1. Présentation du projet

1.1. Objectifs de l’équipe pédagogique

En mettent au point ce produit, je me suis fixé un objectif didactique. Innover un système pouvant faire transparaître le fonctionnement d’un produit industriel. Un système permettant de faire acquérir, à des élèves initiés ou non, une méthode d’approche au fonctionnement d’un système.

Le module didactique rempli toutes ces fonctions. A la fois aisé d’emploi et de concept simple, le module didactique est accessible à tous, aussi bien à des élèves de collège ou de lycée.

De l’étude jusqu’à la réalisation finale du système, le concept est de présenter le module didactique comme un produit permettant de montrer le fonctionnement d’un automatisme. 

Il s’agit donc d’un système à but pédagogique pouvant être employé pour l’élaboration de grafcet représentatif du fonctionnement du module. Ou simplement pour faire une étude de la logique du système. " Mr DUBOIS Jérome, enseignant de 2nde TSA

Objectifs du Thème

Reprendre l’étude déjà réalisée pour concevoir un module didactique accompagné des fonctionnalités multimédia à l’aide des techniques usitées en Informatique Industrielle.

Ce module didactique intitulé " Régulation de niveau de cuve " sera géré par un automate programmable relié à un PC multimédia par un " Bus de terrain ".

Le fonctionnement initialement prévu sera respecté et accompagné par l’animation à l’écran SVGA d’une évolution séquentielle par jeton sur les GRAFCET " point de vue fonctionnel " et " point de vue partie opérative ". Ces évolutions Temps Réel constituerons ainsi une Interface Homme/Machine bien utile aux élèves pour la compréhension du fonctionnement du système " Régulation de niveau de cuve ".

Un synoptique simulé à l’écran sera réalisé et permettra de suivre l’évolution du sysème.

De plus, un CDROM d’installation logicielle et une présentation vidéo assureront la portabilité du dispositif. Une partie " Démo " autorisera une large diffusion du CDROM de présentation du module didactique auprès des collègues enseignant.

1.2. Contexte

Cadre : commande de Monsieur le CdT du Lycée G. EIFFEL

Délais de réalisation : de la semaine 1 à la semaine 20 de 2000

Investissement : 10 000F, à la charge du Lycée G. EIFFEL

Equipe de développement : 3 étudiants par groupes de 2 au plus

Professeurs responsables : Mme Romain et M. Domagala

1.3. Champs technologiques couverts

Informatique, automatismes, Temps réel, Bus de terrain, communication & multimédia.

2. Expression du besoin

Cette présentation restitue la chronologie de l’avant projet, des réunions d’information et une visite destinée étudier la faisabilité ont eu lieu en Octobre et Novembre 1999. Toute participation de l’équipe pédagogique de 2nde TSA pour la réalisation de la maquette d’avant projet sera la bienvenue.

2.1. Configuration matérielle, évolution du projet

Nous disposons d’un automate TSX 47 équipé d’un module additionnel destiné à échanger des informations avec un PC superviseur. Un " Synoptique " remanié, c’est à dire débarrassé de sa partie gestion électronique des capteurs et des actionneurs, relié à notre Automate sera le point de départ du projet des étudiants de 2ème année BTS ii. Le câblage Synoptique/Automate n’est pas assuré par les étudiants, et il sera testé avant livraison.

a) Plan d’implantation détaillé :

Ce schéma est destiné à présenter l’implantation des équipements qui seront disposés sur une table roulante destinée à passer de salles de classe en salles de classe.

b) Présentation de la platine " Synoptique " :



Capteurs :

Ce synoptique déjà existant comporte un interrupteur de Mise sous Tension et trois Boutons poussoirs de simulation des niveaux de cuve ( N1, N2 & N3 ).

Actionneurs :

Il comporte aussi des Diodes électroluminescentes ( P1, P2, Erreur manipulation, Mise sous tension, Temporisation & Permutation des pompes ). Un buzzer signale une alarme et le niveau du liquide dans la cuve est matérialisé par trois rangées de DEL placées dans le dessin de cuve.

Respect des consignes de sécurité électriques:

2.2. Missions du système

Le système doit remplir les missions suivantes :

• Affichage sur écran VGA des deux GRAFCET PF & PO et du synoptique,
• Animation audio du fonctionnement par des messages vocaux,
• Animation vidéo de présentation,
• Gestion de la partie Opérative par un automate programmable,
• Installation du logiciel à partir d’un CDROM,
• Eventuellement, affichage de l’écran VGA sur un rétroprojecteur.

2.3 Réalisation de la Maquette du simulateur

Une fois que l’approvisionnement en matériel sera complet, nous procéderons à l’assemblage et aux réglages de la partie opérative. Ce travail ne fait pas partie du thème de BTS et il sera assuré par des intervenants extérieurs ou des étudiants en dehors des heures d’enseignement.

Les tests des parties opératives seront réalisés avant le 1er Janvier 2000, voici le planning prévisionnel :

 

2.3. Approche systémique et Schéma Fonctionnel Associé à la Fonction d’Usage

Matière d’œuvre énergétique . . . . . . . . . . . . . . . Matière d’œuvre informationnelle

Elève qui pilote :

Il reçoit les informations visuelles des voyants de la maquette et des GRAFCET de l’écran PC. Il actionne les boutons poussoirs de la platine et entend les messages vocaux issus du PC.

Enseignant :

Il reçoit les informations visuelles des voyants de la maquette, des GRAFCET de l’écran PC et entend les messages vocaux issus du PC. Il commande le mode de mise en route du " Synoptique " accompagné des GRAFCET ou bien il peut choisir de lancer la démonstration multimédia de ce module didactique.

Le groupe d’élève : 

Il reçoit les informations visuelles des voyants de la maquette, des GRAFCET de l’écran PC et entend les messages vocaux issus du PC. Il perçoit aussi les informations de l’animation multimédia présentée par l’enseignant.

Fonction d’usage :

L’automate programmable attend des actions sur les boutons poussoirs de niveau afin de faire évoluer les actionneurs DEL et Buzzer,

L’automate programmable transmet à la demande du PC les infos nécessaires à l’évolution des jetons sur les GRAFCET de l’écran VGA,

Le PC gère l’affichage des GRAFCET et le synoptique virtuel en Temps Réel et émet des messages vocaux qui informent le public,

Le PC affiche une " Démo " logicielle du module didactique et émet des sons ainsi qu’une musique d’ambiance, il répond alors aux commandes clavier et souris de l’utilisateur,

Schéma fonctionnel associé à la fonction d’usage :

Clavier Souris . . . . Cdes élève . . . . . . Sonorisation " Capteurs " des trois niveaux

Cde . . . Infos E . . .Infos V . . Mise en place du CDROM . Alarme . . . . . . .Infos Voyants

Les Fonctions principales :

• F.P. 1 : Par l’intermédiaire du PC et de son lecteur de CDROM, il y a installation des logiciels de démonstration et aussi de supervision par les GRAFCET de l’IH/M. La supervision gère la communication PC/Automate par une liaison TELEMECANIQUE ( RS 422 ) et génère les messages vocaux qui ont étés préalablement enregistrés et stockés sur le CDROM. Tous les logiciels nécessaires au bon fonctionnement de cette application doivent être stockés sur le CDROM et par l’AUTORUN, on arrive à une présentation conviviale qui propose les différents choix d’utilisation possibles ainsi qu’une aide en ligne.
• F.P. 2 : Ce module Temps Réel est constitué de l’automate ( Temps Réel ) qui acquiert les entrées TOR et en répondant à un GRAFCET préenregistré dans sa mémoire, fait évolué l’état des actionneurs ou DEL.

2.4.5 Décomposition des Fonctions Principales en Fonctions Secondaires

2.5. Fonctions majeures et contraintes d'utilisation

2.5.1. Mise en œuvre et tests des fonctions vidéo et audio du PC pour FP 1

Réf.	Fonction		Description		Contraintes
FS 11	S.E. Win98 + Exécutif TR		Permettre le développement du logiciel et assuré le pilotage des périphériques		Vitesse d’exécution des programmes suffisante avec respect des contraintes TIC
FS 12	Lecteur CDROM + carte Audio		Installation et tests du CDROM et de la carte son, avec tests audio.		Fiabilité et qualité des sons, avec des équipements de sonorisation HiFi.
FS 13	Acquisition des états		Cette fonction assure la réception des trames en provenance de l’automate		Extraire de la documentation TELEMECANIQUE les données utiles pour cela
FS 14	Logiciel IH/M Il affiche les GRAFCET et le synoptique virtuel, avec ou sans liaison Automate TSX 47.		Affiche en temps réel à l’écran les étapes actives marquées par des jetons, les transitions activées peuvent apparaître clignotantes et colorées et il affiche aussi le synoptique virtuel.		Réaliser un affichage SVGA sur un écran 15 ² ou 17 ² , avec une présentation conviviale et ergonomique. Programmation IH/M sous Windows avec des API ou avec Visual Basic.
FS 15		Traitement des états et établissement des requêtes		Traite les infos d’états capteurs et actionneurs en temps réel et passe les ordres d’affichage à l’IH/M		Application Temps Réel, respect du TIC
FS 16		Emission des requêtes vers l’automate		Cette fonction assure l’émission des trames vers l’automate		Extraire de la documentation TELEMECANIQUE les données utiles pour cela
FS 17		Diffuser la présentation vidéo, stockée sur le CDROM		En utilisant POWER POINT ou les pages HTML, il faut concevoir un scénario de présentation et réaliser le déroulement suivant ce scénario.		L’élaboration du scénario est capitale pour cette partie, et une recherche documentaire s’impose.
FP 1	Animer un IH/M ou une présentation multimédia en gérant les parties audio et vidéo.		Poste de supervision et de diffusion, il est la clé de ce module didactique		En continu ou " Temps réel ", Yapluka …

2.5.2. Développement et tests des Fonctions Secondaires de FP 2

Réf.	Fonction	Description	Contrainte
FS 21	Extension pour le pilotage de la liaison vers le PC	Mise en forme des informations d’état de l’automate pour envoi de trames suite à des requêtes du PC	Dépouiller la documentation TELEMECANIQUE et extraire les données utiles à cette application
FS 22	Partie Opérative du module didactique	Elle assure la présentation aux élèves et elle est constituée le DEL, de BP et d’un Buzzer. Tout ceci est câblé sur les E/S de l’automate en Basse Tension (risques électriques)	Ce Boîtier n’est pas à réaliser, mais il convient de vérifier son état de fonctionnement
FS 23	Partie Opérative du module didactique	Elle assure la présentation aux élèves et elle est constituée le DEL, de BP et d’un Buzzer. Tout ceci est câblé sur les E/S de l’automate en Basse Tension (risques électriques)	Ce Boîtier n’est pas à réaliser, mais il convient de vérifier son état de fonctionnement
FP 2	Gérer le module didactique et transmettre des compte-rendu au PC (FP 1)	Peu de programmation, si ce n’est le programme automate, mais une synthèse de la documentation TSX est souhaitable	Yaka …

3. Exigences qualité

3.1. Exigences qualité du logiciel

Le logiciel de supervision et de présentation multimédia doit être :

• Maniable, c'est-à-dire facile d'emploi pour l'opérateur, avec une interface homme machine sous la forme de fenêtres d'affichage et de boîtes de dialogue;

• Robuste, en conservant un fonctionnement conforme aux besoins lors d'une reprise après arrêt normal ou d'urgence, et en assurant le contrôle de la validité des données;

• Sécurisé par la disponibilité et la continuité des traitements;

• Maintenable, en offrant une grande facilité de localisation et de correction des erreurs résiduelles, ainsi que d'ajout ou de retrait de fonctionnalités.

Tous les logiciels relatifs à l'application doivent être livrables sur supports de stockage autonomes, ici un CDROM à graver.

3.2. Exigences qualité du développement

En ce qui concerne les exigences qualité du développement :

• la modélisation du logiciel de supervision doit être réalisée avec la méthode SA-RT pour la spécification, et assurer un passage traçable à la conception;

• la modélisation SA-RT doit être réalisée avec AGL;

• l'architecture du logiciel de supervision doit être multitâche temps réel;

• le codage doit respecter le standard de codage C/C++ en cours dans la section;

• la chaîne de production des exécutables doit être réalisée avec BORLAND;

• la réalisation de toute interface matérielle additionnelle doit respecter les normes de représentation en vigueur.

3.3. Exigences sur la documentation

Les exigences qualité à respecter, relativement aux documents, sont :

• sur leur forme : respect de normes et de standards de représentation, maniabilité, homogénéité, lisibilité, maintenabilité;

• sur leur fond : complétude, cohérence, précision .

3.4. Exigences sur la livraison

Les produits livrables du projet sont :

• la documentation;

• les codes sources et exécutables de l'application, ainsi que les fichiers de type makefile.

La documentation livrable du projet doit être composée :

• d'un dossier technique n'excédant pas 50 pages de texte;

• d'annexes techniques séparées concernant les documents constructeurs et les références fournisseurs des parties opératives, de la cible d'implémentation, les sources et les fichiers makefile;

• d'un manuel d'installation et de mise en œuvre n'excédant pas 15 pages;

• d'un manuel d'utilisation n'excédant pas 15 pages.

Le dossier technique comporte :

• les dossiers de spécification, de conception préliminaire, de conception détaillée;

• les dossiers de tests;

• les manuels d'installation et de mise en œuvre, d'utilisation.

Les codes sources et exécutables de l'application, ainsi que les fichiers de type makefile, doivent être livrés sur supports autonomes (disquettes, bande magnétique).

A des fins d'évaluation lors de la soutenance du projet, chaque étudiant doit indiquer explicitement les parties qu'il a personnellement réalisées dans les différents documents. Il convient d’y ajouter un Planning des différents travaux réalisés aussi bien pour le groupe qu’individuellement.

3.5. Exigences sur l'environnement d'exploitation

En ce qui concerne l'exploitation :

• Le PC de gestion logicielle du module didactique sera placé prés de la maquette, et celle ci sera bien visible par l’auditoire ou le public;

• Il faut prévoir un ensemble compact pour un transport aisé au sein des bâtiments scolaires.

• L’Automate n’a pas besoin d’être vu, et l’on peut le placer dans la partie basse du chariot.

Base de documententation :

• TELEMECANIQUE, Manuel d’utilisation
• TELEMECANIQUE, Liason série pour communication PC/Automate
• MTR 86, manuel de développement
• BORLAND C/C++, manuel de développement
• Diagramme des Fonctions API de Windows

Ressources documentaire à votre disposition pour ce thème :

• Cours sur la programmation Temps Réel, M. J.F. Neuville
• Cours de programmation C/C++
• Documentation MTR 86
• Format des fichiers Wav
• Cours et Travaux Dirigés portant sur ce Thème
• Accès à Internet sur les postes 2,3 &4 du Lycée Gustave EIFFEL
• …

courrier electronique

 Page réalisée le 04 janvier 2000, par Gilles Domagala.