RLI – SUPERVISION

INTRODUCTION

Durant notre cours d’Etude et réalisation, nous avons choisi le projet « Supervision de la salle de TP B018 ». Il est en effet possible de contrôler certains équipements électriques présents dans la salle directement depuis notre ordinateur.

Pour ce faire, nous allons procéder par étapes. Nous allons débuter par une étude complète de la salle afin de déterminer quels équipements pourront être supervisable. Ensuite, nous étudierons le moyen de communication entre notre ordinateur et les équipements et mettrons en place cette communication. Enfin, nous créerons une supervision claire et intuitive permettant à une personne ne faisant pas partie du projet de pouvoir contrôler les différents équipements facilement.

Une fois cette partie terminée, nous pourrons également mettre en place une serveur OPC UA qui nous permettra un contrôle plus rapide des équipements ainsi que la possibilité d’accéder à un navigateur internet depuis notre supervision.

ETUDE DE LA SALLE

Pour débuter ce projet, il était nécessaire d’étudier l’ensemble de la salle afin de sélectionner les équipements les plus pertinents à notre projet. Il a en effet fallu choisir les installations compatibles à la communication via le logiciel Indusoft.

Voici quelques équipements que nous avons choisi de superviser :

Maquette de voiture

Multiprise Netio

Banc de supervision

CONNEXION DES EQUIPEMENTS

Afin de connecter les coupleurs d’entrées et les équipements à notre supervision Indusoft, nous avons ajouté un driver MOTCP-MODBUS qui nous permettra de connecter la plupart de nos équipements. Chacune de nos variables devaient être connectées à la bonne adresse IP ainsi qu’à la bonne adresse d’entrée/sortie.

Fiche de driver MOTCP

Pour connecter notre supervision aux serveurs OPC UA et OPC DA, il nous fallait trouver l’adresse de ce serveur sur Indusoft. Ensuite, nous utilisions le logiciel KSP Client qui nous permettait de trouver l’adresse de chaque entrée et sortie des équipements reliés aux serveurs.

Table de connexion OPC UA

SUPERVISION DE LA SALLE

Il était important de créer une supervision de la salle simple à utiliser et intuitive. Ainsi, une personne n’ayant aucun lien à notre projet peut contrôler la salle sans difficultés. Nous avons donc créé une interface simple avec une navigation claire et simple entre les simulations des équipements.

Voici quelques pages de la supervision sur Indusoft :

Page d’accueil de NOTRE supervision

Supervision d’une voiture

Représentation du serveur OPC

MISE EN PLACE D’UN SERVEUR OPC UA

Pour finir notre projet, nous avons mis en place un serveur OPC UA. Nous avons utilisé un projet Automation Studio qui nous avons téléversé dans un automate. Cela nous a permis de créer le serveur. Nous pouvions alors visualiser les données présentes dans le serveur comme une horloge ou la mesure de la température du CPU.

Supervision du serveur OPC UA

Avec ce serveur, nous pouvions également permettre à l’utilisateur d’entrer un lien http et de naviguer sur le web dans l’interface de la supervision. Nous avons aussi ajouté des boutons dans lesquels nous avons prédéfinis des liens internet communiquant avec des sites crées spécifiquement sur le serveur OPC.

Interface lié au navigateur internet

CONCLUSION

Durant ce projet, nous avons put créer une supervision facile à utiliser et pouvant contrôler un grand nombre d’équipements présents dans la salle de TP. Pour cela, nous avons travaillé sur la connexion Modbus ainsi que sur les connexions OPC. Nous avons également mis en place un serveur OPC UA permettant à l’utilisateur de naviguer sur internet.

Afin d’approfondir ce projet, il pourrait être possible de retravailler sur certains équipements difonctionnels ou dont la communication était impossible via Indusoft. De plus, il serait possible de changer certains équipements liés à la multiprise Netio. Nous pouvons imaginer brancher un petit ventilateur, un panneau led affichant un message (GEII par exemple) ou bien un écran.

Pour finir, nous remercions Monsieur Merckle qui nous a guidé et aidé durant ce projet.

Equipe: HEGE Baptiste ; DOULA Zinedine ; JERBI Mohamed Amine


RLI – MOTEURS PAP

Introduction

Pour le projet d’ER du semestre 4, notre groupe a décidé de choisir comme thème l’exploitation de moteurs pas-à-pas, notamment via une maquette qui reprend la réalité des équipements en industrie.

Cette maquette est composée uniquement d’équipements industriels de marque B&R, une marque proposant des équipements d’automatisme et de supervision industrielle.

Elle permet dans un milieu éducatif, d’apprendre le fonctionnement d’un automate et, dans un milieu industriel, de contrôler des équipements, tout en offrant une mobilité élevée. Elle est composée d’un IHM (Interface Homme Machine) qui permet de créer un lien entre l’Homme et la Machine pour que l’Homme puisse contrôler et surveiller la Machine, d’un variateur qui sera l’intermédiaire entre l’IHM et les équipements, de boutons, d’un moteur PAP intégré et un capteur RFID.

Buts du projet

Exploiter au maximum les capacités des équipements de la maquette, pour pouvoir utiliser toutes ses fonctionnalités, et qu’elle puisse contrôler des moteurs PAP.

On cherche à comprendre les différentes chose qui puissent être faites avec la maquette, et comprendre comment contrôler les môteurs fournis.

Description des équipements hors maquette

Dans notre cas, nous avons dû utiliser des équipements externes à la maquette pour pouvoir exploiter la maquette au maximum. Nous disposons donc de 2 moteurs pas à pas externes.

Exploitation d’un moteur PAP via logiciel Automation Studio

Une fois que le variateur est mis en place et qu’il est bien relié au moteur il est possible d’effectuer un test afin de verifier qu’il n’y ait aucun problème avec ces derniers. Pour ce faire, il faut s’assurer que la CPU soit bien en mode RUN. Une fois que tout est prêt, il suffit d’être dans le centre de test afin de voir le bon fonctionnement de toute l’installation.

v

Une fois la phase de test faite, l’ajout de la librairie qui permet la programmation du moteur grâce à un bloc de fonction. Ce dernier contient toutes les variables permettant d’effectuer une action grâce au moteur.

Bloc de fonctionnement moteur PAP

Le moteur est donc controllé via des variable comme Update, MyVelocity, Home… COntenues dans la librairie.

Exploitation du moteur intégré

Tout d’abord nous avons voulu exploiter le moteur pas à pas présent sur la maquette. Nous n’avons réussi que à faire tourner le moteur partiellement : le moteur ne tournait pas continuellement.

Ceci est un problème auquel nous n’avons pas pu remédier.

Le problème provient des paramètres du moteur dans le logiciel Automation Studio, car le moteur se déplace avec des positionnements angulaires, et ce type de position nécessite plus de paramétrages, que nous n’avons pas pu faire.

Automate à partir d’un automate

Nous avons alors décidé avec l’aide et l’autorisation de Mr MERCKLE de relier le variateur de la maquette à deux autres variateurs qui sont externes à la maquette. Les modules E/S des deux variateurs sont chacun liés à un moteur.

Voici une capture du système vu sur logiciel :

Il faut faire attention à ne pas oublier d’insérer les variateurs, les modules E/S, les moteurs PAP, ainsi que les librairies pour chaque moteur (nous avons pu les ajouter à l’aide du tutoriel de MERCKLE).

Exploitation des boutons

Afin d’exploiter au maximum le module, nous avons décidé dans un premier temps d’ouvrir les pages de chaque moteur et une page générale avec les 3 boutons physiques. Cependant, il était impossible, car les fonctionnalités du module restaient un minimum limité.

Pour exploiter tout de même les boutons, nous avons décidé de donner comme utilité aux boutons, le contrôle des équipements. Il y a de nombreuses possibilités (en fonction des équipements) dans notre cas (moteur PàP), car à l’aide des boutons nous pouvons faire de nombreuses actions : changer de direction, allumer le moteur, lancer la rotation du moteur, Remettre à 0 la valeur de la position, actualiser les valeurs des variables moteurs (UPDATE), etc…

Voici un schéma démonstratif des nombreuses possibilités :

Simplification de l’interface

our pouvoir utiliser simplement et efficacement le moteur, nous avons mis en place une interface avec 4 pages au total :

– 1 page d’accueil avec bouton Général et Moteur 1/2

Page 1 de l’IHM

– 1 page générale (ensemble des moteurs)

Page 2 de l’IHM

– 1 page pour chaque moteur et toutes leurs fonctionnalités.

Page 3 de l’IHM
Page 4 de l’IHM

Les boutons entourés d’un rectangle noir ont un voyant qui peut s’illuminer de 2 couleurs : Rouge si une variable n’est pas à jour ou n’est pas prête, et Vert si une variable est à jour ou prête.

Exemple 1 : Si le moteur est allumé, le cadre du bouton POWER sera Vert. Si le moteur est éteint, le cadre sera Rouge.

Exemple 2 : Si la position est remise à 0 en cliquant sur RESET POSITION, le cadre de ce bouton sera Vert, sinon ce sera Rouge.

Dans notre cas, les variables UPDATE (qui actualise les valeurs de la variable) sont affectées aux boutons physiques, comme dans l’exemple du schéma dans la partie « Module de boutons ».

Support de maquette sur-mesure

Pour utiliser confortablement la maquette, nous avons crée un support sur-mesure afin de consolider l’ensemble et de le transporter sans s’inquiéter d’abimer un câble ou un composant.

En effet, les câbles lorsque la maquette est posée sur une surface plate, se frottent contre celle-ci, et avec le temps, risquent de s’abimer et donc de causer des problèmes sur le fonctionnement global de la maquette.

Le support permet de tenir la maquette inclinée, offrant une meilleure vue de l’ensemble et principalement de l’IHM.

Capteur RFID

Ce capteur aurait donné d’autres fonctionnalités à cette maquette : possibilité de se connecter à un utilisateur précis via ce capteur, activer ou désactiver le mode Manuel, allumer/éteindre les moteurs, faire office d’arrêt de secours, etc…

Nous pouvions exploiter le capteur RFID, pour permettre seulement aux utilisateurs munis d’un badge à induction, d’utiliser l’interface de la maquette.

Mais malheureusement nous ne disposions pas de badges à induction lors de la réalisation de notre projet.

Couplage des deux moteurs

Capture d’un bloc fonction permettant le couplage des moteurs Les 2 moteurs tournant individuellement, montrent le bon fonctionnement de ces derniers. Suite à cela, une nouvelle exploitation aurait pu être faite : Le couplage des moteurs. Cela consiste à faire tourner un des moteurs grâce à la rotation effectuée par l’autre.

Plus précisément, lorsque le premier moteur dit « Moteur maitre » est en rotation grâce à la programmation d’un bloc de fonction prévue pour le couplage des deux, le deuxième dit « Moteur esclave » sera entrainé par la rotation du premier. La programmation de ce bloc permettrait de choisir les sens de rotation du deuxième moteur en fonction du premier.

Avec les bonnes valeurs le premier moteur pourrait faire tourner le deuxième moteur dans le même sens, ou bien dans le sens opposé.

Conclusion

Le but de ce projet étant d’exploiter un maximum la maquette, nous avons pu en exploiter 70%. Les exploitations éventuelles comme celles du couplage, et le changement de pages avec les boutons physiques auraient peut-être été faites avec légèrement plus de temps.

Avec une recherche plus détaillée et plus d’éléments, une exploitation du capteur RFID aurait pu être faite, mais le résultat final est que l’on connaît son utilité et son fonctionnement, et que sa mise en place du aurait certainement été rapide.

Nous tenons a remercier comme il se doit Mr. MERCKLE pour son soutien et son apport de connaissance qui nous a énormément aidé à mener à bien ce projet, et Mr. DE SABBATA pour l’aide à l’IUT Lab lors de la réalisation de la maquette.


RLI – MOTEURS ASYNCHRONES

Système permettant la commande des moteurs asynchrones

INTRODUCTION

Pour notre projet d’étude et réalisation, nous avons choisis de réaliser la « Commande de moteurs asynchrones ». La possibilité de contrôler des moteurs asynchrones sur un système peut nous permettre d’imaginer de multiples idées d’améliorations par la suite.  

Mais avant cela il fallait tout d’abord  faire tourner ces moteurs correctement, telle était notre objectif de base, mais voulant aller plus loin nous envisagions de faire le couplage des moteurs asynchrones. 

Ce projet consiste à aboutir un précédent projet effectuer par des étudiants de l’an passé qui n’ont malheureusement pas pu finir ce dernier pour cause de crise sanitaire. On a donc pris la relève et en partant des études qu’ils ont pu réaliser, nous avons dû finaliser le projet.  

Il a fallu reprendre les documents rédigés par ce groupe pour, au préalable, nous familiariser avec ce projet et ainsi pouvoir travailler dans des conditions idéales au bon développement et finalisation de ce projet.  

Études réalisées 

Plusieurs études ont été effectuer afin de faciliter la réalisation du câblage.

À l’aide du logiciel QElectrotech, nous avons pu réaliser un schéma électrique au propre.  

Schéma électrique

Nous avons pratiquement obtenu un résultat avec tous les symboles normalisés, cependant, certains symboles tels que le variateur et les colonnes lumineuses ne sont pas disponible dans le logiciel. Il n’y a donc pas pu avoir intégration de ces derniers sur le schéma. Pour pallier cela, des blocs explicatifs ont été rajoutés pour combler le vide. 

Par ailleurs, après plusieurs vérifications, nous avons réalisé un schéma de câblage.

Schéma de câblage
Schéma de câblage tableau électrique.

Voulant avoir un retour sur l’état de notre système, nous avons dû faire une étude sur les colonnes lumineuses afin de pouvoir les intégrer au système.

Cela se traduit tout d’abord de la réalisation d’un code couleur.

Code couleur colonne lumineuse

Il faut savoir que les colonnes lumineuses comportent plusieurs câbles de différentes couleurs. Il a donc fallu trouver à quelles entrées du variateur devaient être relié chacun de ces câbles.  

Tableau récapitulatif des liens colonnes/variateurs

Notre système est alimenté en 230 V, c’est pourquoi il a fallu étudier comment coupler chacun des moteurs. La plaque signalétique du moteur (voir annexe) nous indique que pour une alimentation en 230 V, le moteur doit être couplé en triangle. Pour coupler le moteur en triangle, il est indiqué sur le couvercle des moteurs que pour avoir un couplage triangle, il faut placer des barres de cuivres comme sur l’image suivante. 

Plaque signalétique du moteur 
Couplage triangle d’un moteur

Réalisation du câblage 

Notre câblage, c’est dérouler en deux parties. La première partie consistait à câbler la partie du bas de notre tableau électrique.

Tableau électrique mis à notre disposition au départ
Câblage contacteurs, disjoncteurs, boutons M/AU par l’intermédiaire de borniers

Une fois ce câblage réaliser, nous avons pu effectuer un test permettant de vérifier le bon fonctionnement de notre câblage mais aussi de ces composants. Pour réaliser ce test, nous avons directement alimenter cette perte du système à partir d’une prise secteur.

Première partie de câblage réaliser

Le test réussis avec succès, nous avons alors pu continuer notre câblage et donc passer à la deuxième partie.

Câblage permettant de lier la partie du haut et la partie du bas de notre tableau électrique.
Câblage du moteur
Système complètement terminer

Développement d’un programme  

Le programme nous permet de contrôler un moteur sur plusieurs plans. L’affichage ci-dessous est l’interface homme-machine permettant le contrôle du moteur par un individu. Entre autres, avoir la main sur sa vitesse de rotation, à l’aide du potentiomètre, mais également sur son sens de rotation et son arrêt.

Conclusion 

Durant ce projet, nous avons dû effectuer un contrôle des moteurs asynchrones sur notre système.

Afin de réaliser au mieux ce projet, nous avons dû anticiper le matériel nécessaire, réaliser un schéma électrique adapté à notre système, réaliser également un schéma de câblage pour par la suite câbler le système de la manière la plus optimale. Par ailleurs, une étude sur la partie programmation a été effectué de pouvoir réaliser les tests adéquats.

Une amélioration possible à ce projet pourrait être la réalisation d’un programme permettant le couplage des deux moteurs asynchrones. 

Pour finir, nous voulons remercier Mr. Merckle pour son aide, ses conseils, sa présence tout au long de notre projet. 

Equipe: YAGOUB Walid ; ZAID EL KHIL Nathan ; DEKKARI Younes

 


RLI – MOTEURS CC

Remerciements

Nous voudrions premièrement remercier M. MERCKLE, notre professeur d’Etude et Réalisation qui nous aura de nombreuse fois aidé dans ce projet. Mais également M. De SABBATA sans qui nous n’aurions pas eu accès aux outils nécessaire pour réaliser ce projet. Et enfin M. VERRON qui nous aura lui aussi grandement aidé lors de la réalisation des circuits imprimés.

La finalité de ce projet est de permettre le contrôle de 2 moteurs Courant Continu à partir d’une visualisation sur un ordinateur.

Figure 1: Système final

Voici le cahier des charges de ce projet :

  • Etudier la borne moteur ainsi que les capteurs.
  • Réaliser un schéma de la maquette
  • Choisir et commander le matériel manquant (s’il y en a)
  • Elaborer un programme test
  • Développer une application complète.

Matériel

Pour réaliser ce projet, voici le matériel que nous avions à disposition :

Maquette
L’objectif premier étant la réalisation de la maquette (sans celle-ci, impossible de pouvoir effectuer le moindre test), il était donc impératif de la commencer le plus tôt possible.
Nous avons alors réalisé une première maquette pour supporter les moteurs, ainsi que souder des câbles aux moteurs afin de permettre leur connexion à l’automate.

Programmation

Dans ce projet, la programmation a pour but d’apporter à l’utilisateur une interface de commande
fiable, ergonomique et intuitive.
La première étape était le design de la visualisation

1 : Cette zone permet de revenir au
menu principal.
Elle montre également les erreurs de
surintensité potentielles, l’état du
module et également la date et heure
actuelle.
2 : Il est possible de commander les
moteurs à partir de ces boutons,
sliders, et champs d’entrées.
3 : La représentation physique des
moteurs est visualisable dans cet
espace. Par soucis de temps il n’a pas
été possible de développer cette
fonctionnalité, elle reste cependant

La visualisation devra supporter plusieurs types de commandes :

  • Une commande manuelle permettant de contrôler chaque moteur indépendamment par
    modulation d’impulsion (PWM) avec en plus, la possibilité de choisir le sens de rotation.
  • Une commande temporelle, capable de faire tourner chaque moteur pour un temps donné (en
    utilisant pour base de temps celle de l’automate)
  • Une commande asservie qui utilisera des capteurs de proximité pour détecter le nombre de tours
    que fera chaque moteur.

Electronique


La partie électronique du projet à pour rôle d’assurer le bon fonctionnement de la maquette et
de permettre une utilisation fiable.
L’électronique est elle-même répartie en deux parties :

  • Motorisation
  • Capteur

Motorisation
La motorisation s’articule autour des deux moteurs et des ports de contrôle du module
automate. Chaque moteur à une tension d’alimentation de 24V et un courant absorbé à vide d’environ 80mA, le module automate ayant une limite de courant de 3,5A par moteur, le système aurait été capable normalement d’actionner les moteurs sans difficulté.
Toutes fois, en raison du pique de courant demandé par les moteurs au démarrage, il nous était impossible de lancer les moteurs (Voir Problème Rencontrés).
Pour résoudre ce problème, nous avons alors connecté une résistance de 5,6Ohm en série de chaque moteur pour réduire le pique de courant et ainsi permettre le démarrage des moteurs.

Capteur
Les capteurs ont pour but de retourner les informations sur la position/Vitesse des moteurs à la manière d’un encodeur et/ou codeur incrémental.
Nous utilisons pour ce projet des capteurs Infra-RougeIR (TCRT5000L) ainsi que des disques amovibles ayant une découpe particulière suivant la manière dont on veut se servir des capteurs (position initial,
vitesse, sens, …).

Conclusion

Atteinte des objectifs
La date de fin de projet étant maintenant passée, il était essentiel de faire un point entre les attentes et la réalisation effectuée.

En reprenant depuis le début, l’étude de la borne moteurs ainsi que celle des capteurs a été une grande réussite car sans cette étape, nous n’aurions pas pu aller aussi loin.

La structure physique du projet (support + électronique) a elle aussi été une réussite. Cette structure permet d’obtenir une grande facilité d’utilisation, de plus, son côté modulable permet de remanier ce projet dans son entièreté, il est donc très aisé de rajouter des composants ou modules afin d’ajouter de nouvelles fonctionnalités.

Pour finir, il reste l’aspect software (programmation + interface utilisateur). Tout n’a pas pu être entièrement complété, comme la détermination de la vitesse de chaque moteur, ou bien la représentation de la position et rotation sur la visualisation. Cependant, les objectifs clés, tels que la commande manuelle, temporelle ou bien asservie ont, eux, été réalisé.

Ce projet n’aura donc pas été réalisé à 100% mais une grande majorité aura elle, bien été faîtes. Ces quelques éléments manquants pourront par la suite faire place à une phase d’amélioration de ce projet.

Améliorations

Nous avons jusqu’ici réalisé une grande majorité de nos objectifs. Cependant, il reste de nombreuses améliorations à apporter à ce projet.

La maquette a été conçue de sorte que chaque moteur puisse être utilisé avec 2 capteurs. Il est donc désormais possible de déterminer la vitesse de rotation d’un moteur et de l’afficher sur une page de la visualisation. On pourrait également créer une nouvelle commande de moteur avec cette fois la vitesse pour ordre.

Sur les visualisations déjà créées (Voir Figure 3) on retrouve un emplacement central destiné à représenter la position et rotation en temps réelle des moteurs. Par soucis de temps, cet objectif n’aura
pas été atteint mais peut néanmoins servir d’améliorations à ce projet.

Et enfin, l’amélioration la plus ambitieuse, serait la conception puis réalisation d’un bras robotisé a 2 axes de rotation. Ce bras permettrait le déplacement sur axe à 2 dimensions. Il pourrait par exemple
tenir un marqueur et dessiner sur un support que ce soit par commande manuelle ou bien par une succession d’instructions prédéfinies.