison physique avec l'interface RS485.

Semaine 10:  Finalisation de la documentation 

Une attention très particulière a été portée pour la documentation du banc qui sera utilisé pour des TP de programmation.

A part le rapport du projet, d’autres livrables ont été ajoutés :

_ Fiche de montage et démontage du banc.

_ Datashit des boitiers de communication rajoutés.

_ Fiche de « Démarrage rapide du TP ».

Fin du suivi