Réseau CAN Application GRUES Un exemple d'application

Présentation au sujet: "Réseau CAN Application GRUES Un exemple d'application"— Transcription de la présentation:

1 Réseau CAN Application GRUES Un exemple d'application
Patrick MONASSIER Université Lyon 1 France

2 Historique 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. 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 qui apporte les précisions nécessaires ou indispensables pour tous.

3 Les riques d'accidents - collisions - survols de zones

4 GRUES - Les Mouvements ORIENTATION DISTRIBUTION TRANSLATION

5 GRUES - Implantation du système
ORIENTATION DISTRIBUTION Légende Réseau interne Réseau inter-grues Système Capteurs TRANSLATION Actionneurs

6 GRUES - Interférences et survol de zone

7 3 8 1 4 GRUES - Réseau Inter-grues liaison Radio Jusqu’à 16 grues,
numérotées de 1 à Longueur réseau fil: 2000 mètres maxi Fil

8 GRUES - Cycle de traitement
Temps de cycle : 300 ms Lecture des capteurs de la grue locale Traitements Pilotage des actionneurs de la grue locale Temps d’attente Position des autres grues (Réseau Inter-grues)

9 Informations à transmettre:
GRUES - Cycle de traitement GRUES - Cycle général - La trame d’informations octets Informations à transmettre: - N° de la grue: bits - Orientation: bits - Distribution: bits - Translation: bits Temps de cycle divisé par 16 : 300ms / 16 = 18,75 ms attente Temps de cycle : 300 ms

10 Données GRUES - Exemple de trame Réseau CAN 18,75 ms maximum 1 2 3 4 5
Début de trame Espace intertrame Données Identifieur Commande C.R.C Fin de trame Informations à transmettre: - N° de la grue: bits - Orientation: bits - Distribution: bits - Translation: bits

11 18,75 ms maximum imposé Données GRUES - Vitesse de transmission
Début de trame Espace intertrame Données Identifieur Commande C.R.C Fin de trame bits de données 47 bits 18.75ms / 87 bits = 0.21ms par bit => 1 / 0.21ms = 4,64Kb/s à 20 Kbits / s => facteur 4

12 GRUES - Distances en fonction de la vitesse de transmission (réseau CAN)
Débit Kbits / s 1600 1000 100 10 5 Valeur maximale du protocole CAN 20 Kbit / s 4000 m mètres Longueur du réseau (mètres)

13 GRUES - Différentes options pour le réseau InterGrues
Protocole constructeur: Support filaire RS485 à 9,6 Kb/s - Protocole et trames constructeur N° Grue 4 bits Données 40 bits C.R.C. 8 bits 52 bits 5,4 ms Protocole FIP: Support filaire à 1Mb/s - Protocole FIP simplifié - Trames FIP 100 bits 100 uS Protocole CAN: Support filaire à 20 Kb/s - Protocole et trames CAN 87 bits 4,35 ms

14 GRUES - Architecture système (réseau)
Microprocesseur Driver RS 485 Fil Constructeur Microprocesseur Driver FIP Transformateur Controleur FIP Fil FIP FIPART Microprocesseur Controleur CAN Driver CAN Fil CAN 80C250 82527 Intel Philips Modèle ISO Couche 7 Application Couche 2 liaison..... Couche 1 Physique

15 Controleur CAN uP Intel 82527 2 Opto Couche 2 liaison
GRUES - Couche Physique liaison CAN Exemple : Support Fil paire torsadée avec Isolation Optoélectronique +5V= +5V= Isolé Controleur CAN Intel 82527 Driver CAN uP 82C250 Filtres 2 Opto HCPL7101 Couche 2 liaison Couche 1 Physique Couche 7 Application

16 uP 3 Opto Couche 1 Physique GRUES - Couche Physique RS485
Exemple : Support Fil paire torsadée avec Isolation Optoélectronique +5V= +5V= Isolé Contrôle émission uP Réception MAX 1483 MAXIM Transmission Filtres 3 Opto HCPL0601 Driver RS485 Couche 7 Application & Couche 2 liaison Couche 1 Physique

17 Les capteurs et actionneurs
ORIENTATION DISTRIBUTION Les capteurs et actionneurs sont reliés au système par le réseau CAN Légende - 3 capteurs de position - Commande des relais de coupure - Tableau de bord - Homme mort - Shunt Réseau interne Système Capteurs TRANSLATION Actionneurs

18 Les capteurs et actionneurs
Feux SYSTEME Tableau de bord microcontroleur homme mort Terminal de programmation liaison temporaire (à la calibration) Relais de coupure microcontroleur capteurs Distribution Translation Orientation Recalage Translation

19 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.

20 Architecture globale du système avec ses 2 réseaux
Alimentation controleur CAN Réseau interne 1 2 Réseau inter-grues Microprocesseur controleur CAN Système

21 Architecture globale du système - aspects temporels
Temps de cycle : 300 ms Pilotage des actionneurs de la grue locale Lecture des capteurs de la grue locale Réseau interne Traitements Lecture de la position des autres grues Envoi de la position grue locale Réseau inter-grues

22 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

23 Application Grues Groupes d’Identifieurs
On accepte de gérer 16 grues dont 12 en interférences 0 « 1 « 2 Alarmes 3 « 4 Grue 1 5 Grue 2 6 Grue 3 7 Grue 4 8 Grue 5 9 Grue 6 10 Grue 7 11 Grue 8 12 Grue 9 13 Grue 10 14 Grue 11 15 Grue 12 16 Grue 13 17 Grue 14 18 Grue 15 19 Grue 16 20 « 21 « 22 « 23 « 24 « 25 « 26 Messages 27 « 28 « 29 « 30 « 31 « Définition de 32 groupes de trames définies par des identifieurs numérotés selon le 5 bits les plus forts.

24 Application Grues Identifieurs
pooling Application Grues Identifieurs 82527 Arbitration Groupe (5 bits H) 15 Messages 14 Grue 13 Grue 12 Grue Définition de 32 groupes fonction des 5 bits High de l’identifier 2.0A 11 bits 11 Grue 10 Grue 9 Grue 8 Grue 7 Grue 6 Grue 5 Grue 82527 4 Grue Global Mask 3 Grue IR 2 Alarmes 1

25 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 = 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 * ns ) / 2 ) - 300ns) = 3240 mètres nota: 3280 mètres pour 100ns

26 FIN de Présentation Merci de votre attention Patrick MONASSIER
Université Lyon 1 France