Contrôleur personnalisé pour l’automatisation des systèmes de rideaux d’air

Les rideaux d’air sont utilisés au niveau des ouvertures entre des zones présentant des températures ou des conditions environnementales différentes. Un flux d’air contrôlé forme une barrière au niveau de l’ouverture, réduisant les échanges d’air ainsi que les transferts associés de chaleur, d’humidité et de contaminants. Leur performance dépend de facteurs tels que la vitesse de sortie de l’air, l’angle de soufflage, la géométrie de l’ouverture, la différence de pression et les conditions de température. Des recherches ont montré que ces paramètres influencent directement les infiltrations et les exfiltrations d’air à travers une ouverture.

Les applications courantes comprennent les portes de quais de chargement, les entrées d’entrepôts, les chambres froides et les chambres de congélation, les accès aux zones de production ainsi que les passages entre des zones soumises à des exigences différentes en matière de température ou d’hygiène. Dans ces applications, le fonctionnement du rideau d’air doit répondre à des conditions telles que l’ouverture de la porte, la température, la demande du ventilateur et les besoins de chauffage.

Pour un fabricant majeur de systèmes de rideaux d’air et de rideaux d’air chaud, akYtec a développé un contrôleur OEM personnalisé basé sur son relais programmable PR103. Le projet associe des algorithmes de commande spécifiques à l’application, une interface utilisateur simplifiée et une configuration matérielle adaptée aux exigences des équipements du fabricant.

Cette approche repose sur une plateforme de commande existante plutôt que sur le développement complet de l’architecture matérielle et logicielle à partir de zéro. Selon akYtec, cela réduit les efforts de développement et permet de produire un dispositif personnalisé dans un délai de développement relativement court.

Fonctions de commande du chauffage, du débit d’air et des portes
Le contrôleur personnalisé gère les fonctions de fonctionnement nécessaires aux systèmes commerciaux et industriels de rideaux d’air. Il assure notamment la commande automatique du chauffage et de la température, la régulation de la vitesse du ventilateur et plusieurs modes de fonctionnement utilisant des contacts de porte.

Le contrôleur peut également gérer les programmes de fonctionnement, les fonctions de protection des équipements, les alarmes et la surveillance des défauts. Il prend en charge les rideaux d’air à chauffage électrique et à chauffage à eau et peut être adapté à différentes familles de produits du portefeuille du fabricant OEM.

Ces fonctions sont importantes car les performances d’un rideau d’air ne dépendent pas uniquement du fonctionnement du ventilateur. Les études consacrées aux systèmes de rideaux d’air montrent que la vitesse du flux d’air, l’angle de soufflage et les différences de pression influencent la stabilité et l’efficacité du jet d’air. Le vent et d’autres perturbations extérieures peuvent également modifier les conditions d’écoulement au niveau d’une ouverture.

Dans les systèmes chauffés, la régulation de la température constitue un facteur supplémentaire. Des recherches expérimentales ont montré que le chauffage du rideau d’air peut modifier sa flottabilité et qu’un chauffage excessif peut réduire son efficacité aérodynamique dans certaines conditions. La coordination du débit d’air et du chauffage est donc importante lorsque le système est utilisé entre des espaces présentant des écarts de température importants.

Le PR103 intègre les entrées, sorties et communications industrielles
Le contrôleur repose sur le mini-automate PR103 doté d’une connectivité Ethernet. La plateforme est conçue notamment pour les applications de ventilation, de chauffage et de commande d’équipements. Elle dispose d’Ethernet ainsi que de deux interfaces RS-485. Elle prend en charge Modbus TCP via Ethernet et Modbus RTU/ASCII via RS-485.

Le PR103 est disponible dans des configurations comprenant six entrées numériques, quatre entrées numériques rapides, six entrées analogiques et jusqu’à 10 sorties numériques, ou huit sorties numériques plus deux sorties analogiques. Les quatre entrées rapides peuvent traiter des signaux d’impulsions jusqu’à 100 kHz.

Les entrées analogiques acceptent notamment les signaux 4–20 mA, 0–10 V, Pt1000 et NTC/PTC, ainsi que d’autres types de signaux configurables. Les capteurs de température et autres équipements de terrain analogiques peuvent ainsi être raccordés directement au contrôleur sans nécessiter systématiquement un dispositif indépendant de conversion de signal. Le taux maximal d’actualisation spécifié des entrées analogiques est de 1 ms.

Le contrôleur peut également être étendu avec jusqu’à deux modules d’extension PRM. Ses interfaces de programmation et de configuration comprennent MicroUSB, Ethernet et RS-485, tandis que les algorithmes de commande sont développés avec l’environnement de programmation akYtec ALP. Le contrôleur intègre une horloge temps réel pour des fonctions telles que la programmation des horaires.

Le PR103 fonctionne avec une tension nominale d’alimentation de 24 V CC, avec une plage d’alimentation spécifiée de 9 à 30 V. Sa plage de température de fonctionnement s’étend de -40 °C à +55 °C. Le dispositif monté sur rail DIN mesure 123 × 108 × 58 mm et possède un boîtier IP20.

Pour un fabricant OEM de rideaux d’air, cette combinaison d’entrées numériques, d’entrées analogiques pour la température, de sorties et de communications industrielles permet d’intégrer dans une même architecture de commande des fonctions telles que la surveillance des contacts de porte, la mesure de la température, la commande du ventilateur, la commande du chauffage et la communication avec des équipements de supervision.

Personnalisation OEM du logiciel au matériel
Le projet illustre un modèle de développement dans lequel une plateforme d’automatisation standard fournit le matériel de commande de base, tandis que les éléments spécifiques à l’OEM sont mis en œuvre au moyen d’adaptations du logiciel, de l’interface utilisateur et du matériel.

akYtec indique que le délai habituel entre la demande initiale et la livraison d’un dispositif personnalisé prêt à l’emploi est d’environ deux mois. L’entreprise propose des versions sans marquage akYtec ainsi que des versions avec un étiquetage personnalisé au nom du client.

L’offre OEM comprend également des modifications logicielles, des adaptations des algorithmes des dispositifs et le développement de cartes de circuits imprimés spécifiques au client. Cette possibilité permet d’étendre la personnalisation au-delà de la seule programmation lorsque la configuration standard du contrôleur ne correspond pas entièrement aux exigences du fabricant d’équipements.

Pour les fabricants produisant plusieurs modèles de rideaux d’air, un logiciel spécifique à l’application peut également permettre de configurer une plateforme matérielle commune pour différents besoins de fonctionnement. Le degré de réutilisation dépend de la configuration des entrées et sorties, de la technologie de chauffage, des capteurs, des actionneurs et des exigences de communication de chaque famille de produits.

Contexte supplémentaire :
Cette section présente les spécifications techniques et la comparaison concurrentielle qui ne figuraient pas dans l’annonce initiale du produit

Le PR103 se situe dans le segment de l’automatisation compacte, entre les relais programmables traditionnels et les architectures d’automates programmables plus générales. Sa combinaison d’entrées analogiques, de plusieurs interfaces de communication et de possibilités d’extension le destine à des applications nécessitant davantage que de simples fonctions de commutation numérique.

Une comparaison directe peut être établie avec des plateformes d’automatisation compactes telles que Siemens LOGO! 9 et Schneider Electric Zelio Logic SR2/SR3, bien que ces produits présentent des architectures et des caractéristiques différentes.

Le PR103 dispose de six entrées numériques standard ainsi que de quatre entrées numériques rapides, de six entrées analogiques et de jusqu’à 10 sorties numériques. Une configuration propose deux sorties analogiques à la place de deux sorties numériques. Le dispositif intègre également Ethernet avec Modbus TCP et deux interfaces RS-485 prenant en charge Modbus RTU/ASCII. Jusqu’à deux modules d’extension PRM peuvent être raccordés.

Zelio Logic SR2/SR3 de Schneider Electric est une plateforme de relais intelligent comparable destinée aux petites applications d’automatisation. Schneider Electric indique jusqu’à 26 entrées et sorties dans un boîtier de 124,6 × 90 × 59 mm, avec des configurations de 6, 10 ou 14 entrées et sorties discrètes, tandis que les entrées et sorties analogiques sont disponibles au moyen de modules d’extension. Modbus et Ethernet sont fournis par des modules de communication, et non par la même configuration de communication intégrée que celle du PR103.

Siemens LOGO! 9 adopte une approche différente en combinant un contrôleur logique compact avec une connectivité Ethernet intégrée et des entrées et sorties évolutives. Siemens indique une extension du système jusqu’à 64 entrées numériques, 60 sorties numériques, 16 entrées analogiques et 16 sorties analogiques. LOGO! 9 prend également en charge directement Modbus TCP/IP et MQTT et intègre un serveur web pour la surveillance et la visualisation.

La comparaison montre qu’aucune spécification unique ne permet de déterminer quelle plateforme est la plus adaptée à une application de rideau d’air. Les critères pertinents comprennent le nombre et le type de signaux analogiques et numériques, la possibilité de connecter directement des capteurs de température, la disponibilité d’Ethernet et de communications série, les besoins d’extension, l’environnement de programmation et le niveau de personnalisation OEM requis.

Pour l’application décrite par akYtec, le PR103 combine six entrées analogiques, plusieurs canaux d’entrées et sorties numériques, deux interfaces RS-485 et Ethernet dans un seul contrôleur monté sur rail DIN. Cette configuration peut réduire le nombre de composants d’interface distincts nécessaires lorsqu’un système de rideau d’air doit assurer la mesure de température, la surveillance de l’état de la porte, la commande du ventilateur et du chauffage ainsi que la communication avec des équipements d’automatisation externes.

Les exigences techniques du rideau d’air lui-même restent également importantes. Les recherches publiées identifient la vitesse de sortie, l’angle de soufflage, la différence de pression, la différence de température et la géométrie de l’ouverture comme des facteurs déterminants de l’efficacité de la barrière d’air. Par conséquent, la valeur du contrôleur réside principalement dans la coordination des équipements conformément à leurs exigences de fonctionnement définies, et non dans la détermination de l’efficacité du rideau d’air indépendamment de sa conception mécanique et aérodynamique.

Édité par Sucithra Mani, rédactrice d’Induportals – adapté par IA.

www.akytec.com