Modules d'E/S déportés : fonctionnement, avantages, applications et réseaux de communication

Les modules d'E/S déportés (dit aussi "distant" ou "décentralisé") se composent généralement de deux parties : un module d'entrée qui collecte les signaux des capteurs et un module de sortie qui contrôle les actionneurs.

Les signaux sont transmis entre ces deux parties à travers un réseau de communication qui peut être filaire (Ethernet, Profibus, Modbus, etc.) ou sans fil (Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, etc.). Les signaux sont généralement convertis en un format numérique avant d'être transmis à l'API.

L'API (automate programmable industriel), à son tour, utilise ces signaux pour contrôler les processus industriels.

Un module d'entrée/sortie déporté complet est composé :

• Une tête de station qui agit comme une interface entre les périphériques d'E/S et le réseau de communication du système.
• Des bornes d'entrées digitales qui permettent au dispositif de recevoir des signaux binaires (0/1) provenant de capteurs, de commutateurs ou d'autres dispositifs d'entrée. Ces signaux peuvent être utilisés pour détecter l'état d'un système, tel que l'ouverture ou la fermeture d'une porte ou d'un interrupteur, ou pour mesurer des paramètres tels que la température ou la pression.
• Des bornes de sorties digitales qui permettent à un dispositif de contrôle de générer des signaux binaires (0/1) qui sont envoyés à des actionneurs tels que des relais, des vannes ou des moteurs. Ces signaux sont utilisés pour contrôler le fonctionnement des systèmes en activant ou en désactivant des composants spécifiques en fonction de l'état du système.
• Des bornes d'entrées analogiques qui permettent de mesurer des signaux électriques analogiques, tels que des tensions ou des courants, provenant de capteurs physiques.
• Des bornes de sorties analogiques qui transmettent des signaux électriques analogiques à des actionneurs, tels que des moteurs ou des vannes.
• Des modules spéciaux : qui peuvent prendre différentes formes en fonction du type de système d'E/S déporté utilisé. Ils ont généralement pour fonction de traiter et de contrôler les signaux électroniques qui circulent entre les différents composants du système. Les modules spéciaux peuvent également effectuer d'autres tâches, comme la conversion de signaux analogiques en signaux numériques, le traitement des données d'E/S en temps réel, la gestion des erreurs, etc.
• Des modules d'alimentation et des accessoires complémentaires.

Les modules d'E/S déportés présentent plusieurs avantages pour les applications industrielles, notamment :

• Extension de la portée : les modules d'E/S déportés permettent de connecter des capteurs et des actionneurs éloignés de l'API.
• Ultra robuste : les modules d'E/S déportés peuvent être installés dans des environnements hostiles, tels que des zones à risques, des zones explosives ou des zones à haute température, sans compromettre la sécurité des opérateurs.
• Grande compatibilité : les modules d'E/S déportés sont compatibles avec différents types de réseaux de communication, ce qui permet une grande flexibilité pour le choix de la solution de communication adaptée aux besoins de l'application.
• Installation simplifiée : les modules d'E/S déportés sont généralement plus faciles à installer que les systèmes câblés traditionnels, ce qui permet de réduire les temps d'arrêt et les coûts associés.

Les modules d'E/S déportés sont largement utilisés dans les applications industrielles, notamment dans les industries chimiques, pétrochimiques, pharmaceutiques, de l'eau et des eaux usées, de l'énergie et de l'automobile. Voici quelques exemples d'applications courantes :

• Les capteurs de température, d'humidité et de pression peuvent être connectés à des modules d'E/S déportés pour surveiller les conditions environnementales dans une usine.
• Les actionneurs pneumatiques et hydrauliques peuvent être contrôlés à distance à travers des modules d'E/S déportés, ce qui permet une automatisation plus efficace des processus industriels.
• Les modules d'E/S déportés peuvent être utilisés pour surveiller les équipements de production, tels que les pompes, les compresseurs et les moteurs électriques, et prévenir les pannes.

Les modules d'E/S déportés peuvent être connectés à différents types de réseaux de communication, selon les besoins de l'application. Exemples les plus courant :

• Profibus : c'est un protocole de communication de terrain largement utilisé dans l'automatisation industrielle. Il permet de connecter des équipements de terrain tels que des capteurs, des actionneurs et des automates programmables.
• DeviceNet : c'est un autre protocole de communication de terrain couramment utilisé dans l'automatisation industrielle. Il est utilisé pour connecter des équipements tels que des capteurs, des actionneurs et des dispositifs d'E/S.
• Modbus : c'est un protocole de communication de terrain qui permet de connecter des équipements de terrain tels que des capteurs, des actionneurs et des automates programmables.
• Ethernet industriel : c'est une technologie de communication de terrain basée sur le protocole TCP/IP. Elle permet de connecter des équipements de terrain tels que des capteurs, des actionneurs et des dispositifs d'E/S.

Ces différents systèmes de communication de terrain offrent des performances, des fonctionnalités et des capacités différentes pour répondre aux besoins de diverses applications d'automatisation industrielle. Ils permettent de déporter les E/S de l'API ou du contrôleur vers les équipements de terrain, ce qui facilite l'installation, la maintenance et la mise à jour des systèmes d'automatisation.

Codesys est un environnement de développement intégré (IDE) pour la programmation de contrôleurs programmables (PLC) utilisé dans l'automatisation industrielle. Il est capable de communiquer avec des modules d'E/S déportés à l'aide de différents protocoles de communication.

Pour utiliser Codesys avec des modules d'E/S déportés, vous devez d'abord configurer la communication entre le contrôleur PLC et les modules d'E/S déportés. Les étapes exactes de la configuration dépendront du type de module d'E/S que vous utilisez et du protocole de communication que vous avez choisi. En général, vous devrez configurer les paramètres de communication tels que l'adresse IP, le port, le débit de transmission, etc.

Une fois que la communication est établie, vous pouvez créer un projet Codesys et ajouter les modules d'E/S déportés en tant que périphériques à votre projet. Vous pouvez ensuite programmer les entrées et les sorties des modules d'E/S déportés dans votre programme Codesys en utilisant les bibliothèques de fonctions appropriées pour le protocole de communication que vous avez choisi.

Il existe plusieurs protocoles de communication populaires pour les modules d'E/S déportés, notamment Modbus, Ethernet/IP, Profibus, Profinet, etc. Les bibliothèques de fonctions Codesys prennent en charge la plupart de ces protocoles de communication, vous devriez donc être en mesure de trouver une bibliothèque appropriée pour votre application.

Les modules d'E/S déportés sont des composants essentiels dans de nombreux systèmes de contrôle et d'automatisation industrielle.

Leur utilisation présente de nombreux avantages, notamment en termes de réduction des coûts de câblage, de modularité et de facilité d'installation et de maintenance.

En comprenant leur fonctionnement et en connaissant les applications dans lesquelles ils peuvent être utilisés, il est possible de choisir les modules d'E/S déportés les plus adaptés à ses besoins et ainsi améliorer l'efficacité et la fiabilité de ses systèmes de contrôle.