1

1 - Mise en situation

Expression du besoin. Contrôler l’accès, en entrée et en sortie, de toute personne sur un lieu déterminé.

Commander l’ouverture et la fermeture de dôme de toiture (trappe).

Présentation du système. L’entreprise ACIE, située dans le sud de la France, a développé un système de contrôle d’accès appelé Ela CT 1000+L. Le système est composé d’une centrale Ela CT 1000+L et de périphériques. La centrale permet la programmation du système et la communication avec ces périphériques ; en particulier la carte d’extension IO8-ELA+ qui commande l’ouverture des dômes de toiture.

Il est possible de faire évoluer ce système en lui ajoutant des périphériques supplémentaires ainsi que de le relier à un système informatique, afin de faciliter la programmation mais également de réaliser le suivi des évènements. Le système est implanté dans un bâtiment administratif de Nancy.

Schéma de l’implantation du système

Trappe

Trappe

Eclairage

Centrale

ELA CT1000+L

au rez de chaussée

Clavier

Clavier

Clavier Clavier Clavier

Système de contrôle d’accès Ela CT 1000+L

ANALYSE FONCTIONNELLE DU SYSTEME TECHNIQUE

couloir

Local serveur

Salle d’archives

armoire

Bureau n°1

Bureau n°2

Toilettes

2

2 - Configuration matérielle du système ELa CT 100 0+L

Le système Ela CT 1000+L est constitué d’une centrale qui peut recevoir différents éléments appelés périphériques :

- Un clavier connecté à la centrale au moyen d’un bus RS485. - Un lecteur de proximité - Une carte d’extension IO8-ELA+ permettant la commande de périphériques extérieurs et l’acquisition d’informations. - Un ordinateur de type PC relié via un bus RS232 pour gérer la centrale Ela à l’aide d’un logiciel “Ela+”, conçu pour faciliter l’installation et l’exploitation d’une ou de plusieurs centrales. - Une imprimante reliée également au bus RS232.

La connexion, réalisée entre les périphériques et la centrale au moyen du bus RS485, se fait par un câble, à paires torsadées, pouvant atteindre une longueur de 1000 mètres. 3 - Diagramme sagittal

Centrale Ela OT1

Clavier OT2

Ordinateur OT4

Imprimante OT5

Responsable

Carte d’extension IO8-ELA+ +

Partie opérative (vérin) OT6

Utilisateur

Lecteur de Proximité

OT3

R2 R1

R4

R5

R6

R7’

R8

R9

R11

R10

R6’

R2’

R1’

R9’

R8’

R10’

R7

R12

R13

Alarme Incendie R3’

R3

3

4 - Description des éléments constitutifs du systè me -4.1 La centrale Ela CT 1000+L : OT1. C’est le « cœur du système ». Elle permet, grâce à son écran LCD et à son clavier, la programmation des accès des utilisateurs, tranches horaires, périphériques, consultation des 3000 derniers événements… L’indication « +L » signifie que la centrale possède un lecteur de badge intégré permettant la programmation des « TAG » et permettant également un fonctionnement en mode pointeuse. Remarque : Le lecteur présent dans la centrale ne peut pas gérer des accès. La centrale possède une pile de sauvegarde (+9 V => autonomie de deux heures) permettant la mémorisation des informations en cas de coupure de l’alimentation 12V DC/AC. Elle possède 2 bus de communication : - le bus RS 485. Il permet la communication entre la centrale et tous les périphériques (hors ordinateur et imprimante). Le protocole de communication ne sera pas étudié afin de conserver la sécurité des systèmes présents dans de nombreuses entreprises. - Le Bus RS232. Il permet la communication entre l’ordinateur et la centrale. Il est alors possible d’utiliser le logiciel « Ela+ » afin de paramétrer le système, sauvegarder des informations sous format informatique… La sauvegarde sur papier des informations peut également être réalisée par une imprimante connectée directement sur le bus RS232. -4.2 Clavier à BUS RS485 : OT2. Le clavier est situé à côté de l’accès que l’entreprise désire gérer. Il est constitué : - d’un clavier numérique de 0 à 9, des touches A et P permettant la validation des codes, - de deux voyants (vert et jaune) et d’un buzzer indiquant l’état de fonctionnement du clavier, - d’un contact d’autoprotection, de deux entrées GATE et BP et de deux relais présents sur le clavier afin de réaliser le fonctionnement de l’accès. Une DEL rouge est également disponible si le fonctionnement le nécessite. Afin de communiquer avec la centrale, le clavier possède les bornes A et B correspondant au BUS RS485.

-4.3 Lecteur de proximité à BUS RS485 : OT3. Le lecteur de proximité est situé à côté de l’accès que l’entreprise désire gérer. Il est constitué : - d’un système de lecture de cartes sans contact ( TAG ) ou lecteur de jetons ( TAG ) - de deux voyants (vert, jaune) et d’un buzzer indiquant l’état de fonctionnement du lecteur - d’un contact d’autoprotection, de deux entrées GATE et BP, et de deux relais possédant un contact inverseur afin de réaliser le fonctionnement de l’accès. - d’une DEL rouge également, disponible si le fonctionnement le justifie. Afin de communiquer avec la centrale, le lecteur possède les bornes A et B correspondant au BUS RS485. Le transpondeur, situé dans le TAG ou la carte, est capable de transmettre son code d’identification grâce au champ magnétique émis par le lecteur de proximité (possibilité d’ajouter une antenne extérieure pour une meilleure lecture des TAGs).

Circuit électronique

4

-4.4 Ordinateur : OT4. Permet le paramétrage du système à l’aide du logiciel « Ela+ », simple d’utilisation et en français. Il peut également sauvegarder informatiquement les évènements « au fil de l’eau ». -4.5 Imprimante : OT5. Permet l’impression « au fil de l’eau » des évènements. -4.6 La carte d’extension IO8-ELA+ et la partie opérative : OT6

La carte d’extension IO8-ELA+ se situe dans le faux plafond à proximité de la trappe à ouvrir. Elle comprend 8 entrées qui peuvent être utilisées pour recevoir des informations de divers capteurs (incendie, contact fin de course, etc…) et de 8 relais pour commander des opérateurs (vérin, gâche électrique, etc…). Elle est reliée à la centrale par le bus RS485 comme les autres périphériques. Elle est alimentée sous 12V. Le vérin électrique permet l’ouverture ou la fermeture d’un dôme de toiture (trappe). Exemple du câblage du vérin électrique, en utilisant les contacts des relais des sorties 1 et 2 disponibles sur la carte d’extension IO8-ELA+. 4.6.1 - Expression de la fonction d’usage L’interface permet :

• D’acquérir par une des huit entrées les informations venant de l’alarme incendie. • De transmettre ces informations à la centrale Ela CT 1000+L et de réceptionner des ordres provenant de la centrale Ela. • De commander en puissance deux des huit sorties actionnant le vérin.

4.6.2 - Schéma fonctionnel de niveau II 1 Informations liées à l’état du contact provenant de l’alarme incendie. 2 Informations numériques représentatives des communications avec la centrale. 3 Informations numériques aux normes RS485 représentatives des communications avec la centrale. 4 Informations électriques de commande d’ouverture ou de fermeture du dôme. 5 Commande du vérin.

Acquisition et Traitement

des informations

Transmission et réception

des informations

Commande en puissance

Alarme 1 incendie

Centrale Ela

3

Vérin

5

2 4

5

4.6.3 Schéma fonctionnel de degré I

FP1

GESTION

ET

TRAITEMENT

FA

ALIMENTATION

FP2

ACQUISITION DES INFORMATIONS

FP3

COMMANDE DE PUISSANCE

FP5

INTERFACAGE DE COMMUNICATION

DS1 à

DS8

IN1 à

IN8

A et B

FP4

SAUVEGARDE ET MEMORISATION

DATABUS W

TRIS 7 +5V

+9V 12V AC/DC

DATABUS W

TRIS 6

AM1 DATABUS W

TRIS 5

DATABUS W

TRIS 6

4.6.4 Analyse fonctionnelle de degré 2

Les fonctions grisées sont réalisées par des structures logicielles.

- FP1 Gestion et traitement

Q1-Q4 WDT_TIME_OUT OPTION_REG STATUS

FS12 Cadencement

et surveillance

CLKTMR0 DATABUS

INSTRUCTION_REG PC

FSR DRA

DATABUS W TRIS 5 TRIS 6 TRIS 7

DATABUS W TRIS 5 TRIS 6 TRIS 7

DATABUS

FS11 Traitement

FS14 Sauvegarde des données

FS13 Sauvegarde

du programme

FS15 Génération

d’une base de temps

FS1.1 : Traitement. Rôle : Cette fonction exécute les instructions issues de la mémoire programme. Elle est constituée du microprocesseur interne. FS1.2 : Cadencement et surveillance. Remarque : Les structures externes d’horloge et de reset font partie de cette fonction. Rôle : Cette fonction génère la base de temps permettant de cadencer le fonctionnement du microcontrôleur et gère la réinitialisation. FS1.3 : Sauvegarde du programme. Rôle : Cette fonction correspondant à la mémoire programme, contient les instructions du programme qui doivent être exécutées. FS1.4 : Sauvegarde des données. Rôle : Cette fonction, correspondant à la mémoire de données, permet de mémoriser temporairement les données utiles aux différentes phases de traitement du programme. FS1.5 : Génération d’une base de temps. Rôle : Cette fonction permet de générer une base de temps à partir d’un compteur programmable.

6

- FP2 Acquisition des informations. Schéma fonctionnel de 2nd degré de FP2:

FS21

Isolation galvanique

IN1 IN2 IN3 IN4

IN1/5 IN2/6 IN3/7 IN4/8

IN5 IN6 IN7 IN8

FS22 Codage

FS23 Elaboration des

signaux de sélection des

entrées SOC1 SOC2

DATABUS W TRIS 6

DATABUS W TRIS 6

FS2.1 : Isolation galvanique Rôle : Assure une isolation galvanique entre les entrées de la carte et le microcontrôleur. Entrées :

• IN1 à IN8 : Informations binaires par contacts venant de l’extérieur. • SOC1 et SOC2 : Signaux électriques binaires de sélection du groupe d’entrées ( IN1 à 4 ou IN5 à 8 ).

Sorties : • IN1/5 à IN4/8 : Informations numériques binaire représentatives soit des entrées IN1-4, soit des entrées IN5-8.

FS2.2 : Codage Rôle : Codage numérique des informations électriques.

FS2.3 : Élaboration des signaux de sélection des entrées Rôle : Convertit un code numérique en une information électrique. - FP3 Commande de puissance Schéma fonctionnel de 2nd degré de FP3:

FS32

Interface de puissance

CS1 CS2 CS3 CS4 CS5 CS6 CS7 CS8

DS1 DS2 DS3 DS4 DS5 DS6 DS7 DS8

DATABUS W TRIS 7

FS31 Elaboration des signaux

de commande des relais

FS3.1 : Élaboration des signaux de commande des relais. Rôle : Convertit un code numérique en une information électrique image de l’état désiré du contact des relais 1 à 8. FS3.2 : Interface de puissance. Rôle : Actionne le contact inverseur des relais. Il est possible de commander le vérin à vis ou un autre actionneur. Entrées :

• CS1 à CS8 : Informations numériques permettant la commande des relais 1 à 8. Sorties :

• DS1 à DS8 : Contact des relais 1 à 8.

7

- FP4 Sauvegarde et mémorisation Schéma fonctionnel de 2nd degré de FP4:

FS42

Mémorisation

DI_µwire CLK CS RA0

FS41 Elaboration des signaux

de mémorisation

DATABUS W TRIS 5

AM1

FS4.1 : Elaboration des signaux de mémorisation. Rôle : Elabore les signaux permettant la mémorisation des données dans l’EEPROM série. FS4.2 : Mémorisation. Rôle : Permet la mémorisation des données de configuration de la carte. Entrées :

• CLK : Signal d’horloge de cadencement de l’échange de données avec la mémoire externe. • CS : Signal logique représentatif du mode de fonctionnement de la mémoire externe. • AM1 : Action manuelle de positionnement du cavalier J1 de programmation de la carte

Signal bidirectionnel : • DI_µwire : Code numérique écrit ou lu dans la mémoire externe.

Sortie : • RA0 : Information numérique représentative de la position du cavalier de programmation (« 1 » = position « N » ; « 0 » = position « P »).

- FP5 Interfaçage de communication Schéma fonctionnel de 2nd degré de FP5:

FS52

Adaptation au bus RS485

DI_RS485 DE

FS51 Emission et

réception des données

DATABUS W TRIS 6

A B

FS5.1 : Emission et réception des données. Rôle : Permet l’émission ou la réception d’informations sous la forme de signaux logiques aux normes TTL. FS5.2 : Adaptation au bus RS485. Rôle : Permet la mémorisation des données de configuration de la carte. Entrée :

• DE : Signal logique représentatif du sens de transfert des données sur la liaison RS485. Signaux bidirectionnels :

• DI_RS485 : Code numérique correspondant à une donnée envoyée ou reçue de la centrale ELA. • A et B : Code numérique à la norme RS485 correspondant à une donnée envoyée ou reçue de la centrale ELA.

8

- FA Alimentation Schéma fonctionnel de 2nd degré de FA:

12V AC/DC FSA2

Régulation +9V

FSA3 Régulation

+5V

FSA1 Redressement

VC1 +9V +5V

+9V

FSA.1 : Redressement. Rôle : Convertit la tension d’alimentation (continue ou alternative) en tension redressée et filtrée. Entrée :

• 12V AC/DC : Tension continue ou alternative de valeur minimale 12V Sortie :

• VC1 : Tension redressée et filtrée FSA.2 : Régulation 9V. Rôle : Régule une tension de +9V à partir d’une tension redressée et filtrée. Entrée :

• VC1 : Tension redressée et filtrée Sortie :

• +9V : Tension régulée de valeur +9V FSA.3 : Régulation 5V. Rôle : Régule une tension de +5V à partir d’une tension régulée à +9V Entrée :

• +9V : Tension régulée de valeur +9V Sortie :

• +5V : Tension régulée de valeur +5V

5 - Schémas structurels de la carte d’extension IO8-ELA+:

GND 2

IN 1 OUT 3 IC3

D2

D1

D5 + C2 C1

+ C3

+9V

2

4 3

1 RB1

L1

GND 2

IN 1 OUT 3 IC4

D3

D4 + C4

+5V

C5 V1 1 2

CN1/A

GND

12V AC/DC

9

R1

R2 C6

C5

1 2

RS485

RO 1 RE 2

DE 3

DI 4 A 6 B 7

IC5

LTC1485

R5

R6 R7

+5V

MCLR 28

OSC1 27

OSC2 26

RA1 7

RB1 11 RB2 12

RA2 8 RA3 9

RB3 13 RB4 14

RB0 10

RC4 22 RC3 21

RC0 18

RA0 6

RC1 19 RC2 20

RC5 23 RC6 24 RB5 15

RB6 16 RB7 17

RTCC 1

RC7 25

IC1

PIC16C57C-04I/P

C8

C7

XTAL1

CS 1

CLK 2

DI 3

DO 4

PE 7 ORG 6

IC2

93LC56A

R3

R4

DEL1

R9

R8

+5V

1 2

3 J1

C10 C9

VCC +5V

SOC2 SOC1

CLK CS

IN4/8 IN3/7 IN2/6 IN1/5

DE DI_RS485

DI_RS485 DE

DI_µwire

CS CLK DI_µwire

A B

CS1 CS2 CS3 CS4 CS5 CS6 CS7 CS8

RA0

RA0

GND

CS1 CS2 CS3 CS4 CS5 CS6 CS7 CS8

SOC1

SOC2

IN1/5 IN2/6 IN3/7 IN4/8

N

P

VCC

2

4

5

5

VCC 8

VCC 8

10

R18

R19

R20

R21

GND

R22

R24

R23

R25

1

2

16

15

OC1/A

3

4

14

13

OC1/B

5

6

12

11

OC1/C

7

8

10

9 OC1/D

R10

R11

R12

R13

+9V

1 2 IN5

1 2 IN6

1 2 IN7

1 2 IN8

1

2

16

15

OC2/A

3

4

14

13 OC2/B

5

6

12

11 OC2/C

7

8

10

9

OC2/D

R14

R15

R16

R17 1 2

IN1

1 2 IN2

1 2 IN3

1 2 IN4

+9V

SOC1

IN1/5

IN2/6

IN3/7

IN4/8

SOC2

IN3/7

IN4/8

SOC1

IN2/6

IN1/5

SOC2

R31

R32

R30

R29

R28

R27

T1 R26

GND

T2

T3

T4

T6

T7

2 5

3 1 4 REL1

D6

2 5

3 1 4 REL2

D7

2 5

3 1 4 REL3

2 5

3 1 4 REL4

D8

D9

2 5

3 1 4 REL5

T5 D10

2 5

3 1 4 REL6

D11

2 5

3 1 4 REL7

D12

9V

9V

9V

9V

9V

9V

9V

R33 T8

2 5

3 1 4 REL8

D13 9V

C15

C16

C18

C17

C14

C13

C12

C11

C 2 NC 3 NO 1 DS1

C 2 NC 3 NO 1 DS2

C 2 NC 3 NO 1 DS3

C 2 NC 3 NO 1 DS4

C 2 NC 3 NO 1 DS5

C 2 NC 3 NO 1 DS6

C 2 NC 3 NO 1 DS7

C 2 NC 3 NO 1 DS8

CS1

CS2

CS3

CS4

CS5

CS6

CS7

CS8

CS1 CS2 CS3 CS4 CS5 CS6 CS7 CS8

11

6 - Nomenclature de la carte d’extension IO8-ELA+ Repère Désignation Valeur / Référence

Fonctions FP1, FP4, FP5 C6 Condensateur électrochimique sortie radial 1µF/16v R4, R6, R7 Résistance cms boîtier RC1206 10k R2, R3, R5 Résistance cms boîtier RC1206 1k R8, R9 Résistance cms boîtier RC1206 220 R1 Résistance cms boîtier RC1206 33k XTAL1 Quartz radial 4MHZ IC2 EEPROM DIL 8 93LC56A RS485 Bonier à vis RM 5.08 B2RM5.08 C10, C5, C7, C8, C9 Condensateur cms 100nF boîtier RC1206 100nF DEL1 Led 3mm LED IC5 Interface liaison RS485 LT1485 CN8 IC1 Microcontrôleur PIC16C57C-04I/P J1 Barrette sécable + cavalier 2.54 SWC6

Fonction FP2 R24, R25 Résistance cms boîtier RC1206 10k R22, R23 Résistance cms boîtier RC1206 1K R10, R11, R12, R13 Résistance cms boîtier RC1206 470 R14, R15, R16, R17 Résistance cms boîtier RC1206 470 R18, R19, R20, R21 Résistance cms boîtier RC1206 10k IN1, IN2, IN3, IN4 Bornier à vis RM 5.08 B2RM5.08 IN5, IN6, IN7, IN8 Bornier à vis RM 5.08 B2RM5.08 OC1, OC2 Quadruple opto-coupleur Dil 16 broche PC847A

Fonction FP3 C11, C12, C13, C14 Condensateur électrochimique radial 100µF/16v C15, C16, C17, C18 Condensateur électrochimique radial 100µF/16v D10, D11, D12 Diode de commutation CMS boîtier D1206 1N4148cms D13, D6, D7, D8, D9 Diode de commutation CMS boîtier D1206 1N4148cms REL1, REL2, REL3, REL4

Relais DC 9V ;1RT ; AC 7A/220V 1RTDC9V REL5, REL6, REL7, REL8

Relais DC 9V ;1RT ; AC 7A/220V 1RTDC9V T1, T2, T3, T4, Transistor commutation cms boîtier SOT29 6DW42 T5, T6, T7, T8 Transistor commutation cms boîtier SOT29 6DW42 R26, R27, R28, R29 Résistance cms boîtier RC1206 4K7 R30, R31, R32, R33 Résistance cms boîtier RC1206 4K7 BS1,BS2,BS3,BS4 Bornier à vis RM 5.08 CN1RT BS5,BS6,BS7,BS8 Bornier à vis RM 5.08 CN1RT

Fonction FA V1 Varistance (VDR) 07k35 L1 Inductance axiale 100µH C3, C4 Condensateur électrochimique radial 100µF/16V C2, C5 Condensateur cms 100nF boîtier RC1206 100nF D1 Diode de redressement 1N4001 D2, D3, D4, D5 Diode cms boîtier RC1206 1N4148 C1 Condensateur électrochimique radial 220µF/50V IC4 Régulateur positif boîtier To92 7805 IC3 Régulateur positif boîtier To220 7809 CN1/A Bornier à vis RM 5.08 CN2 RB1 Pont de diode 1A/100V W10M