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I.SI.M – UMII Projet MEA3 :Reynald PETIT - 1 - Automatisation d'une cellule rob

I.SI.M – UMII Projet MEA3 :Reynald PETIT - 1 - Automatisation d'une cellule robotisée L’objectif du projet a été de mettre en œuvre dans sa globalité le pilotage d’une cellule robotisée sur un réseau local industriel. Doté d’équipements industriels de dernière génération, il s’inscrit dans un projet pédagogique dédié aux travaux pratiques MEA2 de l’institut des Sciences de l’ingénieur de Montpellier (I.S.I.M). L’ambition de notre entreprise a été de réaliser l’ensemble de l’automatisme système via la programmation des automates, la création de la commande du robot industriel KUKA et la création du système de supervision. La réalisation de l’installation a nécessité la mise en oeuvre de l’ensemble de l’instrumentation (capteurs, actionneurs, automates, modules d’entrées / sorties, station de terrain), la mise en place du câblage électrique, la conception du réseau local industriel FIPIO et du réseau Ethernet. Le matériel utilisé est basé sur des équipements industriels dotés des technologies les plus avancé utilisées dans les systèmes de production actuels. L’atelier flexible est constitué de deux automates premium SCHNEIDER, de modules d’entrées / sorties (directs ou déportés), de deux robots industriels IBM et KUKA et d’un ensemble de cinq stations de terrain assurant le système d’identification codage. Le contrôle de la cellule robotisée repose sur une architecture multi–réseau comprenant d’une part, un réseau local industriel (RLI) type FIPIO et d’autre part un réseau local Ethernet. Le réseau local industriel FIPIO connecte les 2 automates, les modules d’entrées / sorties déportés et les stations de terrain. Le réseau Ethernet connecte les 2 automates et le poste de supervision. Les robots industriels SCARA et KUKA sont connectés au réseau local FIPIO via les modules d’entrées / sorties déportés. Les automates Premium seront programmés via le logiciel PL7 PRO et le superviseur sous MONITOR PRO.Ces logiciels, de Schneider automation, sont très utilisés dans le monde industriel notamment dans l’industrie automobile et offrent de part leurs fonctionnalités de nombreuses possibilités d’applications. Deux documentations techniques, relatives à ces logiciels ont également été réalisées lors du projet. Nous verrons d’une part, la description de la cellule flexible robotisée d’un point de vue système et fonctionnement, la description de l’architecture multi-réseau (FIPIO et Ethernet), , la conception de l’automatisme , la mise en œuvre de la supervision et d’autre part, la réalisation de la commande des robots industriels SCARA (IBM) et KUKA. I.SI.M – UMII Projet MEA3 :Reynald PETIT - 2 - Table des matières Chapitre 1 Description de la cellule flexible automatisée Présentation……………………………………………………………… 3 Description du système……………………………….…….……………. 4 Description de l’instrumentation………………………………………….. 6 Description de l’architecture multi-réseau…………….…………………. 9 Description du fonctionnement : Cahier des charges……………………. 11 Fonctionnement des modes manuel et automatique…………………… 12 Fonctionnement du poste approvisionnement automatique……………… 14 Fonctionnement du poste approvisionnement manuel…………………… 16 Fonctionnement du poste de reconnaissance…………………………….. 17 Fonctionnement du poste superviseur……………………….……………. 18 Chapitre 2 Réseau local FIPIO Présentation………………………………………………………………. 16 Introduction au réseau local FIPIO………………………………………. 20 Description de l’architecture du réseau local FIPIO…………………….. 21 Configuration matérielle des automates………………………………….. 22 Configuration logicielle des automates sous PL7………………………… 24 Configuration matérielle des modules d ‘entrées / sorties……………….. 31 Configuration logicielle des modules d ‘entrées / sorties………………… 32 Configuration matérielle des stations de terrain…………………………. 33 Configuration logicielle des stations de terrain………………………….. 37 Fonctionnement des stations de terrain…………………………………… 38 Chapitre 3 Réseau local Ethernet Présentation………………………………………………………………. 42 Introduction au réseau Ethernet sous ETHWAY…………………………. 43 Description de l’architecture du réseau local Ethernet ……………………45 Configuration matérielle des automates…………………………………... 47 Configuration logicielle des automates…………………………………… 48 Configuration du poste de supervision…………………………………….50 Chapitre 4 Mise en œuvre de l’automatisme Présentation……………………………………………………………… 55 Introduction de l’automatisme sous PL7…………………………………. 56 Architecture de la programmation………………………………………... 60 Réalisation de la programmation…………………………………………. 61 Chapitre 5 Mise en œuvre de la supervision Présentation………………………………………………………………. 74 Introduction à la supervision sous Monitor pro…………………………... 75 Réalisation de la supervision……………………………………………... 76 Chapitre 6 Conclusion Présentation……………………………………………………………….. 74 Synthèse………………………………………………………………….. 84 Evolution……………………………………………………. …………… 85 I.SI.M – UMII Projet MEA3 :Reynald PETIT - 3 - Description de la cellule flexible automatisée Présentation Description du système……………………………….…….……………. 4 Description de l’instrumentation………………………………………….. 6 Description de l’architecture multi-réseau…………….…………………. 9 Description du fonctionnement : Cahier des charges……………………. 11 Fonctionnement des modes manuel et automatique…………………… 12 Fonctionnement du poste approvisionnement automatique……………… 14 Fonctionnement du poste approvisionnement manuel…………………… 16 Fonctionnement du poste de reconnaissance…………………………….. 17 Fonctionnement du poste superviseur……………………….……………. 18 I.SI.M – UMII Projet MEA3 :Reynald PETIT - 4 - Description de la cellule flexible automatisée Description du système Présentation Le système est une cellule automatisée basée sur une structure en anneau sur lequel se déplacent des palets. Le sens de rotation du tapis lié au convoyeur est unidirectionnel (figure 1). Figure 1 : La cellule de flexible robotisée Accumulateur Poste Approvisionnement Automatique Poste Reconnaissance/Tri Poste Approvisionnement Opérateur I.SI.M – UMII Projet MEA3 :Reynald PETIT - 5 - Description de la cellule flexible automatisée La cellule flexible automatisée est équipée d’un convoyeur, d’un robot SCARA (I.B.M) situé à l’intérieur de l’anneau, d’un robot KUKA situé à l’extérieur et d’un poste de vision. Les palets véhiculés sur le tapis roulant peuvent transporter au plus une seule pièce. Sur chaque palet est disposé une étiquette à code évolutif permettant de réaliser leur identification et leur caractérisation via des stations de terrain disposées sur chacun des ancrages. Les points d’arrêt du système agissant directement sur les palets sont les 5 ancrages et les 2 poussoirs. Aussi, le système est équipé de nombreux capteurs assurant la détection des palets sur le convoyeur (figure 2) Postes de Le système automatisé est constitué de trois postes de travail : un poste travail de vision et deux postes d’approvisionnement automatique et manuel. Le poste de vision positionné à l’ancrage 3 permet l’identification des pièces et donc réalise le système de reconnaissance sur lequel s’appuie le tri. Selon le résultat du traitement de la vision plusieurs phases d’évolution sont mises en œuvre. L’approvisionnement en pièces et palettes est réalisé de façon automatique par le robot KUKA (à l’ancrage 1) et manuellement grâce à la présence d’un poste opérateur (à l’ancrage 5). I.SI.M – UMII Projet MEA3 :Reynald PETIT - 6 - Description de la cellule flexible automatisée Description de l’instrumentation Présentation La cellule flexible automatisée se compose de différents capteurs et actionneurs régissant l’évolution du dispositif. _________________________________________________________ Capteurs Les capteurs (figure 2) sont les éléments permettant d’obtenir des informations précises sur l’évolution de système, la cellule est équipée : • de capteurs optiques détectant la présence des palets aux ancrages, la saturation des secteurs définis sur le convoyeur, le type de pièce déposée par le robot KUKA, la présence de palets dans les poussoirs. • de capteurs mécaniques détectant la position des poussoirs (intérieur ou extérieur). • de capteurs inductifs (positionnés à chaque ancrage) ou antennes, connectées aux stations de terrain réalisant par un jeu de communication des commandes de lecture ou d’écriture sur les étiquettes. • de capteurs vidéo pour la reconnaissance des pièces avec la caméra. Saturation ancrage 3 Saturation ancrage 5 Saturation ancrage 2 Présence pièce Ancrage 1 Présence pièce Ancrage 2 Présence pièce Ancrage 3 Présence pièce Ancrage 4 Présence pièce Ancrage 5 Poussoir 2 Poussoir 1 extérieur Sortie Poussoir 2 Sortie Poussoir 1 Libération Poussoir 2 Saturation ancrage 4 Libération poussoir 1 Présence pièce Poussoir 1 Présence pièce Poussoir 2 Poussoir 1 intérieur Poussoir 2 extérieur Poussoir 2 intérieur Poussoir palette Poussoir 1 I.SI.M – UMII Projet MEA3 :Reynald PETIT - 7 - Figure 2 : les capteurs Description de la cellule flexible automatisée Actionneurs Les actionneurs (figure 3) permettent d’agir sur la commande du système, la cellule est constituée : • d’ actionneurs pneumatiques agissant sur les vérins poussoirs, les systèmes d’ancrages et le vérin poussoir de positionnement des palettes. • d’ actionneurs robotisés agissant sur le déplacement des robots IBM et KUKA. • d’ actionneurs mécaniques agissant sur le tapis roulant. Figure 3 : les actionneurs Saturation ancrage 3 Saturation ancrage 2 Saturation ancrage 4 Saturation ancrage 5 Station Ecr/Lect 5 Station Ecr/Lect 1 Station Ecr/Lect 4 Station Ecr/Lect 2 Station Ecr/Lect 3 Capteurs Optiques (typage pièce) Présence palette I.SI.M – UMII Projet MEA3 :Reynald PETIT - 8 - Description de la cellule flexible automatisée Répartition Les capteurs et actionneurs sont connectés aux modules d’entrées / sorties déportées dont les caractéristiques sont les suivantes : • le TSX DEY 16D2 (figure 4) possède 16 entrées tout ou rien, • les TBX DMS 16P22 (figure 5) disposent de 8 entrées et 8 entrées / sorties configurables via PL7 PRO dans la configuration matérielle, • le TBX DSS 1622 (figure 5)dispose de 16 sorties. Figure 4: Module TSX DEY 16D2 16 entrées tout ou rien de l’automate maître Figure 5: modules d’entrées / sorties TBX DMS 16P22 Les entrées des modules sont associées aux capteurs et les sorties des modules aux actionneurs. Chacun des capteurs et actionneurs sont reliés électriquement aux borniers et redirigés vers les différents modules en fonction de la répartition décrie en annexe 1. TBX DMS 16P22 TBX DSS 1622 TSX DEY 16D2 I.SI.M – UMII Projet MEA3 :Reynald PETIT - 9 - Description de la cellule flexible automatisée Description de l’architecture multi-réseaux Présentation Le contrôle de la cellule flexible robotisée repose donc sur une architecture multi-réseaux (figure uploads/Ingenierie_Lourd/ automatisation-cellule.pdf