En matière de signaux industriels, les personnes travaillant dans ce secteur depuis longtemps connaissent probablement les termes «  signaux analogiques  » et «  signaux de commutation  ». Ces deux types de signaux ont permis de résoudre la plupart des problèmes de transmission de signaux industriels dans les systèmes d'automatisation actuels. Examinons aujourd'hui de plus près leurs caractéristiques et leurs applications.

Signaux analogiques

Commençons par expliquer ce que sont les signaux analogiques, en commençant par leur concept de base. Les signaux analogiques sont des grandeurs physiques continues, généralement représentées par la tension ou le courant. La plupart des signaux collectés par les capteurs sont des signaux analogiques, qui varient continuellement. Par exemple, les signaux des capteurs de température et d'humidité ou des capteurs de lumière sont continus et peuvent être classés comme des signaux analogiques.

Signaux de commutation

Un autre type de signal est celui des signaux de commutation. La principale différence avec les signaux analogiques réside dans leur caractère discret, composé de seulement deux états : « marche » et « arrêt » (ou « fermé » et « ouvert »). Ces signaux peuvent être subdivisés en deux types : actifs (contact humide) et passifs (contact sec). Par exemple, les interrupteurs de fin de course et les interrupteurs à flotteur sont généralement des capteurs de commutation. Les capteurs à contact humide sont généralement polarisés, tandis que les capteurs à contact sec ne nécessitent pas de considération de polarité.

La Commission électrotechnique internationale (CEI) a établi des plages normalisées pour les signaux des systèmes de contrôle de processus : signaux de courant entre 4 mA et 20 mA (CC) et signaux de tension entre 1 V et 5 V (CC). Les capteurs conformes à cette norme sont appelés transmetteurs.

Généralement, les capteurs émettent des signaux de courant ou de tension. Cependant, ces signaux peuvent être sujets à des interférences lors de leur transmission, ce qui affecte la transmission longue distance et le traitement par les dispositifs de contrôle. C'est là que les modules d'E/S distants entrent en jeu.

Le rôle des modules d'E/S distants

L'utilisation de modules d'E/S distants réduit non seulement l'atténuation du signal, mais permet également d'économiser sur les investissements en équipement et les coûts de câblage.

Les capteurs collectent des signaux et convertissent diverses grandeurs physiques (température, humidité, etc.) en un signal de courant continu de 4 mA à 20 mA. Ces signaux peuvent ensuite être directement collectés par des modules d'E/S distants, qui transmettent les données via le protocole ModBus standardisé. Cela crée un protocole de communication unifié pour la transmission des signaux.

Dans la plupart des cas, les modules de collecte à distance série convertissent généralement les signaux 4 mA à 20 mA (CC) au protocole ModBus RTU, tandis que les modules de collecte à distance Ethernet convertissent les signaux au protocole ModBus TCP.

Systèmes de contrôle industriel à distance

Dans les systèmes de contrôle industriel, les modules d'E/S distants collectent les données des capteurs et les convertissent au protocole ModBus. Cela permet la transmission longue distance de données via des interfaces série ou Ethernet. Les périphériques Ethernet peuvent être directement connectés à des commutateurs ou des routeurs pour former un réseau local (LAN), permettant ainsi le téléchargement des données vers le cloud pour une surveillance à distance. C'est le fondement de l'Internet industriel des objets (IIoT).

Grâce à des dispositifs tels que des automates programmables industriels (API), des IHM ou des ordinateurs industriels, le contrôle automatisé des équipements est possible. L'intégration de ces systèmes permet une collecte, un traitement et un contrôle efficaces des données, contribuant ainsi au développement de l'automatisation industrielle et des technologies IoT.