WOW !! MUCH LOVE ! SO WORLD PEACE !
Fond bitcoin pour l'amélioration du site: 1memzGeKS7CB3ECNkzSn2qHwxU6NZoJ8o
  Dogecoin (tips/pourboires): DCLoo9Dd4qECqpMLurdgGnaoqbftj16Nvp


Home | Publier un mémoire | Une page au hasard

 > 

Conception d'un système de paquetage automatique de parquets


par Pascal Dieu Seul ASSALA
ESSET-DOUALA - Ingénieur en Genie Electrique 2010
  

sommaire suivant

Bitcoin is a swarm of cyber hornets serving the goddess of wisdom, feeding on the fire of truth, exponentially growing ever smarter, faster, and stronger behind a wall of encrypted energy

AVANT PROPOS

Dans le cadre de leur formation, les étudiants en cycle d'ingénierie, doivent effectuer un stage ingénieur en fin de formation. Ledit stage devant être couronné par la rédaction d'un mémoire de fin d'études qui ferra l'objet d'une soutenance. Ces stages en entreprise leur permettent en outre de mieux affiner leur formation en confrontant les théories académiques aux réalités professionnelles de sorte qu'au sortir du cycle de formation ils soient directement opérationnels sur le terrain.

Ce document est le résultat d'un ensemble d'études sur le processus de production des parquets menées sur la base des formations en ingénierie à l'ESSET de Douala et des formations ultérieures. L'objectif principal de ce travail étant non seulement d'optimiser le rendement de la production du parquet fabriqué à la FIP en sa base d'ADZOPE en Côte d'ivoire, mais aussi de définir le personnel requis pour le futur système dont le projet d'implantation est en cours pour la représentation du Cameroun FIP-CAM. Ce stage a été organisé en deux phases :

· Trois mois à ADZOPE en Côte d'ivoire pour la prise de connaissance du système en place et des différentes étapes de production des parquets.

· Deux mois à MFOU au Cameroun pour finaliser les études et penser le futur système amélioré.

Le travail à faire était notamment de concevoir un système automatique de gestion d'une machine de rangement de parquets.

Pour atteindre notre objectif, nous avons proposé une solution technologique de logique programmée. Cette solution a été mise en oeuvre à l'aide du microcontrôleur PIC 16F877.

INTRODUCTION GENERALE

Produire toujours plus et à moindre coûts. Tel est l'objectif que poursuivent les chefs d'entreprise. Les solutions qu'ils disposent sur le marché ne s'accordent pas souvent parfaitement avec leur mode de travail. Ce fléau ouvre une autre porte source de solution : celle de la conception. L'étude que nous présentons dans ce document est consacrée à la conception d'un système de rangement automatique de parquets pour la société FIPCAM.

La mission principale définit dans le cahier de charge est d'automatiser le paquetage des parquets. Le bois des palettes constituées après ce paquetage étant destiné à aller suivre d'autres traitements, des contraintes de rangement doivent être respectées.

Pour produire un travail final orienté vers le même objectif que le cahier de charges, nous ferons recours à des sources diverses telles que le catalogue LEROY SOMER 1998 pour le dimensionnement des moteurs électriques, les schémas électroniques seront conçus dans le logiciel PROTEUS.

La préoccupation première de ce projet sera de mettre sur pied un ensemble de principes de fonctionnement, de définir le type de rangement qu'effectuera le futur système et d'établir un algorithme de fonctionnement. Ensuite, on s'attèlera à trouver des formes mécaniques assurant les contraintes résultant des principes précédents. La cinquième préoccupation sera subdivisée en deux volets :


· Définition les montages électriques des récepteurs et conception
d'un schéma assurant la marche de l'ensemble en mode manuel.


· Conception et réalisation de la carte électronique à microcontrôleur pour le système, rédaction sous Proton IDE du programme informatique à transférer au microcontrôleur.

Nous ferons des tests de fonctionnement du prototype avant de clôturer notre étude.

CHAPITRE 1 : PRESENTATION GENERALE DE
L'ENTREPRISE

1-1 FICHE D'IDENTITE

La FIP fabrique ivoirienne de parquets est une entreprise créée en 1977 à ADZOPE en république de cote d'ivoire. Elle connaitra plus tard des perturbations dans sa croissance liées aux instabilités sociales du pays qui l'héberge. Néanmoins, elle arrivera à braver plusieurs obstacles pour survivre et poursuivre son extension si bien que de nos jours, la FIP est reconnue comme première industrie ivoirienne de bois tant par la diversité de ses actions sociales que dans ses produits.

A ce jour la FIP est une société anonyme (SA) au capital de six cent millions de FCFA (600 000 000 FCFA). Elle compte sept cent quatre vingt treize (793) employés permanents, une société mère située à la Zone industrielle à ADZOPE en cote d'ivoire, une petite unité de production située à TANKESSE à l'EST sur la frontière entre la cote d'ivoire et le GHANA un bureau de liaison à ABIDJAN et une branche Camerounaise complètement autonome FIPCAM.

1-2 DIFFERENTS PRODUITS

La FIP est spécialisée dans la transformation du bois. Les différents produits issus de cette exploitation de bois sont :

- Les montants - Les lattes

- Les planches - Les parquets - Les débités

- Les panneaux lamellés et collés.

Le parquet est un produit spécial car pas assez connu dans l'activité des industries forestières du Cameroun. C'est un produit dont la matière première est très souvent caractérisée par les restes de bois dérivant de la fabrication des différents autres produits cités plus haut. En effet, le parquet est très souvent destiné à la décoration intérieure des murs et même du sol. Pour une utilisation optimale, le parquet doit être suivi rigoureusement tel qu'indiqué par le mode d'emploi livré avec le produit. Pour sa fabrication, le produit fini a des dimensions en moyenne assimilables à celles des carreaux en marbres communément vendus en quincaillerie. Leur dimension varie entre quarante Cm (40 Cm) et cinquante Cm (50 Cm). Cet état des choses fait en sorte que le bois destiné pour la fabrication du parquet est utilisé jusqu'au morceau le plus petit possible. Ceci est l'un des secrets de longévité et de prospérité de la société car à ce moment, pire que le Cameroun, le patrimoine forestier

ivoirien ne regorge plus ces grosses essences de grumes que nous avons encore la chance de voir sur les engins des sociétés implantées dans notre territoire national. Ceci étant, tandis que certaines entreprises ferment les portes pour faillite causée par la carence de matières premières, la FIP elle se contente de différents restes ignorés ou simplement rejettes par d'autres sociétés pour en faire sa matière première en plus des produits qui lui viennent de TANKESSE, FIPCAM et les fournisseurs divers.

L'organisation de la société plus stratégique et simplifiée se dégage très spécialement du style communément rencontré dans certaines entreprises

1-3 ORGANIGRAMME

Comme toute société, la classification hiérarchique et fonctionnelle du personnel de la FIPCAM est représentée par un organigramme à la tête duquel se trouve le directeur général. Dans la figure 1-1, nous avons une représentation descriptive dudit organigramme fonctionnel.

Département
administratif et
financier

Département
technique

Manoeuvres

Service
d'entretient
général

Techniciens

Directeur
général adjoint

Directeur
général

Service d'achats

Département
de production

Gestion du
materiel

Gestion du
personnel

FIGURE 1-1 : ORGANIGRAMME DE L'ENTREPRISE

Le parquet est le

premier produit sur lequel l'entreprise s'est spécialisée en 1977. Au fil du temps et à mesure que la société se

ait ses produits.

perfectionnait dans l'acquisition de matériel, elle diversifi

Les différents produits dérivés on permis au parquet de se maintenir

Le parquet est produit suivant un processus assez simple et très rigoureux. Dans le processus de production de parquet, malgré l'automatisatio n des systèmes, on trouve différents types de matériel et des ouvriers classés dans l'ordre d'intervention comme l'indique la figure 1-2 suivante.

7: séchage(naturel ou artificiel)

3: Sciage industriel

4: coupure optimisée

5: Rangement 1 (empilage bois sur bois)

1: tronçonnage forestier

2: Transport de grumes

6: rangement 2 (avec aération)

8: contrôle de qualité

9: fabrication de parquets

FIGURE 1-2: DESCRIPTION DU PROCESSUS DE PRODUCTION DES PARQUETS

Dans le souci d'optimiser la production sur ce processus, nous avons

celles-

axé notre étude sur les améliorations à apporter au système. Parmi ci

, le réaménagement de la section de paquetage. Ce réaménagement nous a conduits vers la conception d'un système de rangement automatique.

 
 

CHAPITRE 2 : MOTIVATIONS DU PROJET ET
DEFINITION DES PRINCIPES

2-1 INCIDENCE DU THEME SUR L'ACTIVITE DE L'ENTREPRISE

Le paquetage est un sous système capital dans le système de production de parquets de la FIP mais jusqu'ici, les méthodes employées et le nombre de manoeuvres requis sont source d'inefficacité et de lenteur de travail. Ces différents maux ayant pour manifestations communes le non respect des délais de livraison souvent constaté, le coût élevé de la main d'oeuvre qui entraine un coût de production élevé.

Comme toute entreprise, le souci capital est celui de faire du profit. Cette réalité dans la branche de production de parquet à elle seule étend son influence sur toute l'activité de l'entreprise en général. Bien que n'ayant pas assez de concurrence sur le parquet au niveau local, la dimension internationale de la firme lui a permis d'avoir une clientèle du même. Or pour pouvoir faire face à la concurrence à ce stade du marché, il faut être extrêmement méticuleux sur tous les détails de l'activité de l'entreprise car, tous d'une manière directe ou indirecte ont leur part d'influence sur le bénéfice. D'un autre coté, l'entreprise et toutes ses branches évoluant dans un contexte africain a un ensemble d'activités sociales qu'elle s'est engagé à entreprendre et ces activités font partie intégrante des charges. C'est cet ensemble d'investissements qui ont hissé la FIP aujourd'hui au sommet des entreprises du secteur du bois en république de Cote d'ivoire. Elle arrive donc au Cameroun affichant les

l'intérêt de l'entreprise de faire des réformes sur les méthodes de production utilisées à la maison mère. Ces méthodes pourront être testées et évaluées sur place pour espérer implanter au Cameroun un système assez compétitif. C'est par là qu'elle aura la chance de croitre et de prétendre un jour atteindre les sommets qui pour l'instant sont bien occupés pas d'autres entreprises locales toutes aussi compétentes et innovatrices. La partie s'annonçant assez rude, cette étude n'est qu'une manifestation de cette politique de présence effective et efficace sur le terrain menée par la FIPCAM.

2-2 PRINCIPES DE BASE DU SYSTEME

Apres plusieurs phases de conception, de critiques et de modifications, le système arrêté pour notre étude n'est pas un système extraordinaire. Par contre c'est juste un assemblage de petites idées logiques qui nous ont menés vers ce que nous avons nommé la palettiseuse A-g. Pour mettre sur pied cet ensemble, il aura fallu prendre en compte plusieurs paramètres électriques et mécaniques. Les dimensions maximales et minimales du parquet que nous serons emmenés à ranger ont permis le dimensionnement de la bâtisse mécanique. Les palettes rangées sont destinées au séchage car le parquet est fabriqué sur la base du bois séché. Le séchage lui même est fait de deux manières :


· Un séchage naturel

Les palettes de parquet sont exposées en plein air sous le soleil, la pluie et tous les changements atmosphérique de sorte à permettre au bois qui, bien qu'étant déjà scié, et loin de la forêt, de sécher sans contrainte et naturellement.

Selon l'essence, l'épaisseur, et le type de produit final, le niveau d'humidité est prélevé périodiquement pour contrôler l'évolution du processus de séchage.


· Un séchage artificiel

Toujours après le paquetage, les palettes de parquet sont rangées dans des grandes enceintes où la température et l'humidité sont contrôlées par ordinateur. D'énormes brasseurs permettent la circulation d'air dans l'enceinte. Des sondes permettent de vérifier chaque fois le niveau d'humidité dans le bois et dans la chambre. L'ensemble est doté des vannes pour permettre l'échappement de la chaleur en cas de chauffage excessif ne respectant pas les consignes. La chaleur elle même est provoquée par un radiateur qui reçoit de l'eau chaude venant de la chaudière, la chaleur dégagée par l'eau dans les vaisseaux du radiateur est refoulée dans l'enceinte du séchoir par un autre ventilateur.

La réussite de tous ces processus de séchage est conditionnée par le type de rangement de bois. Les palettes étant déjà pleines et empilées les unes au dessus des autres, pour une circulation normale de l'air et un séchage efficace il faut des voies d'aérations entre les différentes pièces de parquet rangées constituant la palette entière. C'est une des raisons de la double équipe de paquetage présente au système actuel. Cette double

présence est représentée sur le

schéma synoptique de la figure 1-2. Différents modes de rangement ont été mis sur pied pour respecter toutes les contraintes de séchage. Parmi to

us ces modes, celui de la figure 2-1 est

palettiseuse

celui arrêté pour le paquetage automatique à effectuer par la

A-g.

couche double pièces couche mono pièce

pièces de compensation de niveau

FIGURE 2-1 : IMAGE D'UNE PALETTE EN COURS DE RANGEMENT

2-3 METHODE DE RANGEMENT

Les différents paramètres à prendre en compte pour le rangement d'une palette sont :

- Longueur de pièce

- Nombre de couches par palette - Nombre de lignes par couche

Une palette pleine est une alternance de deux types de couches à savoir les couches à double pièces et les couches mono pièce.

Une couche à double pièce est constituée de lignes de deux pièces chacune placées aux extrémités de la palette et les couches mono pièces comme leur nom l'indique sont constituées de lignes d'une pièce rangées au centre de la palette. Pour rétablir l'équilibre des hauteurs sur les couches mono pièces, des morceaux de parquets supplémentaires ou tout simplement des morceaux de bois prévus à cet effet sont insérés sur les bords de la palette. Dans notre système, cette insertion se fera manuellement.

Pour faciliter la superposition lors du séchage, les palettes sont toujours constituées d'un nombre de couches impair car : le rangement commence par les couches de deux pièces avec l'alternance des couches, un nombre de couches pair permettra de terminer la palette par une couche mono pièce. Cette couche mono pièce rangée au centre de la palette imposerait un autre stratagème pour permettre une superposition équilibrée d'une autre palette c'est pourquoi nous avons pensé vérifier chaque fois que le nombre de couches est impaire garantissant ainsi que

toute palette dont le rangement aura commencé en respectant le principe de la couche double pièces en premier se terminera par une couche de même type.

Le système étant appelé à fonctionner automatiquement, des sous programmes de calcul en cours de fonctionnement ont été insérés dans le code source de sorte à pouvoir évaluer avec une très petite marge d'erreur le volume de travail effectué à partir de la dernière remise à zéro des mémoires.

Pour l'évaluation automatique du volume d'une palette, le microcontrôleur se servira des données entrées lors du paramétrage du rangement. Ainsi, il tiendra compte de l'épaisseur e d'une pièce, de sa longueur L et de sa largeur l. Ces trois dimensions assurant premièrement le calcul du volume v d'une pièce utilisée pour le rangement. Après ce calcul, la donnée résultante sera stockée en mémoire vive pour attendre l'évaluation du nombre de pièces requis pour une couche.

Ce calcul à son tour prendra à son compte le nombre de lignes et le nombre de couches programmé par l'utilisateur. Cela signifie à titre d'exemple que pour un nombre de lignes X et un nombre de couches Y, le nombre de pièces pour chaque palette pleine sera évalué de la manière suivante :

Y est un nombre impair représentant le nombre de couches total que comptera la palette entière ; ce nombre sera subdivisé de la manière suivante :

· 1/2(Y-1) en couches mono pièce

· 1/2(Y-1) +1 en couches double pièces

En étudiant le rangement de notre palettiseuse tel que redéfinit Sur le schéma de la figure 2-2, nous avons écrit un mini programme MATLAB pour nous générer la formule à programmer sous PROTON IDE pour que ledit calcul soit entièrement pris en charge par l'automatisme.

FIGURE 2-2 : DESCRIPTION DETAILLEE DES PARAMETRES DE RANGEMENT

Le calcul du nombre total de pièces de la palette pleine se fera en additionnant le nombre de pièces constitué par les différents types de couches. Le volume V de la palette s'obtiendra par produit des valeurs N et v. Le sous programme de calcul de volume présent dans notre code source tient compte de la formule générée par le logiciel MATLAB après exécution du code ci après.

%L= longueur, l=largeur,

e= épaisseur, v= volume d'une

pièce

%V=volume d'une palette pleine, X= nombre de lignes, Y= Nombre de couches

syms Y l L e X; v=l*L*e;

N1=0.5*X*(Y-1) ; N2=X*[(Y-1)+2] ; N=N1+N2 ;

V=N*v

L'exécution de ce programme matlab nous délivre la formule de calcul suivante que le microcontrôleur se chargera de résoudre.

V =(1/2*X*(Y- 1)+X*(Y+1))*l*L*e

Les différentes parties du

système ont chacune été conçues séparément et des ajustements pour un

assemblage optimal on été opérés sur chacune d'elles en tenant compte des contraintes de fonctionnement . Parmi ces contraintes, on note

les mouvements, le type de matériau à manipuler, les différentes charges susceptibles d'êtres transportées. Les renseignements sur la hauteur utile de l'ensemble ne sont pas donnés car leur influence est quasi nulle dans la conception. Il

n de ses

reviendra à l'utilisateur de se donner une hauteur utile en fonctio

réalités d'exploitation. Pour notre cas particulièrement, pour accoupler la palettiseuse A-g

à la DIMTER OPTICUT 704

de la FIP, il faudra la monter 1.4m du sol

sur une hauteur utile équivalente soit . Le schéma de principe

semble est représenté à la

général résultant de l'en FIGURE 2-3.

FIGURE 2-3 : SCHEMA DE PRINCIPE GENERAL

NB : Les noms donnés dans la Figure 2-3 sont les images des expressions utilisées dans la suite du travail et dans le programme du microcontrôleur. Pour plus de détails, consulter la fiche détaillée des matériels utilisés.

N'ayant pour souci que la description simple du système dont les précisions seront données au fil de la progression, les formes et symboles ont été dessinés sans tenir compte de normes quelconques.

CHAPITRE 3 : CONCEPTION DU SYSTEME
MECANIQUE

NB : les dessins mécaniques présents dans ce chapitre sont l'oeuvre de GOLI KOUAKOU Raoul.ils sont illustrés dans l'unique but de donner une image plus concrète du projet. Le propriétaire se réserve le droit d'en faire un usage complet.

3-1 INTRODUCTION

La palettiseuse A-g est un assemblage de quatre (04) principales parties à savoir :

· Le convoyeur 1

· Le convoyeur 2

· Le chariot

· Le support de palette

Ces ensembles mécaniques distincts sont le fait des contraintes rencontrées en vue du respect du type de rangement présenté plus haut. L'entreprise se réservant la propriété de cette partie, les détails sur les différents schémas présentés dans ce chapitre ont pour la plupart été retirés.

Représenté mécaniquement, la palettiseuse est un système qui se range sur un espace minimal de cinq (05) mètres de long sur trois (03) mètres de large. Sa hauteur propre est de 2100 mm. Une articulation est prévue sur le tapis d'admission au niveau des deux demi tapis de vitesse différente. Celle-ci permet de proposer une première solution pour

FIGURE 3-1 : DESSIN D'ENSEMBLE DE LA PALETTISEUSE

3-2 LE CONVOYEUR 1

C'est un ensemble constitué de rouleaux de transport et des chaînes. Les deux sous-ensembles permettent de changer le sens d'admission des pièces de bois à un angle de 90°. En amont du convoyeur 1 se trouve un tapis d'admission par lequel arrivent les pièces de bois pour le rangement. Celui-ci est constitué de deux demi tapis de transport entraînés par un même moteur électrique. Les deux tapis tournent l'un à une vitesse double que l'autre. Le plus rapide étant celui qui dépose directement ses pièces dans le convoyeur 1. Cette stratégie est utilisée dans l'industrie pour des systèmes sur lesquels un comptage est effectué et où un bourrage pourrait advenir et causer des défaillances de production. Arrivant en file, l'entrée dans le convoyeur 1 est facilitée par les rouleaux de transport qui prennent le relais une fois que les pièces ont atteint la fin du tapis. Deux capteurs de présence pièce (piece1, piece2) permettent de gérer le positionnement des pièces pendant le fonctionnement.

Pour le changement de sens, entre chaque paire de rouleaux, sont montées des chaînes munies de crochets régulièrement disposés. Le choix porté sur l'utilisation de ces chaines s'est imposé parce qu'il offrait la possibilité de disposer les chaines à un niveau en dessous de celui des rouleaux afin d'éviter de freiner les pièces de bois par la présence de matériel fixe sur la trajectoire. Lesdites chaînes entrainées par un moteur via un axe muni de pignons se chargent de déplacer les pièces dès qu'elles sont positionnées du convoyeur 1 vers le convoyeur 2 avant que d'autres pièces ne soient admises.

3-3 LE CONVOYEUR 2

Moins complexe que le précédent, le convoyeur 2 a pour rôle principale d'assurer un espace entre les lignes de pièces d'une même couche. Il est constitué de courroies tendues entrainées par un moteur. Ici, pour le transport le choix a été orienté vers une matière qui favorisera une meilleure adhérence des pièces de bois sur les supports du convoyeur 2 d'où l'utilisation des courroies. Chaque fois qu'une ligne de pièces venant du convoyeur 1 est déposée sur le convoyeur 2, celui-ci au moyen de ses courroies les déplace vers l'avant. Ce déplacement d'une double importance permet d'abord d'assurer l'espace d'aération requis entre les lignes des couches, puis d'éviter que les pièces suivantes ne viennent se superposer sur celles précédemment arrivées. Ce cycle de fonctionnement du convoyeur 2 se répète jusqu'à ce que le nombre de lignes pour une couche soit atteint.

3-4 LE CHARIOT

Il est constitué des pinces et leur support. Les pinces sont des lames d'acier de taille très fines, elles sont dissimulées à un niveau légèrement bas par rapport aux courroies du convoyeur 2. Elles se chargent de débarrasser la surface du convoyeur 2 pour décharger la couche ainsi constituée sur la palette en cours de rangement. Ces pinces coulissent dans des rails en forme de U au sein desquels une forme spéciale a été taillée pour assurer le changement de niveau des pinces au moment de

démarrage de leur course vers l'avant. Ce déplacement permet de soulever la couche disposée sur le convoyeur 2 avant que les pinces ne se mettent à leur course vers l'avant. Cette étape est un peu délicate car il faut maintenir les espaces d'aération entre les lignes de la couche. Pour cela, les formes taillées dans le fer en U sont faites avec des pentes douces pour éviter des secousses lors de la manutention. Les pinces sont entrainées par un moteur fixé sur le chariot. Le chariot lui même chargé du transport des pinces comporte un moteur qui assure la descente des pinces pour la décharge et la montée pour leur retour en position initiale. La décharge s'effectue dès que l'ensemble descendant a atteint le niveau de la palette en cours de rangement.

3-5 LE SUPPORT DE PALETTE

Toujours dans le but de respecter les contraintes de rangement, le support de palette a été conçu avec un degré de liberté car pendant le rangement, lors du passage entre les deux types de couches, il y'a un décalage de la palette pour assurer le positionnement de la couche suivante. Le mouvement de décalage ici est assuré par un système de vis sans fin commandé lui aussi par un moteur électrique.

Les schémas complémentaires sur les différentes parties mécaniques se trouvent en annexe de ce document.

CHAPITRE 4: CONCEPTION DES SYSTEMES
ELECTRIQUES

4-1 GENERALITES ET ALGORITHME

Cette phase de l'étude vient juste après l'étude mécanique et tiendra compte de tous les mouvements prévus dans le comportement dynamique de la palettiseuse A-g. comme notifié dans les premières lignes de ce travail, le fonctionnement global avant d'être mis sur pied a premièrement été étudié de manière individuelle sur chaque sous système de la partie mécanique. Cela aura permis de faire une étude assez détaillée des récepteurs électriques, des types de capteurs et de conducteurs. Ce n'est qu'après ces évaluations individuelles que sera implantée une installation électrique générale en tenant compte de l'algorithme de fonctionnement.

En outre, pour le système, le câblage électrique va permettre d'assurer la marche par à coups de certains moteurs afin de donner une possibilité d'effectuer des réglages d'initialisation ou de réinitialisation en cas de dysfonctionnement.

Tous les montages électriques et commande, le code source sont établis sur la base de l'algorithme de la figure 4-1

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Initialisations ok

Décharge couche et mémorisations

Rangement double pièces

Attente nouvelle palette

Palette déchargée

Mémorisations ok

Nouvelle palette en place

NB couches atteint

Décharge palette

Paramétrage ok

NB lignes atteint

Mémorisations

Paramétrage

Décharge couche et mémorisations

Rangement mono pièce

Palette sur double

NB couches atteint

Palette sur mono

Décalage palette

Décalage palette

NB lignes atteint

FIGURE 4-1 : ALGORITHME GENERAL DE MARCHE AUTOMATIQUE

Il est à noter que le manque des étapes et conditions de marche/arrêt du système dans la figure 4-1 précédente n'est pas le fait d'un oubli mais un souci de clarté, la figure a été restreinte à son fonctionnement automatique. La marche manuelle ne comportant que des modes de marche par à coups des différents récepteurs commandés individuellement.

4-2 CIRCUIT ELECTRIQUE

Pour ce qui est du câblage électrique du système, il est établi de manière plus explicite de sorte à pouvoir mieux détailler cette marche par à coups.

La gestion des deux types de marche manuelle et automatique est faite au moyen d'un commutateur double position sur lequel l'opérateur pourra agir pour sélectionner le type de marche souhaité.

Pour s'assurer de la bonne marche du système, ce commutateur ne doit pas être actionné lorsque le système est en marche. Son utilisation ne se faisant qu'au moment ou le système est à l'arrêt permet uniquement d'effectuer des réglages avant la mise en marche automatique de la machine laquelle marche constitue son fonctionnement normal.

Le montage est alimenté sous une tension de 230V 50hz, cette plage de tension est spécialement dictée par le type de tension supporté par les bobines des contacteurs utilisés dans la commande des moteurs. Il faut noter la présence d'une tension de 5 V dans le même montage au niveau du commutateur de mode de fonctionnement. Cette tension est

utilisée pour transmettre l'ordre émis par l'opérateur au microcontrôleur afin de le mettre dans le mode souhaité.

Pour éviter d'éventuels désagréments dus à des

dysfonctionnements qui pourraient intervenir pendant que le système se trouve dans l'un des deux modes de marche, un double verrouillage logiciel et matériel est mis en place afin d'assurer la protection du matériel, de l'opérateur et de l'environnement immédiat de la palettiseuse A-g.

Le schéma de la figure 4-2 illustre en détail l'ensemble des commandes et les différentes connexions entre les éléments du pupitre de marche manuelle

FIGURE 4-2 : SCHEMA ELECTRIQUE

La figure 4-2 précédente laisse découvrir deux interfaces d'intercommunication entre les parties mécaniques, la partie électronique et la partie câblage électrique. Ainsi, le bloc de 8 jumpers présent sur la carte électronique est l'endroit par lequel le système en marche recueille des informations sur les différents états des capteurs afin de prendre des décisions de fonctionnement.

Les décisions de fonctionnement elles mêmes sont traduites par des changements d'états des broches J2x du connecteur J2. Par ailleurs certaines broches de J2 sont utilisées sous forme d'entrées de fonctionnement jouant le même rôle que les huit (8) jumpers.

Ce schéma est interconnecté à la carte électronique qui en ellemême intègre plus d'un ensemble de mini montages assemblés de sorte à donner au système un fonctionnement assez simple et autonome.

 
 
 
 
 

5-1 INTRODUCTION

Ici, le travail effectué s'articule essentiellement autour du

microcontrôleur PIC 16F877 de MICROCHIP qui est un microcontrôleur 16 bit caractérisé par :

· Un jeu de 35 instructions

· Une plage de fréquences de fonctionnement de 4Mhz à 20 Mhz

· 200 nano instructions / cycle

· 8K x 14 mots de mémoire flash programmable

· 368 x 8 Byte de mémoire de données (RAM)

· 256 x 5 Byte de mémoire EEPREOM

· Une apparence physique sous un boitier noir duquel émergent 40 broches.

· Courant maximal débité par une broche =25mA

D'amples détails sur ce composant et certains autres des composants présents sur cette carte électronique ont leur documentation technique en annexe de ce document. Les fiches techniques dans lesquelles ces informations ont été recueillies ont été téléchargées à partir d'un site internet de téléchargement.

5-2 INTERFACE DE SORTIE :

Ici, il est question de trouver une méthode pour commander les relais sur la carte avec une tension acceptable à un courant débité par les broches du microcontrôleur relativement bas de sorte à ne pas l'endommager et assurer la longévité de la carte.

En effet, l'exécution du code source du programme en mémoire du microcontrôleur est manifestée par des changement d'état de ses broches dont certaines sont destinées à commander, à piloter ou à verrouiller selon le cas. Comme partout dans ce travail de conception il a fallu tester des prototypes divers avant de se figer sur le model de la figure 4-3 cidessous.les broches du microcontrôleur chargées de commander les différents relais sont directement connectées à un ULN 2004A. Le circuit équivalent de notre interface de sortie résulte des caractéristiques internes fournies sur la fiche technique par le fabricant. Le souci de protéger la sortie de chaque broche des forts courants ne s'est pas imposé ici du fait de la présence d'une résistance incorporée sur chaque entrée de l'ULN2004A.

Sur la figure 4-3 ci-dessous nous avons la représentation d'une ligne d'amplification de l'ULN2004A

broches du microcontrôleur

commandant les relais

10.5 K

7.2K 3K

Bobine de relais

com

FIGURE 4-3 : SCHEMA DE L'INTERFACE UTILISEE :

5-3 ALIMENTATON

L'alimentation générale de la carte peut provenir de deux sources selon le choix :

Tous les niveaux de tension sont fournis de l'extérieur et raccordés à la carte par les broches d'alimentation répertoriées sur le connecteur J2

La tension secteur est directement raccordée au transformateur incorporé à la carte qui par l'intermédiaire des différents régulateurs de tension et les montage de redressement, vont fournir à l'ensemble des circuits les différentes tensions d'alimentation et de marche nécessaires. Le redressement utilisé ici tel que représenté sur la figure 5-1 est le redressement deux alternance constitué de diodes 1N4007.

SECTEUR

TR1

TRAN-2P3S

D1

FMMD2838

1

U1

7812

VI

2

GND

VO

3

BOBIN ES DES RELAIS

1

1

U3

7805 VDD MICROCONTROLEUR

7805

U2

VI

VI

2

2

GND

GND

VO

VO

3

3

CAPTEURS ET LCD

FIGURE 5-1 : SCHEMA DU CIRCUIT D'ALIMENTATION

5-4 CONNEXION CLAVIER ET ECRAN

Le clavier utilisé ici est un clavier 12 touches matriciel soit quatre (04) lignes et trois (03) colonnes. L'écran est de type alphanumérique de deux lignes utilisé avec une interface de 4 lignes de données. Ci-dessous, la figure 5-2 nous représente les connexions du clavier et de l'écran.

RB1

RC0

RC1

R

RC3

RC4

RC5

RC6

RC7

RB2

RB3

RB4

RB5

RB6

RB7

RB5

RB4

RB7

RB6

LCD1

LM044L

A1 2 3

B4 5 6
C7 8 9
D 0 #

FB1

FC7

14

D7

R=13

13

C8

F

R=5

12

2

C6

Rat

11

Di.

10

D3

9

FB3

8

3

D I

7

CO

R=3

8

E

5

RN

R=2

4

FS

3

NEE

2

VCD

VES

FIGURE 5-2 : CONNEXION CLAVIER SUR PORT B ET ECRAN SUR PORT C

5-5 ENTREE DES CAPTEURS

Pour ce qui est des capteurs du système, leur action est transmise à la carte par mise au niveau bas de la broche correspondante. En d'autres termes, les capteurs utilisés sont actifs au niveau bas. En fonctionnement normal, les broches sont maintenues à 5V. Pour éviter de créer un court circuit lors d'une action sur un des capteurs, des résistances ont été prévues sur le montage. Celles-ci assurent le contrôle du courant débité par le régulateur de 5V alimentant le contact au moment où actionné il met mettant à la masse une broche précise du microcontrôleur. Ce stratagème est plus explicité dans la figure 5-3.

R1(2) VALUE=5

pcel

SW1

SW-SPST-MOM

R1

10

RDO

pce2

SW2

SW-SPST-MOM

R2

10

RD1

voyl

SW3 SW4

SW-SPST-MOMSW-SPST-MOM

R3

10

RD2

pincel

10

R4

RD3

voy2

RD0

RD1

RD2

RD3

RD4

RD5

RD6

RD7

SW5 SW6 SW7

SW-SPST-MOMSW-SPST-MOMSW-SPST-MOM

10

R5

RD4

pince0

10

R6

RD5

chart)

R7

10

RD6

paletteok

SW8

SW-SPST-M

R8

10

RD7

FIGURE 5-3 : CABLAGES DES CONTACTS DES DIFFERENTS CAPTEURS

5-6 COMMANDE DU TAPIS D'ADMISSION

L'accent mis sur ce niveau est aussi important pour la stabilité générale du système et son fonctionnement bien que ce ne fut pas une exigence du cahier de charges. Ici, il est notamment question de contrôler la mise en marche du tapis d'admission. Celui-ci ne devra se mettre en marche qu'au moment requis pour envoyer les pièces de bois au

convoyeur 1 ; c'est à dire uniquement quand le système en a besoin afin d'éviter les bourrages.

Pour parvenir à gérer ce problème, il aura fallu faire recours à un circuit fonctionnant à la fois avec une logique combinatoire et une logique séquentielle.

En fonction du type de couche en cours de rangement, le tapis d'admission se mettra chaque fois en marche si les deux capteurs de pièces de bois sont ouverts pour le cas des couches double pièces et pour le cas des couches mono-pièce, chaque fois que le capteur 1 du convoyeur 1 sera fermé marquant l'arrivée d'une pièce, le tapis devra s'arrêter de tourner et attendra à chaque fois la libération du contact dudit capteur par les chaines du convoyeur 1.

Pour s'informer du type de couche en cours de rangement, on se servira de la broche de commande du relais de décalage de la palette.

Le montage mis sur pied dans notre cas assure le contrôle de la réinitialisions d'une bascule JK dont les entrées J et K sont connectées au aux capteurs de présence de pièce. L'entrée d'horloge H est raccordée à la fois au bouton poussoir DCY (départ cycle) et à la broche RA0 commandant le relais des chaînes du convoyeur 1. Une diode permet d'éviter la diffusion du signal envoyé par action de DCY dans le microcontrôleur la sortie Q utilisée alimente directement la bobine du relais. La sortie complémentée pourra être raccordée à la masse par l'intermédiaire d'une forte résistance. Pour l'analyse combinatoire de ce sous ensemble, nous avons en entrées trois (03) variables et une variable de sortie. Ce qui nous permet d'établir la table de vérité du tableau 5-1

A

B

C

S

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

TABLEAU 5-1 :

TABLE DE VERITE DE LA COMMANDE DE L'ADMISSION

A= RE2 : broche du microcontrôleur perme ttant d'alimenter l'ensemble commandant le relais de décalage de la palette.

B = RD0 : broche du microcontrôleur connectée au capteur de présence de pièce1.

C= RD1 : broche du microcontrôleur connectée au capteur de présence de pièce 2.

De la précédente table de vérité,

au moyen de l'algèbre de BOOLE, ation de KARNAUGH suivante :

nous obtenons l'équ

S = B C + A B C

Pour réaliser cette fonction (S

) nous avons opté pour l'utilisation

des portes

logiques NAND, ET, OU.

Au moment de passer à la réalisation de ce schéma, nous avons pris le soin de n'utiliser que des composants d'une même te chnologie ; à savoir 74HC00, 74HC11,

74CH112, 74HC4071.

Malheureusement, le marché ne nous a pas aidés à ce point et la fonction

est restée non opérationnelle. Le diagramme correspondant est donné sur la Figure 5-4.

A

C

B

U1

NAND

U2

NAND

U3

NAND

2

13

1

AND

74HC11

U4:A

U5

DCY

RA0

12

R1

10k

2

1

74ALS32

DIODE

U6:A

D1

PCE2

PCE1

5 V

3

U7

NAND

6

9

7

J

K

C

4

R

5

bobine relais
tapis d'admission

Q 3

Q

U8:A

10135

S

2

R2

10k

FIGURE 5-4 : MONTAGE GERANT LE FONCTIONNEMENT DU TAPIS D'ADMISSION

5-7 SCHEMA ELECTRONIQUE GLOBAL

Nous sommes finalement rendus à la phase terminale de la conception du circuit électronique. Basé essentiellement sur les schémas illustrés précédemment, le circuit final est en plus constitué de connecteurs et autres artifices assurant la bonne tenue de la carte en fonctionnement réel. Le montage présenté à la figure 5-5 a été capturé dans l'écran de travail lors des simulations sous le logiciel PROTEUS

FIGURE 5-5: SCHEMA ELECTRONIQUE GLOBAL

39

5-8 CONCEPTION DU PROGRAMME DE FONCTIONNEMENT

Cette dernière étape est entièrement caractérisée par l'écriture en langage BASIC d'un code source sur la base de l'algorithme de fonctionnement de la figure 4-1 afin de permettre au microcontrôleur d'assurer fidèlement la marche du système. Le code source est écrit avec le logiciel PROTON IDE et le transfert vers le microcontrôleur se fait à l'aide du programmateur PROPIC 2. L'organigramme du processus de commande numérique par PIC 16F877 de notre code source est définit dans la figure 5-6 ci-après.

FIGURE 5-6 : ORGANIGRAMME DU PROCESSUS DE COMMANDE

Ce programme classifié en annexe est destiné à un montage dont l'afficheur LCD alphanumérique comporte 2 lignes et 16 colonnes. Pour pouvoir l'adapter à un montage ayant un LCD différent il faudra opérer les ajustements nécessaires dans le code source. D'autres parts, il intègre dans son fonctionnement des sous programmes qui permettront à

l'ensemble d'effectuer les calculs internes et des mémorisations pendant le fonctionnement. Lesdites mémorisations sont faites par écriture à des adresses précises dans l'EEPROM.

5-9 DESCRIPTION DE PROTON IDE

Le logiciel PROTON IDE est un produit du groupe POSEK. Les versions d'évaluation sont disponibles gratuitement sur le site internet du concepteur la version 1.0.0.1 est celle utilisée dans notre projet.

PROTON IDE est un environnement de programmation en basic. Pour programmer un microcontrôleur avec ce logiciel avec l'assurance que celui-ci exécute en fidèlement le code source, il faut au préalable définir tous les paramètres du microcontrôleur dans la partie configuration du code programme.

L'interface utilisateur et les différentes configurations de notre code source apparaissent dans la figure 5-7 ci après.

Proton IDE intègre un compilateur qui permet de créer les fichiers utilisés par plus d'un type de compilateurs et programmateurs. Dans notre cas, les fichiers portant les extensions .HEX, .ASM et .Bas sont ceux utilisés par le Logiciel ICPROG que nous utilisons pour piloter notre programmateur sous Windows XP pour le transfert du code source vers la mémoire du microcontrôleur.

FIGURE 5-7 : PRESENTATION DE L'INTERFACE UTILISATEUR DE PROTON IDE

5-10 PROGRAMMATEUR DE PIC16F877 SOUS ICPROG

Pour pouvoir actualiser le programme de pilotage du pic chaque fois que des imperfections devaient survenir pendant la phase de réglages et des différents tests, la phase de réalisation a débuté par la réalisation d'un programmateur dont le prototype a été téléchargé à partir du site internet du propriétaire . C'est un programmateur permettant de programmer une large gamme de PIC récents (12C508, 12C509, 16F84, 16F877...) mais aussi la plupart des mémoires EEPROM série à protocole I2C de type 24Cxx, ou 24LCxx. Il se connecte simplement à l'interface parallèle d'un PC. En effet, celui-ci est distribué selon la loi du "freeware" (libre de droits), nous

remercions vivement son auteur, monsieur Bonny GIJZEN. Le cout de réalisation de cette carte est évalué en fonction des composants utilisés listés ci-après.

Résistances 5%:

R1 à R6 ; R17: 1 k? (marron, noir, rouge)

R7 à R9: 2,2 k? (rouge, rouge, rouge)

R10 à R14: 10 k? (marron, noir, orange)

R15; R16: 330 ? (orange, orange, marron) Condensateurs:

C1: 1000 uF 25 volts (électrochimique à sorties radiales)

; C3: 10 à 22 uF 25 volts (électrochimique à sorties radiales) C4; C6; C7: 100 nF (mylar)

C5: 330 pF (céramique)

Semi-conducteurs:

D1; D2: 1N4007

D2 à D7: 1N4148

L1: Led 5mm. verte

L2: Led 5mm. orange

L3: Led 5mm. rouge

T1 à T3: BC557

CI1: 7407

CI2: 7812

CI3: 7805 Divers:

1 Prise DB25 mâle coudée pour circuit imprimé

2x5 broches de barrette sécable femelle

2 Supports de circuits intégrés à 8 broches 1 Support de circuit intégré à 14 broches 1 Support de circuit intégré à 18 broches

1 Support de circuit intégré à 28 broches étroit 1 Support de circuit intégré à 40 broches

1 Bornier à 2 vis au pas de 5,08

1 transformateur moulé 2x12 volts 2VA Visserie et entretoises de 3 mm.

En se référant à la grille des prix utilisée pour la réalisation de la carte de contrôle, le cout de revient de cette carte est de 60750 FCFA.

Le tableau 5-2 suivant donne une idée plus détaillée des prix.

DEVIS MATERIELS

Désignation

Valeurs

Quantité

P.U

Total

Resistor

xx

17

500

8500

Led 5mm

verte

1

350

350

Led 5mm

orange

1

350

350

Led 5mm

rouge

1

350

350

Prise

Db25 male

1

5000

5000

Support de CI

8 broches

2

300

300

Support de CI

14 broches

1

300

300

Support de CI

18 broches

1

300

300

Support de CI

28 broches etroit

1

500

500

Support de CI

40 broches

1

800

800

Transformateur

moule 2x15 V

1

5000

5000

Plaque cuivrée

Presensibilisée

1

16000

16000

Frais

developpement

1

5000

5000

Frais

perçage

1

3000

3000

DIVERS

 
 
 

15000

TOTAL

 
 
 

60750

TABLEAU 5-2 : MATERIEL POUR LA FABRICATION DU PROGRAMMATEUR

sommaire suivant






Bitcoin is a swarm of cyber hornets serving the goddess of wisdom, feeding on the fire of truth, exponentially growing ever smarter, faster, and stronger behind a wall of encrypted energy