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Choisir un automate ou un ordinateur
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La page d'information générale sur les automates programmables industriels (API ou PLC) se trouve ici.

Choisir un automate ou un ordinateur
pour la commande du chauffage central

Un premier choix à faire quand on réalise son installation de commande du chauffage, c'est de décider si on va travailler avec un API ou un ordinateur classique. Un API est à première vue une alternative interessante: un tel système consomme très peu car il effectue une seule tache bien spécifique de façon totalement autonome.

Avantages d'un API au lieu d'un ordinateur

Un API semble à première vue idéal pour commander le chauffage central, qui est une application relativement complexe. Un API démarre automatiquement en quelques secondes et dispose de toutes les instructions pour lire les entrées et commander les sorties.

Il est plus simple de réaliser des entrées/sorties isolées: plusieurs cartes sont isolées d'office. Cela perment non seulement une plus grande liberté dans la réalisation de la partie électrique et électronique, mais fait en plus que les parasites ne pénètrent pas dans la partie processeur et ne peuvent pas influencer l'exécution du logiciel.

Un API est adapté à la tache et dispose d'instructions qu'on ne retrouve pas dans un ordinateur classique (fonction "chien de garde"). Les conditions d'erreur (par exemple fil brisé) sont taitées par une routine séparée qui permet d'effectuer des fonctions de sauvegarde.

Un API a une longue durée de vie, même dans des armoires industrielles. Il n'y a pas de refroidissement forcé et les modules ne recoivent pas de la poussière ou de l'humidité ambiante.

Si tu est en mesure de commander ton installation de chauffage avec un API? tu es sûr de trouver rapidement du travail, car de tels techniciens spécialisés sont fort recherchés.

Inconvénients d'un API pour la commande d'un chauffage

Un API est cher pour un projet individuel, et une installation de chauffage est par définition individuelle. Ce n'est que dans la climatisation de grands ensembles que les frais d'achat peuvent être compensés par les économies d'énergie.

Le logiciel pour réaliser les programmes doit être acheté et il est fort cher. On trouve des versions piratées sur le net, mais ici on risque que le logiciel soit infecté par un virus.

Les différents modules doivent être achetés. Une configuration simple ne suffit plus dès qu'il faut réguler (et non pas seulement commander).

Il faut apprendre la langue de programmation et l'interface de programmation. La langue de programmation dépend de la marque d'API utilisée. Cette langue n'est pas utilisée hors du monde des API. Il n'y a que les systèmes les plus chers qui peuvent être programmés avec une langue de programmation plus évoluée comme pascal.

Il faut souvent une carte d'interface pour pouvoir communiquer avec l'API. L'ordinateur utilisé pour la programmation doit être compatible avec la carte d'interface. Une communication sérielle est parfois possible, mais elle ne permet que le transfert du programme de l'ordinateur de programmation vers l'automate. Pour tester le système en fonctionnement, il faut un interface pus rapide.

Il faut un écran pour la visualisation des paramètres: pourquoi ne pas directement se passer d'un API et programmer directement l'ordinateur?

Les modules d'interface pour commande directe par ordinateur se trouvent facilement en kit à monter soi-même (moins cher). Il est de plus possible de modifier le module (remplacement d'une sortie par transistor par une sortie par relais statique). La programmation directe sur l'ordinateur est souvent plus simple (surtout si tu sais déjà programmer). Il n'y a que les instructions spécifiques qui manquent, et celles-ci sont souvent fournies sous forme d'un DLL. L'appel d'un DLL est une fonction que tout programmeur doit connaitre.

Commande du chauffage central

La commande du chauffage central, même pour une maison individuelle est un processus complexe si on veut réaliser des économies d'énergie. Il ne faut pas seulement commander, mais également réguler.

    Le logiciel de commande du chauffage (source) fait environ 75k.


    Le calcul de la demande en chaleur fait appel à des fonctions complexes

  • Il faut tout d'abord disposer d'une série d'entrées analogiques (température dans les chambres, température de l'eau dans la chaudière, température extérieure,... La température extérieure est nécessaire pour mieux réguler la température intérieure (dépertitions plus ou moins importantes).

    Un API peut directement lire un capteur industriel tel un Pt100 ou Pt1000, mais un API avec plusieurs entrées analogiques est fort cher.

  • L'API doit avaoir des entrées binaires, ce sont par exemple des boutons-poussoirs pour sélectionner des fonctions "ici un degré de plus", "chauffage en mode veille", etc. Le nombre de fonctions à programmer varie d'une situation à l'autre (par exemple travail en équipe nécessitant un horaire de chauffe très variable).

    Le nombre d'entrées binaires peut être limité par une mlatrice de diodes: à chaque bouton enfoncé correspond deux entrées positives. Avec 8 entrées, on peut ainsi définir 28 boutons-poussoirs (fonctions). Le système peut effectuer un test: à chaque bouton enfoncé correspond exactement deux entrées hautes, autrement il y a bris de cable.

  • L'API doit avoir des sorties numériques pour commander des relais statiques: ouverture des vannes des radiateurs, commande du circulateur, mise en route du bruleur. La commande du circulateur peut se faire en utilisant deux ou 3 lignes de sorties pour moduler la puissance: 000=0%, 001=25%, 010=40%, 011=55%, 100=70%, 101=85%, 111=100%.

  • Un réglage PID est nécessaire sur toutes les entrées analogiques: les thermomètres réagissent relativement lentement, et quand ils transmettent une température donnée, la température effective est déjà plus haute. Il est également possible de réaliser la fonction de différentiation par un circuit électronique, l'API reçevant alors une tension corrigée entre 0 et 10V au lieu d'une valeur de résistance Pt1000.

  • Et finalement, nous avons besoin d'un tableau des températures par local à chauffer. Il faut un cycle hebdomadaire avec une possibilité de modifier le tableau: "demain on ne travaille pas". Je travaille avec des blocs de 10 minutes, mais il est également possible d etravailler avec des blocs de 30 minutes si la mémoire manque.
On ne trouve pas tellement de systèmes complexes dans l'industrie: on utilise principalement des systèmes linéaires (bande transporteuse). L'API sert principalement à réaliser une mise en route correcte (démarrage des moteurs dans le bon ordre), un arrêt en cas de condition d'erreur. Pour la commande de robots manufacturiers, il existe des API spécialisés qui ont un temps de réponse très court et permet un positionnement exact des pières à travailler. L'API principal se limite à commander la mise en route et l'arrêt de l'API spécifique.

Mon logiciel de commande fait environ 75k (avec les routines auxiliaires, mais sans l'interface web). Le logiciel fait un appel constant aux routines windows (appel des dll), routines qu'il ne faut donc plus programmer soi-même. Ce même programme écrit pour le PLC, quelle grandeur aurait-il?

Human Machine Interface

J'utilise un écran LCD qui est commandé par liaison sérielle (RS-232). L'écran se comporte comme une imprimante et affiche les symboles et interprètes les codes de mise en page.

Le logiciel de l'écran est rudimentaire et le nombre de polices d'écriture est très limité (l'écran est en fait une imprimante DOS). Ce n'est pas un problème, l'écran étant employé pour indiquer les températures actuelles et demandées, ainsi que le statut du système (par exemple: jour férié avec programme normal).

Une ligne est disponible pour les touches programmables. La commande du système se fait à partir de ces touches, ainsi que des touches de fonction dans les différents locaux ("ici un degré de plus/de moins"). Les touches ne sont pas connectées à l'écran (cela existe), mais sont branchées via une matrice à diodes, ce qui me permet d'avoir 28 boutons et de n'utiliser que 8 lignes binaires entrantes de la carte Velleman K8000.

La plupart des automates programmables industriels n'ont plus d'interface sériel, les fabricants préférant promouvoir leur système propre qui est bien plus cher.

L'écran tactile est onéreux pour un utilisateur qui veut commander son chauffage central. Un écran n'est pas vraiment nécessaire, mais alors vous manquez un afficheur des températures. Un écran tactile est interessant quand il faut pouvoir modifier simplement un grand nombre de paramètres

Il faut pouvoir modifier tellement de paramètres de l'installation de chauffage (programmation du jour et de la semaine avec override) qu'un interface clus ou moins complexe est nécessaire. Cela rend l'utilisation d'un automate fort cher.

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