Projet de Conduite Sélective pour Trains électriques

Bonjour à tous,

J'aimerai aujourd'hui vous présenter un projet que je développe conjointement avec un ami et qui me tient à cœur, la Conduite Sélective Informatisée (CSI)

Un petit réseau d'ordinateur possède des programmes spécialisés qui dialoguent entres eux via une liaison TCP/IP. Un (ou deux) ordinateur(s) doit posséder une liaison série (ou USB plus tard) pour transmettre ou recevoir des informations au système électronique par l'intermédiaire d'une carte spécialisée que l'on appelle Frontale. Cette carte frontale redirige ensuite les informations à la carte destinataire du message par un bus I2C.

Vaste sujet me direz vous, c'est pourquoi je vais scinder le topic en deux parties :

• L'électronique
  
• L'informatique
  

Actuellement, nous développons le système en analogique sur un petit réseau d'essais en N. Le principe de base étant que quiconque sortant de chez le marchand avec une belle machine flambant neuf ou bien arrive à l'asso avec une superbe rame sortant tout droit des cartons de son arrière grand père puisse rouler sur le reseau. La seule contrainte est d'avoir un fin de convoi ou un essieu résistif sur la dernière voiture (et aussi de venir avec un matériel en état, quand même . . .)


Bien sur, une idée d'amélioration est de réaliser un système mixte Analogique/Digital et de gérer les moteurs à rotors sans fer. C'est dans les cartons mais pour plus tard.

1) Les Cartes électroniques

Elles sont classées en deux catégories :

• Les Cartes dédiées à la traction des trains
  
• Les Cartes dédiées à la formation des itinéraires
  

1-1) Les Cartes dédiées à la traction des trains

3 types de cartes dans cette catégorie :

• Carte Puissance Détection Canton
  
• Carte Manipulateur
  
• Carte Frontale Canton
  

1-1-1) Carte Puissance Détection Canton
Cette carte

• fourni le courant haché au canton qui lui est dédié
  
• possède deux détections (ZO et ZA)
  
• possède un relai d'inversion de sens qui commute les ZA et ZAI
  
• reçoit par un bus I2C des consignes de vitesse, pente d'accélération, pente de freinage (ralentit ou urgence) déterminées par le système informatique via la carte frontale
  
• transmet par le bus I2C l'état de ses détections au système informatique lorsqu'elles changent via la carte frontale
  

1-1-2) Carte Manipulateur
Elles est associée à un manipulateur déporté muni

• d'un inverseur de sens
  
• d'un bouton d'arrêt d'urgence
  
• d'un potard de réglage des consignes de vitesse visualisées sur un afficheur
  

Cette carte permet à l'utilisateur d'effectuer des manœuvres sur un ou plusieurs cantons contigus. C'est le système informatique qui lui donne la main et lui indique sur quelles cartes puissance agir. Cette fonction simplifie énormément le câblage et évite les commutations de sources

1-1-3) Carte Frontale Canton
Cette carte sert d'interprète entre le système informatique et l'électronique. Son rôle est de transmettre les messages reçus du système informatique par la liaison série aux cartes concernées par un bus I2C et vice versa.


1-2) Les Cartes dédiées à la formation des itinéraires

5 types de cartes dans cette catégorie :

• Carte Aiguilles
  
• Carte Shunt
  
• Carte Signalo
  
• Carte Zone (en cours d'étude)
  
• Carte Frontale Itinéraire
  

1-2-1) Carte Aiguille
Ses fonctions via le bus I2C :

• Commande jusqu’à 6 moteurs lents de type Lemaco ou Fulgurex
  
• Renvoie l'état des contrôles de position du moteur lorsqu'ils changent
  

1-2-2) Carte Shunt
Cette carte peut commander jusqu'à 8 relais de shunt.
Sa fonction est de commuter certaines zones d'aiguilles non alimentées d'un canton à l'autre pour les besoins de certains itinéraires afin d'obtenir l'arrêt des circulations au bon endroit.

1-2-3) Carte Signalo
Sa fonction est d'allumer les signaux. Elle gère 24 cibles lumineuses pouvant présenter tout les aspects conformes à la réglementation SNCF y compris l’œilleton soit 8 leds par cibles en couplant les deux feux jaunes du ralentissement et du rappel de ralentissement. Elle ne gère pas la signalisation mécanique, les pancartes amovibles et les tableaux indicateurs de vitesse

1-2-4) Carte Zone
Cette carte est en cours d'étude. Sa fonction est de réaliser un transit souple c'est à dire d'obtenir la libération d'un itinéraire au fur à mesure de la libération des zones qui le compose. Contrairement à une zone de canton, ces zones peuvent-être plus petites que la longueur d'un train (-> Problème de détection, on ne peut imposer de passer en essieux résistifs tous les essieux des rames !)

1-2-5) Carte Frontale Itinéraire
Sa fonction est la même que la frontale canton.

2) Le système Informatique

C'est lui qui gère l'ensemble des cartes électroniques, itinéraires comme cantonnement. Il est développé uniquement sous Windows (32 bits), désolé pour les Linuxien et les inconditionnels du MAC.

L'application est composée de 3 types de programmes qui peuvent être implantés sur un ou plusieurs PC en réseau :

• Programmes terminaux
  
• Programmes Serveur
  
• Programmes d’Interfaçage
  

Chaque programme s'adapte à la configuration du réseau à l'aide de fichiers de paramétrage. Cette saisie primordiale au bon fonctionnement des application est facilitée par l'utilisation d'un programme de configuration.


L'interface de paramétrage qui donne aussi une vue du TCO

Super projet mais juste une petite remarque concernant la liaison I2c

la liaison I2c est faite pour véhiculer des signaux de bus à l'intérieur d'un meme appareil électronique avec un seul maitre et multi esclaves.Les esclaves étant en général des circuits intégrés dédiés genre 8 entrées sorties , potentiomètres ,capteurs de températures , tuner TV...

pour votre projet une liaison CAN RS 485 serait plus appropriée pour relier le réseau de PC au réseaux de Cartes de commandes de cantons avec chacune un pic qui lui peux communiquer en I2c vers ses périfs

Merci pour cette réponse

Citation :

pour votre projet une liaison CAN RS 485 serait plus appropriée pour
relier le réseau de PC au réseaux de Cartes de commandes de cantons avec
chacune un pic qui lui peux communiquer en I2c vers ses périfs

Si j'ai bien compris, car je ne connais pas la liaison CAN RS 485, ce bus serait à mettre sur chaque carte et PC ayant à communiquer entre eux ?

Pouvez-vous m'éclairer un peu plus, le PIC que j'utilise est un 18F2420.

Merci

Le Bus CAN est un bus de terrain robuste et peu sensibles aux parasites Voir ici : http://1100f.free.fr/les_bus_de_terrain.htm

pour en savoir plus on peut potasser le projet domocan de BigOnOff comme c'est à base de pic cela devrais te convenir

J'ai justement potassé le projet DOMOCAN hier. A priori ce projet fonctionne sans PC (sauf programmation du bus). Pour mettre les PC sur le bus, il faut une carte CAN (150 à 200 € après une recherche rapide) ou un adaptateur RS232, mais je me méfie de cela.

De plus sous windows, je pense d'un driver est fourni avec la carte mais je ne connais pas de librairie pour l'exploiter. Je dois aussi travailler sous interruptions, pas question de pooler, ça me mange trop de ressources. Tout ceci représente un gros travail. J'aurais d'ailleurs pu mettre une carte I2C dans chaque PC pour supprimer les cartes frontales, j'y ai renoncé pour les raisons ci dessus.

Voilà pourquoi j'ai mis en œuvre cette "bidouille" avec la liaison RS 232 que je maitrise pas trop mal des deux côtés. En fait cette carte ne fait pas grand chose, c'est juste une boite à lettres, elle reçoit des messages qu'elle n'a pas besoin d'interpréter et les retransmet soit en I2C pour les cartes soit en série pour les PC.

Maintenant, même si je garde la frontale, ai-je intérêt à substituer le CAN à l'I2C au prix d'une re-programmation des µC et un charcutage des cartes ? C'est une question qui mérite réflexion, car comme vous l'avez signalé, le bus I2C est conçu à l'origine pour des dialogues entre composants d'une même carte et la longueur du bus est limitée à 2 m, j'ai besoin de beaucoup plus bien sur, et je dois amplifier les signaux. Le bus CAN m'évitera tout cela tout en gardant un débit de transferts amplement suffisant et à priori avec une fiabilité accrue.

Voila ou j'en suis de mes réflexions merci pour cette piste, votre analyse m’intéresse au plus haut point.

il faut bien voir l'architecture complète du système et la modularité demandée

avec le bus CAN il suffit de coder l'adresse sur chaque carte avec des jumpers qui peuvent etre des ponts de soudure

Le systeme Domocan est effectivement autonome grace à une carte "frontale" mais chaque carte peut gérer ses périphériques en direct ce n'est peut etre pas adapté à ton cas.

l'autre intéret du Can est son cablage (Câble réseau informatique) qui peu suivre ton reseau ferrovaire (idée de fou : utiliser les fils téléphoniques le long de voies pour transmettre)

tu peux aussi mélanger les 2 bus : arrivée des ordres sur le pic par CAN puis envoi des ordre en I2c vers les drivers de relais

pour la gestion du CAN par le PC pas plus difficile que le RS232 en général tu envoie des trames qui comprennent l'adresse de la carte puis les données

l'adaptateur RS485/RS232 fonctionne très bien à la condition que les signaux de contrôle RS232 (CTS...) servent à donner le sens de communication du bus RS485

Cette discussion est vraiment sympa, d'autant plus que je sais que l'I2C/RS232 est le point faible du projet car utilisé dans un cas de fonctionnement limite.

Citation :

il faut bien voir l'architecture complète du système et la modularité demandée

Je te fais à la grosse (le tracé du réseau n'est pas encore complètement défini) un inventaire des cartes à gérer

Cartes Cantons 60
Cartes Aiguilles 40
Cartes Shunts 30
Cartes Détections 30
Cartes Signalo 5
Cartes Manipulateur 12
Soit 177 cartes plus les PC je vais arrondir à 180 adresses
Je précise qu'il s'agit d'un projet associatif

Dans le projet actuel, les pupitres et TCO sont faits à l'écran, mais à terme les adhérents aimeraient avoir des pupitres "Boutons" ce qui va me rajouter des cartes pupitre, leds et commande itinéraires, j'estime cela à 50.

Donc pour ne pas être bloqué, il me faut un système qui gère 230 cartes (ou adresses). En I2C, l'adresse est codée sur 7 bits soit 256 possibilités moins les adresses réservées j'étais un peu court des pattes ! C'est pourquoi j'ai mis 2 bus, un cantonnement, un itinéraires ce qui me complique car cantonnement et itinéraire détiennent des informations à s’échanger (en zone d'aiguilles les itinéraires donnent le chainage des cartes canton et la carte canton détient l'information d'occupation ou pas des zones ce qui peut interdire la formation d'un itinéraire). Ces informations ne peuvent transiter que par les PC qui se les transmettent. Si je peux mettre toutes mes cartes sur un même bus cela me simplifie amplement la tâche.

Citation :

l'autre intérêt du Can est son câblage (Câble réseau informatique) qui
peu suivre ton réseau ferroviaire (idée de fou : utiliser les fils
téléphoniques le long de voies pour transmettre)

Nos cartes sont regroupées par sites en rack et ont câble des rocades pour relier le câblage primaire aux cartes

Citation :

tu peux aussi mélanger les 2 bus : arrivée des ordres sur le pic par CAN puis envoi des ordre en I2c vers les drivers de relais

Je n'ai qu'un seul cas ou les cartes peuvent dialoguer entre-elles c'est le manipulateur manouvre qui envoie ses consignes de vitesse à la carte canton souhaitée.

Citation :

pour la gestion du CAN par le PC pas plus difficile que le RS232 en
général tu envoie des trames qui comprennent l'adresse de la carte puis
les données

Avec un adaptateur, je pense que pour le PC tout se passe en RS232 (méthodes évènementielles, lecture, écriture), j'ai donc tout ce qu'il faut. C'est juste les trames de dialogues à modifier.

Merci pour l’intérêt que tu portes à mon sujet.

Mes premieres bidouilles electronique que j'ai réalisées étaient pour un copain qui avait un réseau ferré

héhé, comme quoi le p'tit train mène à tout !

Un projet sacrément sérieux ! je vais me contenter d'un poste de lecteur/admirateur pour le moment...
Pouvez-vous simplement me dire ce que signifie "canton" ici ?...

un canton est une portion de voie qui est délimitée par des feux de signalisation par sécurité tu ne dois pas avoir plus d'un train par canton et je crois meme qu'il doit toujours avoir un canton de libre entre 2 trains (pas sur)

Merci Quentin,

Désolé pour ce terme barbare, c'est bien ça, un canton est une portion de voie autonome en alimentation et possédant un montage appelé "détection" qui permet de détecter! la présence ou l'absence de train. Les cantons sont chainés entres eux et permettent de gérer l'espacement des trains et leurs vitesse.

Chaque canton en modélisme est divisé en 2 zones, une zone de transit et une zone d'arrêt en extrémité de canton. Ainsi, deux cantons successifs peuvent être occupés par deux trains, il faut alors il faut alors que la vitesse du train suiveur soit au ralentit, arrivé en bout de canton si le canton de devant n'est pas libérer on doit arrêter le train suiveur sur la zone d'arrêt, si il n'y a qu'un canton de libre entre les deux trains, il faut régler la vitesse du train suiveur au ralentit, sinon on passe plein pot !

Voilà à quoi sert le cantonnement

Merci à tous les deux! Je comprend mieux le fonctionnement de tout ça !

De rien, à ton service ^^

Il faut noter ici, qu'il n'y a aucune logique embarquée dans la carte, elle signale juste en temps réel ses changements d'état de détection et reçoit des consignes de vitesse pour gérer la puissance via la PWM.