Automate programmable Industriel (API) ou système embarqué : Comment choisir ?

Avez-vous déjà dîné dans un restaurant étoilé ? Si c'est le cas, vous avez probablement déboursé une coquette somme pour cette expérience culinaire. Ceci dit, si la gastronomie est votre passion et que vous avez savouré chaque instant, cet argent a été bien dépensé. À l'inverse, il est ridicule de payer 20 € pour un sandwich dans un restaurant sans attrait particulier. Dans ce cas, vous feriez mieux d'investir cet argent dans des cours de cuisine pour tenter de devenir chef.

En tant que concepteur d'électronique, j'ai dû opérer un choix similaire entre les automates programmables industriels (API) et les systèmes embarqués. En effet, on peut remplacer les API par des systèmes embarqués pour réduire les coûts de manière significative. Ceci dit, comme dans le cas où un repas gastronomique vaut chaque euro dépensé, j'ai découvert que l'option la plus chère (l'API) est parfois la plus sensée.

Définition : qu’est-ce qu’un Automate Programmable Industriel, à quoi ça sert et comment ça fonctionne ?

Un automate programmable est un ordinateur industriel spécialisé. Il est programmé pour contrôler les signaux d’entrée (numériques ou analogiques), effectuer des opérations logiques et envoyer des signaux de sortie spécifiques. 

Grâce à leur réputation de solidité, les automates programmables sont couramment utilisés dans les environnements industriels extrêmes, ou dans le cadre d'applications qui ne tolèrent aucun échec.

Les automates programmables sont appréciés pour leur structure modulaire. Un simple branchement suffit à les installer. Ils sont essentiellement constitués d'un processeur central (CPU), d'une alimentation et de modules entrée/sortie (I/O). Programmer ces automates est moins compliqué que de coder un microcontrôleur. 

En effet, les automates fonctionnent sur la base d'un diagramme en échelle, d'un schéma fonctionnel à blocs, et de texte structuré sur le logiciel fourni par le fabricant.

Les API ont de multiples applications industrielles. On les place souvent sur les lignes de production, les feux de circulation, les escalators et les systèmes de ventilation. Ils sont capables de manipuler des données de base, et sont compatibles avec divers protocoles de communication tels que Modbus et DeviceNet. Leurs caractéristiques en font un composant incontournable des systèmes de contrôle automatisé.

API vs Système embarqué: Un branchement suffit pour installer un API.

Pourquoi les systèmes embarqués remplacent-ils parfois les Automates Programmables Industriels (API) ?

En général, un système embarqué est composé d'ensembles hardware et software dédiés, qui travaillent de concert pour offrir des fonctionnalités spécifiques en fonction des applications. Du point de vue de la conception électronique, il se compose d'un microcontrôleur (MCU), de puces mémoire, de circuits de gestion de l'alimentation, de modules de communication et de fonctionnalités entrée/sortie.

À première vue, rien de bien différent d'un API. Pourtant, il existe des différences marquées entre les deux systèmes.

API vs système embarqué : la configuration

Les API ont la réputation d'être modulaires et faciles à remplacer en cas de défaillance d'un module spécifique. Quant aux systèmes embarqués, ils sont souvent conçus sur la base d'une seule carte, ce qui induit des coûts moins élevés.

La programmation des API est plus rapide

La programmation des API est généralement plus rapide, dans la mesure où leurs diagrammes en échelle sont faciles à comprendre. À l'inverse, les systèmes embarqués sont codés à l'aide de langages de programmation complexes, tels que le C, ce qui rend leur micrologiciel plus long à écrire.

Le coût est en faveur des systèmes embarqués

On sait que les automates programmables sont chers, tout particulièrement s'ils proviennent de fabricants réputés. En revanche, un système embarqué a un coût de production unitaire très faible.

Automates Programmables Industriels et systèmes embarqués sont-ils interchangeables ?

Malgré ces différences en matière de hardware intégré et de méthodes de programmation, un système embarqué peut aisément reproduire les fonctions d'un API.

Au cours de ma carrière freelance, j’ai aidé des clients de secteurs divers à remplacer des automates programmables industriels par des systèmes embarqués. Je réalisais cette opération pour des raisons strictement économiques. 

Dans certaines applications, un système embarqué ne coûte que l'équivalent de 20 % d'un API de marque. En termes commerciaux, cela permet d'obtenir une marge plus saine tout en conservant les mêmes fonctionnalités.

API vs Système embarqué: L'assistance technique est essentielle, que vous choisissiez un API ou un système embarqué

Quand faut-il utiliser un API en dépit de son coût élevé ?

Vous vous demandez peut-être pourquoi tout le monde n'est pas déjà passé aux systèmes embarqués. 

Certes, le prix entre en ligne de compte, mais c'est une erreur de préférer systématiquement les systèmes embarqués pour des raisons économiques. 

Dans certains cas, il vaut mieux choisir un API même si vos dépenses vont en prendre un coup. 

Voici quelques facteurs qui justifient le coût des API.

Les API sont intéressants lorsque le volume est faible

Sauf si vous travaillez sur un projet qui nécessite des centaines d'API avec la même configuration, il peut être plus rentable d’acheter un API dans le commerce. 

Ainsi, vous économiserez les coûts liés à l’élaboration et à la fabrication d’un système embarqué.

Les Automates Programmables Industriels disposent de certifications

Dans certaines applications industrielles, le système de contrôle électronique doit être certifié par les organismes ad hoc. 

Les API de marque sont généralement dotés, entre autres, des certificats CE et UL. 

Si faire certifier votre propre système embarqué vous revient plus cher que d'acheter un API, il vaut mieux s'en tenir à cette dernière option.

L'assistance et le support 

En achetant un API, vous bénéficiez généralement du service d'assistance d’une entreprise digne de confiance. 

Si vous sous-traitez la fabrication de vos systèmes embarqués à un entrepreneur, assurez-vous de lui demander un service d'assistance adéquat.

Dans le cas contraire, mieux vaut opter pour la sécurité d'un API.

Les API sont souvent plus fiables

Selon l'application que vous avez prévue, si vos systèmes de contrôle sont soumis à des environnements électriques et physiques difficiles, il est souvent préférable d’opter pour un API qui a prouvé son efficacité dans lesdits environnements. 

Si vous êtes décidé(e) à développer des systèmes embarqués dans de telles conditions et avez déjà fixé votre budget, il y a de grandes chances que ceux-ci ne pourront pas subir assez de tests en laboratoire.

Au bout du compte, le choix entre un API et un système embarqué va au-delà des considérations financières. 

Dans la pratique, tout dépendra de votre situation. 

S'il est préférable d'utiliser un système embarqué, vous aurez bien besoin de logiciels de conception professionnels comme CircuitStudio. Vous trouverez également sur le blog d’Altium des ressources pour vous aider à concevoir un système embarqué localisé robuste.

Vous avez des questions au sujet des API ? Contactez un expert CircuitStudio.