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Explorer les E/S locales, distantes et distribuées Dec 03, 2022
Les contrôleurs d'automatisation de processus et d'usine se connectent aux capteurs, instruments, vannes et autres équipements via des cartes d'entrée/sortie (E/S) ou des racks qui sont soit colocalisés dans la même armoire (local) au niveau du contrôleur/CPU, soit installés plus loin (à distance) . La définition de la différence entre les E/S locales et distantes est simple, mais les différences de définition entre les E/S distantes et les E/S distribuées peuvent avoir leurs nuances et sont davantage confondues par les définitions ou les supports marketing de chaque fournisseur, tout comme de nombreux fournisseurs d'automatisation préfèrent un nom comme contrôleur d'automatisation de processus (PAC) sur contrôleur logique programmable (PLC).

Le type d'E/S le plus utilisé est l'E/S locale. Il provient le plus souvent du même fournisseur que le contrôleur/CPU, car il est généralement directement connecté au contrôleur/CPU par des racks ou des cages intégrés qui contiennent des cartes d'E/S à 4, 8, 16 ou 32 points. Certains racks d'extension d'E / S locaux, ou briques, comme on les appelle souvent, peuvent être séparés du processeur principal et connectés via un bus numérique ou une autoroute via des câbles à paire torsadée ou des câbles Ethernet, bien qu'installés dans la même armoire physique. Étant donné que les E/S locales sont généralement destinées à être installées dans le même boîtier que le contrôleur/CPU, les caractéristiques opérationnelles environnementales et les approbations de zone dangereuse ne sont pas aussi robustes que les E/S installées à distance.


Caractéristiques des E/S déportées

Next comes the challenge of outlining the different characteristics between remote I/O and distributed I/O, especially since many vendors refer to them interchangeably. If we use history and release to market timelines as a basis, remote I/O was first and thus less flexible, capable and smart as compared to later released distributed I/O. Initially, remote I/O was nothing more than local I/O reconfigured and housed to be remotely installed from its corresponding controller/CPU

La communication n'était plus le long d'un fond de panier, mais désormais conçue pour convertir ses signaux d'E / S analogiques connectés en un format numérique qui était retransmis au contrôleur hôte via des bus ou des autoroutes propriétaires. Les E/S déportées ont une portée limitée et ne contiennent pas d'UC ou de processeur complexes ou avancés pour gérer les mathématiques, le contrôle complexe et la communication d'égal à égal avec d'autres modules d'E/S déportés, ou permettre la connexion d'E/S supplémentaires modules. Bien que les caractéristiques opérationnelles et les approbations dangereuses dépassent celles de la plupart des produits d'E/S locales, il est encore un peu plus limité que son cousin avancé, les E/S distribuées.

Caractéristiques des E/S distribuées Les E/S distribuées exploitent toutes les capacités des E/S distantes et plus encore. Il est probable, mais impossible à déterminer, que les E/S distribuées tirent leur nom de « contrôle distribué ». Comme son nom l'indique, les E/S distribuées sont un équipement plus complexe qui peut être distribué dans une usine de traitement ou une installation d'automatisation sans se soucier d'une communication continue avec son contrôleur hôte/CPU. En effet, la plupart des produits d'E/S distribués contiennent un processeur avancé et souvent un système d'exploitation en temps réel qui permet un contrôle et une surveillance localisés, ainsi que plusieurs autres fonctionnalités.

Étant donné que les E/S distribuées (Figure 2) sont conçues pour exister de manière autonome, elles peuvent constituer un choix privilégié d'E/S déportées en raison de leur capacité à être redondantes ou tolérantes aux pannes en cas de perte de communication avec un contrôleur/processeur principal. De plus, les E/S distribuées et leurs capacités avancées peuvent partager des signaux entre d'autres systèmes d'E/S distribuées homologues du même fournisseur ou d'autres fournisseurs utilisant des protocoles industriels ouverts ou normalisés tels que MODBUS RTU. Conçues pour être utilisées pour des installations à distance, les E/S distribuées permettent généralement une installation dans des environnements d'exploitation plus difficiles et ont souvent un minimum de Classe I, Div. 2/Zone 2 approbations et portent parfois des approbations Zone 0/1.

Avec ses diverses capacités, les E/S distribuées peuvent être bien adaptées non seulement pour être un contrôleur local et un périphérique d'E/S, mais elles peuvent également avoir des capacités intégrées supplémentaires pour prendre en charge les communications d'égal à égal, les fonctions de passerelle telles que HART vers la conversion MODBUS RTU ou MODBUS/TCP, les serveurs Web intégrés pour faciliter la visualisation des données de processus en temps réel avec un navigateur Web standard, l'enregistrement des données et même les capacités de l'Internet industriel des objets (IIoT) ou de l'industrie 4.0 utilisant le transport de télémétrie par file d'attente de messages (MQTT ) pour des connexions transparentes aux services cloud comme Amazon Web Services (AWS) ou Microsoft Azure.

Regarder vers l'avant
Les progrès récents en matière de télémétrie sans fil sécurisée à spectre étalé, longue portée et maillé ont en outre permis aux produits d'E/S de fournir des solutions autrefois considérées comme impossibles. WirelessHART, ISA 100 et de nombreuses solutions propriétaires à courte et longue portée sans licence sont désormais intégrées en option directement dans le produit d'E/S lui-même, générant une toute nouvelle catégorie de solutions d'E/S distantes ou distribuées.

Quel que soit leur type, les produits d'E/S ont évolué à une vitesse incroyable au cours de la dernière décennie. À tel point que plusieurs des différenciateurs mentionnés ci-dessus ont brouillé les lignes autrefois définies qui les séparaient. Pour l'utilisateur, il est impératif que la solution et l'offre technologique de chaque fournisseur soient soigneusement examinées pour garantir la conformité fonctionnelle, opérationnelle et de conception.

Cette fonctionnalité est apparue à l'origine dans InTech Focus: Control Systems 2022, l'ebook InTech Focus de septembre 2022.


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