Quels OS sont utilisés dans les PC industriels dédiés aux environnements difficiles ? 

By Flavien ROUX

Un PC industriel est une sorte d’ordinateur personnel fabriqué pour être utilisé dans des environnements exigeants et difficiles comme les entrepôts ou les usines. Les pièces de ces ordinateurs sont conçues pour résister à différents facteurs environnementaux : vibrations, poussières, températures extrêmes, corrosions, humidités, etc. Certains modèles respectent d’ailleurs des normes militaires (ex. la norme MIL-STD-810G). Les PC industriels sont qualifiés de PC industriels durcis à cause de leur aptitude élevée à s’adapter à des environnements pénibles pour l’informatique industrielle.

C’est pourquoi le logiciel principal de ces ordinateurs, le système d’exploitation, devra être de taille également. Il doit permettre aux différents logiciels de fonctionner correctement dans ces conditions chaque fois que l’algorithme d’amorçage a configuré l’ensemble des périphériques pendant le démarrage du PC.

Les exigences des environnements difficiles

Un PC industriel est amené à relever de nombreux défis spécifiques à son environnement d’utilisation (fiabilité, stabilité, etc.). Ces exigences influencent considérablement le choix de l’OS qui doit lui permettre de :

Réaliser le suivi et le pilotage à des températures extrêmes

L’OS (Operating System) d’un PC industriel doit lui permettre de suivre et de modifier la température. Il peut s’agir de celle des fours dans une fonderie, une tôlerie ou une aciérie, comme de celle des chambres froides pour le cas des industries pharmaceutiques, cosmétiques ou agroalimentaires. Le système d’exploitation doit lui permettre d’effectuer ce pilotage de façon optimale dans une gamme de températures partant de -20°C à +60°C.

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Contrôler des facteurs bioclimatiques

Les industriels agricoles exploitent énormément les PC industriels de nos jours. Ils s’en servent notamment dans certaines serres pour réaliser le suivi de la température, du taux d’humidité, du pourcentage de dioxyde de carbone, du taux d’ensoleillement, etc.

Étant doté d’une électronique adaptée à ce genre d’environnement, le PC résiste à un fort taux d’humidité. Il permet le pilotage des systèmes dans des conditions où il y a la génération d’une importante quantité de particules de poussière (les menuiseries et les serres par exemple). Comme le PC industriel Ecrin Systems, on utilise généralement un Fanless (PC industriel sans ventilateur) dans ces cas. Celui-ci a la capacité d’empêcher à ce que la poussière pénètre le boîtier.

Visualiser clairement les données 

Il faut un écran convivial et attractif pour effectuer une visualisation et un contrôle efficients des différentes données nécessaires à un pilotage. L’OS d’un PC industriel doit permettre aux opérateurs de traiter les données de façon simple, intuitive et optimale. Il doit offrir donc plusieurs fonctionnalités.

Les systèmes d’exploitation couramment utilisés dans les PC industriels

Les PC industriels sont vendus avec différent type de systèmes d’exploitation. En voici les plus populaires :

Windows

Windows est sans conteste l’OS le plus populaire présent dans les PC industriels. Ce système d’exploitation offre notamment un large éventail de support et de fonctionnalités. Les industriels s’en servent pour exécuter des applications destinées à un usage commercial et grand public. La version la plus récente de cet OS est le Windows 11, bien que certains industriels exploitent encore Windows 10, Windows 8 et Windows 7.

Windows 10 IoT Core

Windows 10 IoT Core s’adresse principalement aux appareils embarqués et aux PC industriels. Il offre une interconnectivité, une sécurité et une fiabilité accrues avec d’autres systèmes.

Linux

Linux est un OS Open Source. Sa rentabilité, son évolutivité et sa grande flexibilité font de lui l’un des systèmes d’exploitation les plus demandés sur le marché des PC industriels. Linux prend en charge les processeurs d’entreprise, les processeurs Intel Atom, les processeurs ARM et d’autres plates-formes matérielles.

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Android OS

Android OS occupe désormais une place importance populaire dans l’espace des dispositifs embarqués. Cela est notamment dû à son faible coût et son interface personnalisable. Android OS s’intègre facilement à d’autres composants matériels externes : caméras, capteurs, etc. Le système est optimisé pour les Panels PC offrant des écrans tactiles munis d’une dalle résistive ou capacitive.

Cas d’utilisation spécifiques et choix de l’OS

L’une des fonctions principales de l’OS est de faire fonctionner le matériel de votre ordinateur industriel. Il possède différents composants en effet : cartes réseaux (WiFi ou Ethernet), carte audio, Bluetooth, USB, carte graphique, etc. Les fabricants de matériel conçoivent pour cela des logiciels appelés « Drivers » ou pilotes qui doivent assurer la communication entre l’OS et votre matériel.

Le système d’exploitation facilite l’ajout de matériels au PC industriel (régulateur, écran, caméra, etc.). Quand l’utilisateur insère un matériel nouveau, l’OS s’en rend compte et lui propose d’installer le pilote idéal. Sur Linux par exemple, c’est le daemon udev qui gère cette fonction. Pour Windows, c’est plutôt la normale « Plug And Play ». Il y a également la gestion des ressources système via les adresses mémoires, les DMA et les IRQ qui constituent une part essentielle du rôle d’un OS pour un PC industriel.

Le choix du système d’exploitation de votre PC durci est un élément à ne pas négliger. C’est grâce à lui que vous allez pouvoir exécuter les programmes informatiques directement depuis l’ordinateur. Un OS doit fondamentalement être entièrement compatible avec les systèmes déjà mis en place et votre équipement. Ensuite viendra votre type de travail (multitâche, calculs complexes, etc.), le coût et la consommation d’énergie.

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Tendances actuelles et innovations dans les OS pour PC industriels

Le but principal des OS est de fournir aux logiciels des PC durcis des services transparents pour les accès au matériel et le partage des ressources. Aujourd’hui, certains modèles embarquent des circuits de plusieurs processeurs ou des coprocesseurs spécialisés. Les OS actuels tendent à se spécialiser pour simplifier les algorithmes et en maximiser les performances.

Pour les systèmes embarqués, les innovations sur les OS visent à permettre la réalisation de diverses actions en temps réel et dans un laps de temps prédéfini. C’est le cas par exemple du décodage d’une vidéo ou du contrôle du déclenchement d’un air bag, d’une vanne, etc.

Les techniques de construction des OS ont évolué au cours du temps. Elles permettent de nos jours d’inclure uniquement les parties qui seront utiles à la fois aux applications. Cela crée un système « sur mesure » qui optimise l’efficacité du PC industriel. Les applications pour la cybersécurité seront intéressantes.

Les systèmes intégrés qui sont en cours de conception visent à inclure plusieurs processeurs afin de résoudre les problèmes d’intégration à l’origine des questions de flexibilité et de rendement. On pourra avoir par exemple un processeur spécifiquement pour le traitement de signal par exemple. Tout ceci aura un réel impact sur les OS destinés à être embarqués.

En conclusion, il faut dire que les PC industriels sont incontournables dans le secteur industriel d’aujourd’hui. Ils sont résistants et s’adaptent à tous les types de milieux. Cependant, les PC industriels doivent embarquer le bon OS pour maximiser leur durabilité et leur efficacité au sein de ces environnements aux conditions extrêmes. C’est pourquoi il est essentiel de bien faire votre choix.

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