ProjetAutomatisme

contacts

Ce projet a été réalisé par MABONA Anthony et DOS SANTOS Fresnel. Pour toute question concernant cette page, vous pourrez contacter:
- Sur Discord : Anthony MABONA
- par mail : mabonatelcywilliam@gmail.com

Présentation du projet

vue d'ensemble de la machine

Objectif : Restauration et décentralisation du traitement des informations d’une ancienne machine de transfert “Vachette”

L’objectif de notre projet était de remettre en état une ancienne machine de chaîne d'automatisme de la marque "Vachette", et de décentraliser le traitements des différentes informations qui étaient initialement reçues et traitées par un seul automate. A l'origine, Cette machine était supposément prévu pour de la serrurerie, avec un poste centrale automatique et trois postes manuels (voir photo)

le convoyeur auto et ses 3 postes manuels

Cependant, la machine a été modifié afin de convenir à une utilisation plus éducative, afin que des étudiants puissent réaliser leur projet.Toute la machinerie a été retiré, à l'exception des postes et leur différents capteurs/actionneurs.

Le but de notre projet était donc de créer plusieurs cartes électroniques qui traiteront les informations des capteurs et actionneurs situés sur les différents postes, et éventuellement ces cartes devront communiquer entre elles les différentes informations pour une éventuelle automatisation de la machine.
Durant notre période de projet, nous avons réalisé les cartes électroniques ainsi que le réseau qui permet la communication entre les cartes et également l'usage manuel des différents actionneurs grâce à une interface graphique. Et c'est à travers cette page que nous allons vous expliquer les différentes grandes étapes qui nous a emmenés à la finalité qu'on a atteint:
Contrôler manuellement les moteurs du convoyeur principal,du poste manuel 3, ainsi que certains actionneurs depuis l'interface graphique

Un système de carte électroniques alimentés par des cartes nanoPI et tout le système géré à distance, en réseau grâce à "MQTT" et Node-RED, par une raspberryPI avec interface graphique. Sur cette page nous allons expliquer comment nous avons réalisés les cartes et comment nous avons mis en place le réseau capable de faire fonctionner la machine.

Etudes préliminaires

Avant de commencer concrètement le projet, la 1ère étape était de comprendre comment fonctionnait les différentes parties qui nous permettront de faire fonctionner le convoyeur via les cartes électroniques.

étude sur les capteurs

Ce sont les composants qui permettront de comprendre les actions que l'on devra réaliser avec les capteurs. Ils nous permettront de savoir où seront placés les différentes palettes sur le convoyeur principale ainsi que les postes.

capteur indcutif pour détection palette

capteur indcutif pour détection passage palette

les capteurs sont des capteurs dit inductifs, c'est à dire qu'ils produisent un champ magnétique qui permet de détecter toute objet conducteur à leur proximité(ce qui tombe bien car la palette est composé de métaux conducteur). Les capteurs se comportent comme des interrupteurs. Étant alimenté en 24V:
- lorsqu'il n'y a pas d'objet conducteur à proximité => 0V
- lorsqu'il y a un objet conducteur à proximité => 24V

Le but sera donc d'utiliser cette particularité et l'accommoder à une commande électronique.

solution technique

Le composant permettant de réaliser une connexion entre le capteur 24V et la carte électronique dont les broches peuvent recevoir une tension maximum de 3,3V est un optocoupleur.

optocoupleur

L'optocoupleur est un composant électronique permettant de réaliser une isolation galvanique entre les deux tensions. Elle fonctionne de cette manière :
- Du côté gauche du schéma, il y'aura la tension +24V
- Du côté droit la tension +3,3V apporté par la NanoPi pour ses broches
- Lorsque le capteur est fermé, à l'interieur de l'optocoupleur, il y a une led qui éclaire un phototransistor qui permet au côté droit de l'optocoupleur de laisser passer la tension de +3,3V de la nanoPi.
Pour ce projet on utilisera l'optocoupleur de référence SFH620A

test réalisable

Matériel :

- carte arduino
- platine d'essai
- résistance de 100k
- résistance de 15k
- résistance de 1k
- résistance de 300 Ohms
- 1 led
- optocoupleur SFH620A
- 1 capteur inductif (présent dans la salle de la machine, avec 3 câbles à nu : 1 bleu, 1 marron et 1 noir)
- 1 alimentaion 24V pour alimenter le capteur inductif

Schéma:

schéma test capteur

Intitulé:

Il suffit tout simplement de coder un test permettant d'observer l'état du capteur, d'où la LED qui va servir de voyant lumineux pour prouver qu'il est possible d'établir une connexion entre le capteur de la machine et une carte électronique.

NE PAS OUBLIER DE RELIER LA MASSE DE LA CARTE ARDUINO AVEC CELLE DU GÉNÉRATEUR POUR ÉTABLIR UNE MASSE COMMUNE.
Ce même principe sera utilisé pour la conception des cartes électroniques.

Réalisation des cartes

présentation

Pour réaliser la carte électronique et le traitement des informations, contrairement aux tests précédents où c'est une carte arduino qui a été utilisé, pour la suite c'est la carte NanoPi NEO 2 qui sera utilisé ainsi que l'extention de port MCP23008

NanoPi NEO 2

NanoPi NEO2

schéma des broches de la NanoPi

Cette carte, tout comme la carte arduino utilisée dans les phases test, sera utilisé pour recevoir et agir en conséquence sur les actionneurs et moteurs des convoyeurs par rapport aux informations renvoyées par les capteurs. On utilisera le 3,3V fournit par la carte lorsqu'elle est alimenté. Il y a également la particularité d'avoir un port Ethernet, ce qui est essentiel pour mettre en oeuvre le système de communication de notre projet. C'est pour cela que cette carte est préféré à Arduino.

MCP23008

extension des port GPIO

schéma port MCP23008

Etant donné que le nombre de broche qu'il y a sur la nanoPi ne sont pas suffisant, on utilise alors ce composant qui sert d'extension de port GPIO. le composant communiquera avec la NanoPi via la communication I2C. Pour faire court, grâce aux ports SDA (qui sert à transmettre les données) et SCL (pour que la carte NanoPi et le MCP23008 communiquent avec une vitesse de transmission similaire), la NanoPi et le MCP23008 pourront communiquer entre eux. Et donc, initialement on n'avait que 16 ports disponibles sur la NanoPi, et grâce à l'extention, il y a maintenant 24 ports disponibles pour connecter les capteurs/actionneurs.

Mise en oeuvre

carte capteurs

carte capteur face haut

carte capteur face bas

vous pouvez voir le fichier eagle du routage de la carte électronique des capteurs: Fichier:ShieldCapteurs.sch
Fichier:ShieldCapteurs.brd

carte actionneurs

carte actionneur

vous pouvez voir le fichier eagle du routage de la carte électronique des actionneurs: Fichier:ShieldActioneurs.sch
Fichier:ShieldActioneurs.brd