Le programme fourni à Objectis SA est fonctionnel et démontre les possibilités d'émulation de bus de terrain et slave EtherCAT qu'il est possible de faire avec les technologies actuelles. De plus, même sans avoir pris du temps pour optimiser le programme, il est possible d'émuler plus de 600 slaves avec un cycle de bus de 1ms. Les contraintes temps réel sont donc complétement respectées. L'architecture mise en place permettra par la suite d'ajouter facilement de nouvelles technologies de bus de terrain, et il en est de même pour les types de slave EtherCAT qui

peuvent être simulés. Quant à la modélisation de l’élément de base représentant un slave EtherCAT, elle permet aussi une forte évolutivité. Terminer son développement ne posera donc pas de problème. Les contraintes de flexibilités du système sont ainsi complétement respectées.

Le programme fournit va pouvoir être utilisé comme brique de base par la société Objectis SA pour le développement d'un produit à forte valeur ajoutée. Effectivement, actuellement aucune société ne propose un simulateur émulant le comportement d'un système automatisé complet, alors qu'une demande existe auprès des fabricants de machines. De plus, ce produit pourra participer à la formation des élèves dans les écoles professionnelles.Il reste encore beaucoup de travail à réaliser pour que le produit soit commercialisable. Cependant, ceci n'est pas un problème dans la mesure où la partie "haut niveau" touche les domaines d'expertise de la star up Objectis SA.

CONCLUSION

Travail de Master of Science HES-SO en Engineering

oSimulation - Simulateur de machines automatisées

Yann JaccoudProfesseur responsable : François Birling

HEIG-VD

En collaboration avec : Objectis S.A.

Afin de garantir les contraintes temporelles liées à la technologie EtherCAT, le logiciel de simulation a été développé pour être exécuté dans un environnement temps réel en l’occurrence INtime, extension temps réel pour Windows.Les différentes modélisations, développements ainsi que validations réalisés durant le projet ont permis de mettre en avant les possibilités de simuler un réseau de slaves n’utilisant pas de communication via mailbox (communication entre master et slave de type PDO uniquement). Les validations ont été réalisées avec la simulation d’un coupleur EK1100 muni des I/O digitales EL1004 et EL2002. Pour ce faire, le master TwinCAT a été utilisé pour écrire l’état des sorties et lire l’état des entrées. Côté slave, le logiciel Tuning Studio a été utilisé pour visualiser l’état interne des sorties et forcer l’état des entrées.La simulation d’entrées et de sorties a été faite afin de valider les mécanismes utilisés pour le transfert des PDOs dans les deux sens.

Une fois le comportement validé, des tests de performance ont été réalisés en release. Les différents essais ont permis de valider la simulation de 663 slaves avec un cœur de

processeur Intel Core i5 660 (architecture Nehalem).

RESULTATS

Le sujet de ce travail de Master est né suite à une demande de l'industrie des machines automatisées suisses. Industrie spécialisée dans des marchés de niches, marchés où l'innovation prime et où le besoin de chaque client est différent. Choix ou plutôt obligation découlant d'une impossibilité de concurrencer les produits asiatiques, qui, par leurs plus faible coût de fabrication (lié principalement à la valeur de la main d'œuvre), sont vendus à des coûts beaucoup plus faibles que ce qui est proposé par les fabricants européens.Ces machines réalisent donc généralement des actions fortement dépendantes de l'application, nécessitant des opérations complexes et précises avec comme toujours de grosses contraintes de débit. Le développement de ces systèmes hyper spécialisés et optimisés pour le besoin de chaque consommateur pose certains problèmes récurrents, comme par exemple la mise au point du logiciel de commande. Effectivement, il est difficile pour une entreprise proposant un vaste parc de machines de faire évoluer ces softwares, sachant que chaque modification impose une validation du comportement du logiciel, difficilement réalisable sans le système à commander. Ces systèmes automatisés ayant un coût généralement très élevé, l'entreprise ne peut que rarement se permettre de posséder une version de chaque modèle sujet à de futures évolutions logicielles. Surtout lorsque l'on prend en compte le besoin d'innover constamment, nécessitant forcément des mises à jour du système de commande.Objectis SA, entreprise très proche des besoins de cette industrie des machines aux fortes contraintes de modularité et de performances, est consciente de cette problématique et aimerait la résoudre par le biais d'un simulateur. Effectivement, s'il était possible de proposer un outil capable de modéliser le comportement complet d'une machine automatisée à l'aide d'un système flexible, une entreprise pourrait émuler tout son parc de machines à l'aide de cet outil, ce qui lui permettrait de réduire très fortement le coût de la mise au point de ces logiciels de commandes.

DESCRIPTION

L'objectif de ce projet est de développer un outil de simulation capable d'émuler le comportement d'une machine automatisée intégrant la technologie EtherCAT (bus de terrain) dans son système de commande, tout en garantissant les contraintes temporelles liées aux applications de Motion Control utilisant cette technologie. Le simulateur doit avoir comme propriété d'être facilement extensible, autant du point de vue de l'interfaçage possible avec le logiciel de commande, que des types d'éléments machine pouvant être émulés.Après une analyse des différentes possibilités offertes par les technologies actuelles, il a été décidé de centraliser les efforts sur le développement d'un logiciel capable d'émuler le comportement d'un réseau d'esclaves EtherCAT (module I/O, drive pour le motion control). Ceci dans le but de pouvoir proposer une brique de base, permettant par la suite de développer un simulateur 100% logiciel capable d'émuler toute la partie hardware d'une machine en temps réel (des esclaves aux actionneurs, en passant par les pré actionneurs et les capteurs).Pour ce faire, le travail suivant a dû être réalisé :oRecherche et prise en main de technologies permettant la capture, le traitement, puis le renvoi de frames EtherCAT dans les contraintes de temps imposées par la norme, avec du matériel standard (PC et carte réseau).oModélisation d'une architecture logicielle permettant de respecter les contraintes de flexibilités et de performances imposées par le cahier des charges.oDéveloppement et validation, étape par étape, du logiciel de simulation.

OBJECTIFSValidation de communication des PDOs avec via Tuning Studio

Validation de la simulation de 663 slaves sur un cœur de processeur