1 réseau can application grues un exemple d'application patrick monassier université lyon 1...
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Réseau CANApplication GRUES
Un exemple d'application
Patrick MONASSIERUniversité Lyon 1 France
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D'OU CA VIENT ?Il convient de rappeler l'existence d'un décret daté du 23 août 1947 qui définit les précautions à observer par les utilisateurs de grues de chantiers.
Dans les années 1970/1980 certains chantiers comme les chantiers de construction de centrales nucléaires sur lesquels on dénombre souvent 30 grues et plus enregistrent des accidents graves voire mortels.
Historique
Au début des années 80 apparaissent les premiers dispositifs d'aide à la conduite, essentiellement basés sur de l'électronique analogique.
Le 07/07/1987, en France une circulaire du ministère des affaires sociales et de l’emploi pose les conditions générales d'utilisation des grues à tour dont les zones d'actions se recoupent.
C'est à la fin des années 80, suite aux progrès importants réalisés en électronique numérique qu'apparaissent les premiers systèmes à microprocesseurs qui permettront l'essor des systèmes ANTI-COLLISION.
Les progrès techniques accomplis et l'expérience acquise depuis la circulaire de 07/87 entraînent le législateur à publier la note technique du 06061991qui apporte les précisions nécessaires ou indispensables pour tous.
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Les riques d'accidents - collisions - survols de zones
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TRANSLATION
DISTRIBUTION
ORIENTATION
GRUES - Les Mouvements
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TRANSLATION
DISTRIBUTION
ORIENTATION
Réseau interne
Réseau inter-grues
Système
Capteurs
Actionneurs
Légende
GRUES - Implantation du système
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GRUES - Interférences et survol de zone
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GRUES - Réseau Inter-grues
1
8
4
3
liaison Radio
Fil
Jusqu’à 16 grues,numérotées de 1 à 16....Longueur réseau fil: 2000 mètres maxi
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GRUES - Cycle de traitement
Lecture des capteurs dela gruelocale
Traitements Pilotage desactionneursde la gruelocale
Temps d’attente
Temps de cycle : 300 ms
Position desautres grues
(Réseau Inter-grues)
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GRUES - Cycle de traitement GRUES - Cycle général - La trame d’informations
Temps de cycle : 300 ms
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Temps de cycle divisé par 16 : 300ms / 16 = 18,75 ms
- Orientation:......12 bits- Distribution:..... 12 bits- Translation:..... 12 bits
1 2 3 4 5 octetsInformations à transmettre:
- N° de la grue:.. 4 bits
attente
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- Orientation:......12 bits- Distribution:..... 12 bits- Translation:..... 12 bits
1 2 3 4 5 Informations à transmettre:
- N° de la grue:.. 4 bits
Début de trame
Identifieur Commande C.R.C. Fin de trame Données
Espace intertrame
18,75 ms maximum
GRUES - Exemple de trame Réseau CAN
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Début de trame
Identifieur Commande C.R.C. Fin de trame Données
Espace intertrame
1 12 6 40 15 10 3 bits de données
47 bits
18,75 ms maximum imposé
18.75ms / 87 bits = 0.21ms par bit => 1 / 0.21ms = 4,64Kb/s
à 20 Kbits / s => facteur 4
GRUES - Vitesse de transmission
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10 100 1000 10 000 mètres
1600
1000
100
10
5
Débit Kbits / s
Longueur du réseau (mètres)
Valeur maximale du protocole CAN
20 Kbit / s
4000 m
GRUES - Distances en fonction de la vitesse de transmission (réseau CAN)
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GRUES - Différentes options pour le réseau InterGrues
Protocole constructeur: Support filaire RS485 à 9,6 Kb/s - Protocole et trames constructeur
Protocole FIP: Support filaire à 1Mb/s - Protocole FIP simplifié - Trames FIP
Protocole CAN: Support filaire à 20 Kb/s - Protocole et trames CAN
N° Grue 4 bits Données 40 bits C.R.C. 8 bits
52 bits
5,4 ms
100 bits
100 uS
87 bits
4,35 ms
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GRUES - Architecture système (réseau)
DriverRS 485
Driver FIPTransformateur
Driver CAN
80C250
Controleur FIP
FIPART
Controleur CAN
82527 Intel Philips
Microprocesseur
Microprocesseur
Microprocesseur
Constructeur
FIP
Fil
Fil
Fil
Modèle ISO ..... Couche 7 Application..........Couche 2 liaison..... Couche 1 Physique
CAN
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+5V= +5V= Isolé
2 OptoHCPL7101
Driver CAN
82C250
Controleur CAN
Intel 82527
uP
Couche 1 PhysiqueCouche 2 liaisonCouche 7 Application
Filtres
GRUES - Couche Physique liaison CAN
Exemple : Support Fil paire torsadée avec Isolation Optoélectronique
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GRUES - Couche Physique RS485
Exemple : Support Fil paire torsadée avec Isolation Optoélectronique
+5V= +5V= Isolé
3 OptoHCPL0601
Driver RS485
MAX 1483MAXIM
Couche 1 PhysiqueCouche 7 Application & Couche 2 liaison
Filtres
Réception
Transmission
Contrôle émission
uP
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Les capteurs et actionneurs
TRANSLATION
DISTRIBUTION
ORIENTATION
Réseau interne
Système
CapteursActionneurs
Légende
Les capteurs et actionneurssont reliés au système parle réseau CAN
- 3 capteurs de position- Commande des relais de coupure- Tableau de bord- Homme mort- Shunt
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Les capteurs et actionneurs
Tableau de bord
homme mort
Relais de coupure
capteurs
TranslationRecalage Translation
DistributionOrientation
SYSTEME
microcontroleur
microcontroleur
Feux
Terminal de programmationliaison temporaire (à la calibration)
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Les capteurs et actionneurs - La sécurité
On ne peut pas mélanger les réseaux internes grues et inter-grues pour les raisons
suivantes: fonctions différentes, support physique incertain..
Sur le réseau interne, on a des capteurs simples (positions, homme mort),
un actionneur simple (feux), des actionneurs intelligents: carte relais (qui renvoie un
acquittement de bon positionnement par relecture des relais de sécurité) et tableau de
bord, un calculateur à connexion temporaire (calibration).
En cas de détection d’erreur réseau, les actionneurs peuvent se mettre en sécurité
locale: coupure automatique des mouvements pour la carte relais, indications visuelle
et sonore pour le tableau de bord.
On se trouve donc dans un cas d’une intelligence répartie, où la fonction sécurité
est privilégiée. En cas d’erreurs réseau ou de problème système, la carte relais met la
grue en sécurité. Un mécanisme de watch-dog interne est intégré cette carte.
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Architecture globale du système avec ses 2 réseaux
Système
Microprocesseur
Alimentation controleur CAN
controleur CAN
1
2
Réseau interne
Réseau inter-grues
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Architecture globale du système - aspects temporels
Lecture des capteurs dela grue locale
Pilotage desactionneursde la gruelocale
Lecture de laposition desautres grues
Temps de cycle : 300 ms
Envoi de la position gruelocale
Traitements
Réseau interne
Réseau inter-grues
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Application Grues - Trames
•Types de trames ( Pas de Remote, seulement des trames de données )–Trames de données: Positions des grues –Trames d’alarme –Trames de messages : Confguration, Information, Maintenance
•Vitesse de transmission–Fonction de la distance–Fonction du temps de cycle système–Fonction du matériel - Temps de propagation globale
•Priorités–Trames d’alarmes les plus prioritaire–Trames de positions grues en intermédiaire–Trames de messages en moins prioritaire
•Affectation des Identifieurs–Selon les priorités, liées aux types de trames.
•Timing général–Trames de données standard–Les trames d’alarme ne doivent pad gêner l’application–Les messages ne sont pas prioritaires mais doivent passer quand même
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Application Grues Groupes d’Identifieurs
0 «1 «2 Alarmes3 «4 Grue 15 Grue 26 Grue 37 Grue 48 Grue 59 Grue 610 Grue 711 Grue 812 Grue 913 Grue 1014 Grue 1115 Grue 12
16 Grue 13 17 Grue 1418 Grue 1519 Grue 1620 «21 «22 «23 «24 «25 «26 Messages27 «28 «29 «30 «31 «
On accepte de gérer 16 gruesdont 12 en interférences
Définition de 32 groupes de trames définies par desidentifieurs numérotés selonle 5 bits les plus forts.
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Application Grues Identifieurs
82527
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Messages 11010 26
Grue 12 10000 16
Grue 11 01111 15
Grue 10 01110 14
Grue 9 01101 13
Grue 8 01100 12
Grue 7 01011 11
Grue 6 01010 10
Grue 5 01001 9
Grue 4 01000 8
Grue 3 00111 7
Grue 2 00110 6
Grue 1 00101 5
Alarmes 00010 2
pooling
IR
Global Mask
11111 000000
Arbitration Groupe(5 bits H)
Définition de 32 groupesfonction des 5 bits High de l’identifier 2.0A 11 bits
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Application Grues Calculs
•1 trame de donnée composée de 87 bits (+ 15% marge) soit 100 bits
•La distance donnée est de 3.3 Km pour 20Kb/s
•A 20Kb/s une trame donne: 100 bits * 50us = 5ms
•pour 18 trames (16 données + 1 message + 1 alarme) : 5ms*18= 90ms
•Le temps de cycle est de 300ms soit 300 / 90 = 3.33 facteur multiplicatif
•La somme des retards (time bit) doit être inférieure à 300ns
–Calculs ci-dessus donnés pour support physique fil paire torsadée (5ns/m)
•Rappel pour L: L= v_prop *( ( 66% * baud rate)/2) - T_elec)
• L = 0.2 m/ns * (((0.66 * 50 000 ns ) / 2 ) - 300ns) = 3240 mètres–nota: 3280 mètres pour 100ns
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FIN de Présentation
Patrick MONASSIERUniversité Lyon 1 France