PROJET IMA4 CONNEXION D UN AUTOMATE A UN ENVIRONNEMENT VIRTUEL 3D. HAMDANE Soufiane TAIEB Zakaria 26/02/2013

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1 HAMDANE Soufiane TAIEB Zakaria PROJET IMA4 26/02/2013 CONNEXION D UN AUTOMATE A UN ENVIRONNEMENT VIRTUEL 3D Développement d application 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.

2 PROJET IMA4 CONNEXION D UN AUTOMATE A UN ENVIRONNEMENT VIRTUEL 3D Introduction : 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. Matériels utilisés : Software Simulation: ITS PLC «Professional edition» Data acquisition board: ADVANTECH USB-4750 Programmable logic controller: M340 - Schneider Electric Simulator sub-base I/O: ABE7TES160 - Schneider Electric Fonctionnement générale: Page 1

3 Configuration du simulateur Réalisation de la liaison Automate / Simulateur Programmation Automate avec Unity Pro Les taches effectuées: 1. La prise en main du simulateur. 2. Programmation de l automate. 3. Réalisation de la liaison USB 4750 ABE7-TES160.

4 1) Simulateur ITS PLC PRO : Principe de fonctionnement ITS PLC propose 5 systèmes virtuels pour la formation et l entraînement à la programmation des API. Chaque Partie Opérative est une simulation graphique d un système industriel incluant ses capteurs et ses actionneurs neurs permettant ainsi à un API de le piloter. L objectif pour les étudiants en TP est donc de programmer l API de façon à commander chaque Partie Opérative virtuelle comme s il s agissait d un système réel. 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. Caractéristiques principales Le logiciel repose sur 3 moteurs de calcul : un moteur graphique, exploitant les possibilités offertes par les bibliothèques de fonctions dédiées diées aux traitements audio/vidéo (carte vidéo, carte son, etc.), un moteur pour la gestion de la connexion avec le module d acquisition USB 4750, un moteur physique, Newton Game Dynamics est le moteur physique utilisé. Il simule de manière réaliste les comportements physiques dans des jeux ou d autres applications temps réel. Le résultat est particulièrement impressionnant : le rendu des graphismes 3D est réussi, les comportements ments dynamiques temps réel représentent fidèlement ce qui se passerait dans un vrai système, le rendu sonore 3D temps réel est réaliste et enfin l interactivité est totale avec les Parties Opératives virtuelles. En effet, il est possible : d ajouter et/ou de retirer des objets du flux de production, et cela à tout moment pendant la simulation, de générer des situations d erreurs et/ou de perturber le système en permettant la simulation des défaillances de capteurs et d actionneurs. Ces défaillances lances correspondent soit à des courts-circuits, circuits, soit à des circuits ouverts.

5 Les 5 Parties Opératives virtuelles proposées : 1. ITS PLC Professional Edition propose 5 PO virtuelles différentes basées sur des scénarios rencontrés dans le monde industriel. Il s agit : Les 5 maquettes virtuelles ont comme caractéristiques communes : des zones d alimentation et d évacuation où les objets se déplaçant (palettes, caisses, pièces) sont automatiquement insérés et retirés de la scène, le nombre d objets simultanément présents dans la scène est limité à 16. Si ce nombre est dépassé, le premier objet inséré est retiré automatiquement, le nombre de capteurs (entrées de l API) est de 16 au maximum et le nombre d actionneurs (sorties de l API) est de 10, un pupitre de commande avec un mode AUTO, un arrêt d urgence (AU) et 3 boutonspoussoirs (START, STOP, RESET), 5 positions de caméra prédéfinies et possibilité de déplacer le point de vue de la caméra dans la scène, le son 3D restitué dépend de la position de la caméra. les 5 systèmes sont maintenant rapidement présentés. Pour chaque système, une sortie écran est proposée pour visualiser la partie opérative simulée. Page 1

6 2) Unity Pro : programmation de l automate : Le logiciel Unity Pro est un atelier logiciel destiné à programmer les automates Telemecanique Modicon Premium, Modicon Quantum et Modicon Atrium. Les différentes étapes du process dans Unity Pro Le logigramme ci-dessous est destiné à donner les différentes étapes à suivre pour créer l application. Un ordre chronologique doit être respecté afin de définir correctement tous les éléments de l application. Page 2

7 Communication avec l embase de simulateur d entrée/sortie : On dispose de deux embases simulateurs, l un configuré en entrée, et l autre en sortie. Chacune de ces embases contient 16 switchs 3états : 0,1 ou 2.ces états défini le mode de fonctionnement de l embase comme ci de suite : En mode Input (simulateur => API ) : o 0 : l API reçoit la valeur 0 (0VDC) o 1 : l API reçoit la valeur 1 (24VDC) o 2 : l API reçoit la valeur réelle prévenant du système d acquisition USB4750 En mode Output ( API => simulateur ) : o 0 : La sortie est forcée à la valeur 0 (0VDC) o 1 : La sortie est forcée à la valeur 1 (24VDC) o 2 : La sortie prend la valeur prévenant du programme de l automate Page 3

8 3) Réalisation de la liaison USB 4750 ABE7-TES160. Les tests : 1/ création de programme sur unity pro Sortie<=Entrée pour les deux premières adresses. Les entrées correspondent sur l'automate aux adresses 00 (100sur PLC IN) et 01 (101sur PLC IN) Les sorties correspondent sur l'automate aux adresses 16 (100sur PLC OUT) et 17 (101sur PLC OUT) Page 4

9 La liaison 1 : DAQ->PLC La liaison 2 :PLC->DAQ Page 5

10 Conclusion : 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. Page 6