Qu'est-ce qu'un PC embarqué ? Comment fonctionne-t-il dans les équipements industriels ?

Un PC embarqué est un ordinateur configuré pour fonctionner au sein d'une machine ou d'un système plus vaste. Il exécute les logiciels de l'équipement et prend en charge des tâches telles que les interfaces opérateur, la collecte de données, la communication entre appareils et le traitement local. Son processeur, sa mémoire, son espace de stockage et ses connexions sont choisis en fonction de ces tâches.

Vous pouvez en trouver un derrière l'écran tactile d'une machine d'emballage, à l'intérieur d'un terminal en libre-service ou dans une armoire destinée à la collecte de données de production. Il peut fonctionner sans écran, être connecté à un moniteur externe ou faire partie d'un PC à écran tactile intégré.

“Le terme ” embarqué » décrit le rôle de l'ordinateur. Il ne garantit pas en soi un refroidissement sans ventilateur, une conception étanche ou une température de fonctionnement particulière.

PC embarqué ou système embarqué : quelle est la différence ?

Un système embarqué désigne l'ensemble, au sens large, du matériel et des logiciels qui assurent des fonctions bien définies au sein d'un appareil. Il peut utiliser un microcontrôleur, un processeur dédié ou une plate-forme PC. Un PC embarqué constitue l'un des moyens d'assurer la puissance de calcul au sein de ce système.

Un contrôleur de capteur simple peut se contenter d'un microcontrôleur et d'un micrologiciel. Un terminal exécutant une application Windows, gérant des registres de production et se connectant à plusieurs périphériques peut nécessiter une plateforme PC. Les microcontrôleurs peuvent également exécuter des systèmes d'exploitation ; ce qui fait la différence, ce sont les besoins de l'application en matière de logiciel, de puissance de calcul, de mémoire et d'interfaces.

Quel est le rôle d'un PC embarqué à l'intérieur d'une machine ?

Prenons l'exemple d'une ligne d'emballage équipée d'un écran tactile pour l'opérateur, d'un lecteur de codes-barres, d'une imprimante d'étiquettes et d'un automate programmable (PLC). Le PC embarqué pourrait exécuter l'application d'interface et gérer les informations de production, tandis que le PLC se chargerait de la séquence de commande de la machine.

Tâche	Ce que le PC embarqué permet de faire
Interface opérateur	Afficher la tâche sélectionnée, le nombre d'unités produites et les alarmes du contrôleur
Communication entre appareils	Recevoir les données du code-barres et envoyer le contenu de l'étiquette à l'imprimante
Enregistrement des données	Enregistrer les numéros de lot, les horodatages et les résultats de production
Traitement local	Vérifier la cohérence des informations numérisées avec la commande en cours
Communication réseau	Échanger des données relatives aux tâches et à la production avec le système de l'usine

Par exemple, l'opérateur sélectionne une commande sur l'écran tactile. L'application PC charge les détails de la commande. Lorsqu'un code-barres est scanné, le logiciel le compare à cette commande. Une correspondance peut déclencher une demande d'impression et l'enregistrement d'un rapport de production ; une non-correspondance peut afficher un message d'erreur et bloquer l'impression de l'étiquette. Ces réactions dépendent de la logique programmée de l'application.

L'écran tactile sert à la saisie des données, l'ordinateur traite les informations et l'imprimante produit l'étiquette. Toute requête ayant une incidence sur le mouvement de la machine passe par l'interface de commande définie, les fonctions de sécurité étant gérées par le système de sécurité de la machine.

Un kiosque utilise une configuration similaire pour coordonner les entrées de l'utilisateur et les périphériques. Une passerelle de surveillance peut collecter des données sans écran, tandis qu'une station de vision traite localement les images provenant des caméras.

Comment les PC embarqués sont-ils intégrés aux équipements ?

L'ordinateur peut être fourni sous forme de carte, d'unité centrale encastrée ou d'élément d'un terminal tactile.

Disposition	Où cela s'intègre-t-il ?	Ce que le fabricant d'équipements doit vérifier
Ordinateur embarqué	À l'intérieur du boîtier de l'appareil	Support mécanique, alimentation électrique, refroidissement, câblage et validation complète du système
PC en boîtier fermé	Sur une surface de fixation appropriée, à l'intérieur ou à côté de la machine	Espace, dégagement pour le refroidissement, accès aux connecteurs et acheminement des câbles
PC à écran tactile industriel	Au poste de l'opérateur, avec écran et système informatique intégrés	Exigences relatives aux écrans, profondeur d'encastrement, niveau de protection et accès pour l'entretien

Avec l'intégration au niveau de la carte, c'est le fabricant de l'équipement qui est chargé du montage, de l'alimentation et du refroidissement. Un hôte encapsulé nécessite moins de montage, mais doit tout de même faire l'objet d'une validation après installation.

Un hôte autonome peut prendre en charge un écran existant ou fonctionner sans écran. Un PC à écran tactile est utile lorsque la machine nécessite une interface tactile locale au sein d'un même ensemble. Pour connaître en détail les avantages et les inconvénients, consultez notre Guide comparatif : Panel PC vs Box PC.

Comment définir les spécifications de votre PC embarqué

Commencez par le logiciel et la liste des périphériques connectés. Ensemble, ils permettent de déterminer les caractéristiques que l'ordinateur doit prendre en charge avant de choisir un processeur ou un boîtier.

Identifier le logiciel et la charge de travail

Le système d'exploitation, l'architecture du processeur et les pilotes pris en charge par l'application limitent les options matérielles. Un terminal destiné à afficher l'état d'une machine n'a pas les mêmes exigences qu'un autre chargé de traiter des images d'inspection.

Décrivez les tâches qui s'exécutent simultanément et définissez une exigence mesurable, telle que le temps de réponse de l'interface ou le débit d'inspection. Cela fournit au fournisseur un objectif de performance utile et définit une condition de réussite claire pour le test d'échantillonnage.

Répertorier tous les appareils connectés

Sur la ligne d'emballage, le scanner, l'imprimante, l'automate programmable et l'écran ont chacun leurs propres exigences. Le fait qu'un scanner apparaisse dans le système d'exploitation ne prouve pas que l'application reçoive et interprète correctement ses données.

Notez les modèles des appareils, les connexions et les pilotes requis. Les liaisons série nécessitent des normes électriques et des paramètres compatibles. Les protocoles de réseau industriels peuvent nécessiter du matériel, des logiciels ou des licences supplémentaires. L'isolation et la fixation des connecteurs doivent être adaptées aux conditions d'installation.

Décrivez l'installation

Même un ordinateur compact peut s'avérer difficile à installer une fois pris en compte les connecteurs et les coudes des câbles. Un schéma doit indiquer la position de montage, l'accès aux connecteurs et l'espace disponible autour des surfaces de refroidissement.

Tenez compte de la température prévue au niveau de l'appareil installé, en tenant compte des sources de chaleur à proximité. Identifiez également les pièces exposées à la poussière, aux brouillards d'huile ou à l'eau. Une armoire protégée et un panneau de commande exposé imposent des exigences différentes au boîtier de l'ordinateur.

Définir le comportement en matière d'alimentation et de récupération

L'approvisionnement disponible détermine la plage d'entrée requise, mais la reprise du fonctionnement mérite tout autant d'attention. Une fois le courant rétabli, il se peut que le terminal d'emballage doive recharger la tâche appropriée et se reconnecter à l'imprimante avant que le travail ne reprenne.

Le simple fait que le système démarre automatiquement ne suffit pas à prouver que la reprise est terminée. Définissez le comportement requis de l'application et examinez comment les enregistrements en cours d'écriture au moment d'une interruption seront protégés, notamment en déterminant si une alimentation de secours est nécessaire.

Plan de service et commandes récurrentes

Un ordinateur de remplacement n'est utile que si le technicien est en mesure de restaurer les applications, les paramètres et les licences. Mettez en place une procédure d'intervention et définissez les responsabilités en matière de mises à jour logicielles et d'accès à distance.

Pour les commandes récurrentes, convenez de la configuration fournie et de la manière dont les modifications matérielles seront communiquées. Le remplacement d’un processeur ou d’une carte mère peut nécessiter une vérification des pilotes et de nouveaux tests des applications, même si le boîtier semble identique.

Éléments à vérifier avant le déploiement

Testez l'échantillon proposé avec le logiciel et les périphériques réels dans le cadre de l'installation prévue, en veillant à ce que les capots et les portes de l'armoire soient dans leur position normale. Prévoyez la charge de travail la plus intense attendue ainsi que les températures de fonctionnement correspondantes.

Vérifiez que :

• L'interface et les tâches de traitement répondent aux exigences de performance convenues en cas de charge simultanée.
• Les appareils connectés restent disponibles tout au long des cycles de production.
• Une fois que le système a atteint sa température de fonctionnement, les températures restent dans les limites prévues.
• L'application et les périphériques se remettent en marche comme prévu après les tests d'interruption convenus.
• Une unité de remplacement peut être remise en état en suivant la procédure d'entretien décrite dans la documentation.

Enregistrez les conditions de test, les résultats, les informations relatives au matériel et les versions logicielles afin de pouvoir vérifier les commandes ultérieures et les mises à jour logicielles.

Questions fréquemment posées

Un PC embarqué peut-il remplacer un automate programmable ?

Certaines plateformes prennent en charge la commande depuis un PC, mais leur remplacement nécessite un logiciel de commande adapté, des E/S, des performances en matière de synchronisation et une gestion des défaillances. Une simple application d'interface ne saurait se substituer à un système de commande de machine ou à un système de sécurité validé.

Un PC embarqué peut-il fonctionner sous Windows ou Linux ?

C'est possible dans de nombreux cas, en fonction de la plate-forme du processeur et de la prise en charge disponible. Vérifiez la version exacte du système d'exploitation, les pilotes et la compatibilité des applications pour la configuration envisagée avant de passer commande.

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