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بسم هللا الرحمن الرحيم FACULTE DE GENIE ELECTRIQUE DEPARTEMENT D’AUTOMATIQUE T

بسم هللا الرحمن الرحيم FACULTE DE GENIE ELECTRIQUE DEPARTEMENT D’AUTOMATIQUE T h è m e : COMMANDE ET CONTROLE DE DEUX SYSTEMES DISTANTS VIA LE WEB ET RESEAU MODBUS Présenté par : Mr ABID AMINE Mr ADNANE AKRAM Encadré par : MR.Z AHMED FOUATIH 1 Plan de travail 2 Introduction. La téléopération et la télérobotique . L’architecture globale du système. Réseau de communication a distance, et protocole TC/IP. Réseau MODBUS. Modélisation et description des systèmes. Tests et résultats . conclusion . Introduction La robotique, en constante progression, est aujourd’hui une science qui a intégré la vie de tous les jours. La définition la plus précise du robot pourrait être: "un système automatique mécanisé capable d'effectuer une ou plusieurs tâches dans un environnement donné, de manière autonome et séquentielle. Dans le domaine de l’électronique numérique il est souvent nécessaire de connecter des éléments à distance, au travers de ce que l’on appelle un bus. Ces dernières années on a pu voir une prolifération importante de bus et de protocoles. Parmi tout les bus qui ont va le jour, il en est un qui remporte un franc succès dans les domaines industriel et de la domotique. Il s’agit du bus RS485. 3 Téléopération C’est l’exécution d’une tache, d’une action, d’un mouvement ou d’un travail à distance. Elle concerne la réalisation de travaux dépassant les capacités physiques de l’homme tels que la manipulation d’objets lourds, ou présentant un danger(cas de robot industriel) . En robotique, la Téléopération appelée aussi Télérobotique, désigne les principes et les techniques qui permettent à un opérateur humain d’accomplir une tache à distance, à l’aide d’un système, robotique d’intervention Télérobotique Bras Manipulateur Tapis Roulant Réseau Ethernet STATION MAITRE Réseau MODBUS RS485 Pc Client Pc Serveur RS485 RS485 Figure V.1 : architecture globale. L’établissement de l’architecture globale du système Un protocole est une méthode standard qui permet la communication entre des processus s'exécutant éventuellement sur différentes machines, c'est-à-dire un ensemble de règles et de procédures à respecter pour émettre et recevoir des données sur un réseau. Protocole TCP/IP : -Le protocole TCP/IP nous permet de faire une communication entre deux processus distant a travers le réseau locale. 1- Le protocole internet ou IP: (internet Protocol) . 2-Le Protocol de transmission ou Protocole TCP : (transmission control Protocol) - En réalité il est divisé en deux protocoles séparés : Réseaux informatique Accès réseau Internet Transport Application 1 3 4 2 Figure II.1 : Les couches de réseau TCP/IP. Les couches de réseau TCPIP : Les topologies réseaux La manière dont les stations du réseaux sont reliées entre elles et reliées au serveur, cela s’appelle la topologie de réseau. On trouve les topologies suivantes: Il existe 3 types de topologies : 1-topologie en bus . 2-topologie en anneau. 3-topologie en étoile. topologie en bus Les stations sont connectés les uns à la suite des autres le long d’un seul câble appelé segment. Un message émis par une station est diffusé sur le câble ; c’est au destinataire de reconnaître le message qui le concerne. En pratique on a souvent besoin de communiquer les systèmes avec des éléments extérieurs et d’échanger les informations entre eux à travers des liaisons et des protocoles La transmission des données Les modes de liaison: Selon le sens d'échange de l'information trois modes de liaison sont distingués: Liaison unidirectionnelle. Liaison Half Duplex. Liaison Full Duplex. TXD RXD GND RXD TXD GND La liaison half duplex permet l’échange de données entre deux dispositifs dans les deux sens mais pas simultanément (donc à chacun son tour), cette liaison est utilisable dans les cas des systèmes lents. Emetteur-Récepteur Récepteur-Emetteur Liaison half Duplex. la liaison utilisé dans notre système Protocole de transmission et de réception de la liaison « RS-232 » Le bit de Start toujours à 0 : définit le début de la donnée à transmettre. Les 7 ou 8 bits de données. Éventuellement un bit de parité (paire ou impaire). Et un ou deux bits de stop toujours à 1 définissent la fin de la donnée transmise. Le niveau logique de repos est le 1. le protocole d’échange asynchrone est définit par l’envoie, pour chaque caractère émis, de: la communication utilisée dans la partie « maitre-esclaves » Liaison RS485: La liaison RS485 est une liaison série, de type asynchrone différentielle qui utilise une topologie en bus, permet un débit élevé assurer une adaptation bidirectionnelle (Jusqu’à 10 Mégabits/seconde) sur une distance importante (jusqu'à 1200m). Le bus RS485 permet de relier deux équipements ou plus (Jusqu’à 32). Il possède 8 broches : • La broche RO: la réception de donnée. • La broche RE: est activée au niveau bas qui impose le mode lecture. • La broche DE : activée au niveau haut qui impose le mode écriture. • La broche DI : l’émission donnée. • La broche GND : la masse de circuit. • La broche A : BUS (+). • La broche B : BUS (-). • La broche VCC: l’alimentation du circuit (5v). Le circuit MAX485 Description et modélisation des systèmes 1-bras manipulateur CHAZ(01): Contre poids Corps Engrenages Moteur CC Ecrou Moteur pas à pas Le robot CHAZ(01) est un bras manipulateur avec des articulations semblables à celles du bras humain, formé d’un mécanisme articulé motorisé avec quatre degrés de liberté ; le robot CHAZ(01) est composé de 4 articulations angulaires de type rotoïde (4R) et une pince à son extrémité. Configuration des articulations du bras : Tableau de DENAVIT-HARTENBERG (D-H) : Calcul du Modèle Géométrique directe du robot CHAZ (01): Calcul du modèle Géométrique Inverse: Calcul de θ1 : on pose: Px =X, Py =Y, Pz =Z De (7) et (8) on obtient tg (θ1) =(Y/X) θ1 = arctg (Y/X) si X ≥ 0 θ1= arctg (Y/X) +pi si X< 0 Calcul de θ3 : A=(X/C1) A = C2+3 + a2 *C2…………………(10) B=Z B = a3 * S2+3 + a2 * S2…………(11) (10) et (11) au carrer et on élimine θi on obtient: C3= (A²+B²-a2²-a3²)/ (2*a2*a3) => S3= ± (1-C3²)½ θ3 =ATAN2 (± (1-C3²)½, C3) Calcul de θ2: S2= ((a2+a3*C3)*Z-a3*S3*(Y/S1))/ (a2²+a3²+2*a2*a3) C2= ((a2+a3*C3)*(Y/S1) +a3*S3*Z)/ (a2²+a3²+2*a2*a3) θ2=ATAN2 (S2, C2) Calcul de θ4: θ4=arctg (S1*Xz/Xy)-(θ2+θ3) 2-DESCRIPTION DU TAPIS ROULANT : Le deuxième processus distant est le tapis roulant, il compose essentiellement de deux moteurs pas à pas qui se trouvent aux deux extrémités de notre processus. • Le rôle de chaque moteur est de faire déplacer le tapis soit à droite soit à gauche, l’arrêt de ces deux moteurs peut se faire à tout moment, • le passage du déplacement dans un sens ne peut se faire que par l’arrêt. • Une seule commande peut gérer les deux moteurs. Moteur pas à pas Le schéma électrique de la carte maître: Réalisation, Tests et Résultats Elle se compose par un microcontrôleur 18f458,un circuit max485, une db9, un max232,deux connecteurs et deux résistances pour limité notre MODBUS. Maquette maître: PIC 18F458 DB9 MAX 232 MAX 485 Le schéma électrique la carte de commande du bras manipulateur: Maquette Bras manipulateur La carte de commande du tapis roulant: Maquette Tapis. Le schéma électrique de la carte esclave_2. L’interface homme machine: C’est une fenêtre de présentation. page d’accueil: Pour la communication Homme Machine nous avons utilisés le logiciel MATLAB qui est un système de développement permettant la création de diverses applications Windows. page de commande. La page de commande: C’est la page qui offre à l’opérateur la commande des deux stations esclaves« bras et tapis ». l’interface graphique en 3 D. 5.5-La scène 3D : Cette scène illustre les deux systèmes en 3D, elle permet de visualiser et de simuler les mouvements réels du bras et tapis. les organigrammes : Le but de cette partie est la description de la programmation de chaque élément de système. Pour cela, nous avons élaboré l’ensemble des routines et des sous routines de chaque élément par des organigrammes correspondants et ce, pour une bonne compréhension et aussi, permettre une exploitation de notre réalisation. Début Initialisation et Lancement de Protocoles TCP/IP dans PC client Lancement de la page de commande Attente de la saisie des données Test s’il y a des erreurs sur les données Non L’envoie des données vers le serveur Lecture de données par le pc serveur L’envoie des données au pic maître Envoi de la page D’erreur Attente d’un clic sur le Retour à la page Début Initialisation et Lancement de Protocoles TCP/IP dans PC client Lancement de la page de commande Attente de la saisie des données Test s’il y a des erreurs sur les données Non L’envoie des données vers le serveur Lecture de données par le pc serveur L’envoie des données au pic maître Envoi de la page D’erreur Attente d’un clic sur le Retour à la page MAITRE Début Initialisation et Lancement de Protocoles TCP/IP dans PC client Lancement de la page de commande Attente de la saisie des données Test s’il y a des erreurs sur les données Non L’envoie des données vers le serveur Lecture de données par le pc serveur L’envoie des données au pic maître Envoi de la page uploads/Ingenierie_Lourd/ expose-de-projet-fin-d-x27-etude-robotique.pdf