Qu’est-ce qu’un module entrées-sorties ?

Dans tout système numérique et informatique, on parle d’entrées/sorties pour indiquer les flux d’informations qui circulent entre les périphériques et le système central de traitement. Ce système central peut être un microprocesseur, un processeur ou un contrôleur d’automate.

Sur nos PC, les éléments d’entrées et de sorties sont facilement identifiables. Les entrées peuvent être le clavier, la souris, le lecteur DVD-ROM ou encore la manette de jeu. Les sorties les plus connues sont l’écran et l’imprimante. Dans de nombreux cas, les périphériques sont à la fois des points d’entrée et de sortie, car ils envoient des données en même temps qu’ils en reçoivent. C’est le cas des disques durs, des écrans tactiles et des cartes réseau. La communication entre les composants doit se faire dans un même langage pour garantir le bon fonctionnement de l’ensemble. Le rôle d’harmonisation des données incombe au système d’exploitation.

Pour un bâtiment intelligent (smart building) basé sur la mise en place d’un système automatisé, les unités d’entrées-sorties sont bien distinctes. On distingue toujours les entrées (capteurs, détecteurs, interrupteurs…) et les sorties (actionneurs, appareils…), mais il n’existe pas forcément une unité centrale pour gérer le flux d’informations qui circulent entre les terminaux.

Dans le domaine de la gestion technique du bâtiment, un module d’entrée-sortie est un dispositif chargé de connecter des capteurs et des actionneurs aux concentrateurs pour détecter différents paramètres tels que l’humidité, le CO2, le débit ou encore la température. Il permet de recueillir des données et de les transmettre à un automate programmable afin d’être traitées par une logique d’automatismes et ainsi piloter une multitude d’actionneurs.

Les modules entrées-sorties s’adaptent à différents types de capteurs et d’actionneurs, ce qui simplifient leur intégration dans les automates programmables. Certains modules d’entrées-sorties sont équipés de fonctionnalités d’automatismes et permettent ainsi de réduire la charge de traitement au niveau des contrôleurs.

Module d’entrées-sorties : possibilité d’associer des installations analogiques et numériques

De nombreux actionneurs et appareils utilisent encore la technologie analogique pour des raisons de coût et de fiabilité. D’autres installations sont numériques et proposent des fonctionnalités plus avancées. Les modèles de modules d’entrées-sorties que l’on trouve aujourd’hui sur le marché permettent une utilisation simultanée des deux types de terminaux.

À la différence des ordinateurs, les modules d’entrées-sorties ont l’immense avantage d’être compacts. On peut ainsi les placer dans un espace exigu tout en bénéficiant de leur capacité de mise en relation des composants du système automatisé. En règle générale, on peut les installer dans les coffrets et les armoires électriques en utilisant les rails DIN, également appelés rails oméga. En fonction de l’évolution de la configuration du système automatisé, il est facile de les changer de place.

Les différentes caractéristiques d’un module d’entrées-sorties

Plusieurs critères sont à considérer au moment de choisir les modules d’entrées-sorties à installer au sein d’un bâtiment intelligent. Ci-après, vous découvrirez les principales caractéristiques d’un module.

Le protocole de communication

Pour garantir une communication effective entre les installations d’entrée et de sortie, il faut adopter un protocole commun. Il existe aujourd’hui des dizaines de normes en vigueur, mais ce sont les protocoles gratuits qui sont les plus couramment utilisés, à savoir Modbus, BACnet, KNX. Le protocole sous licence LonWorks connaît également un grand succès grâce à sa facilité d’implantation. À chaque protocole correspond des prises spécifiques.

Certains modèles de modules sont compatibles avec plusieurs protocoles de communication. Ils disposent donc de plusieurs types de branchements. Néanmoins, il faut que tous les éléments au sein du système communiquent sur une même norme de communication. Pour connecter des terminaux E/S de protocole différent, il faut utiliser une passerelle.

Le nombre d’entrées et de sorties analogiques et digitaux

Le choix d’un module d’entrées-sorties dépend en partie du nombre de branchements analogiques et digitaux possibles. Tout dépendra alors de la configuration du système automatisé mis en place au sein du bâtiment intelligent.

On distingue deux types d’entrées et de sorties : analogique et digitaux. En entrée, il existe des branchements dits universels qui acceptent autant les signaux analogiques et digitaux. En revanche, les sorties sont soit analogiques, soit digitaux. Sur les modèles les plus gros, on peut trouver jusqu’à une trentaine d’entrées et de sorties.

Sur les modèles de gamme supérieure, la connexion des éléments digitaux et analogiques se fait au moyen de borniers qui peuvent être facilement détachés. Le branchement des fils s’effectue alors en toute simplicité, notamment si le dispositif est muni de plusieurs dizaines d’entrées/sorties.

L’interface de configuration

La rapidité de configuration est un critère-clé dans le choix d’un module d’entrées-sorties. On trouve le DIP Switch qui a l’avantage d’être facile à mettre en œuvre. Le dispositif peut également intégrer un  port COM ou une prise USB pour la mise à jour du microgiciel et/ou pour le paramétrage des automatismes.

Certains modules d’entrées-sorties ont une interface TCP-IP qui leur permet d’être pilotés à distance. C’est particulièrement utile pour les installations de grande dimension afin d’effectuer la programmation et le paramétrage des automatismes depuis un moniteur de contrôle centralisé.

Les réponses à vos questions sur les modules d’entrées-sorties