Les automates programmables – ce qu’ils sont et pourquoi ils sont indispensables à l’automatisation industrielle
Les automates programmables, communément appelés PLC (Programmable Logic Controllers), sont des dispositifs à base de microprocesseurs conçus pour contrôler les machines et les processus industriels. L’idée de l’automate programmable a vu le jour dans les années 1960 comme une alternative robuste et flexible aux circuits à relais classiques.
Qu’est-ce qu’un automate et à quoi sert-il ?
En termes simples, un automate programmable est un ordinateur industriel qui collecte des données provenant de dispositifs d’entrée (capteurs, boutons, encodeurs), les traite selon une logique programmée et génère des signaux de sortie pour contrôler, par exemple, des actionneurs, des moteurs ou des vannes.
Comment fonctionne un automate programmable ?
Le contrôleur fonctionne de manière cyclique. Dans chaque boucle du cycle :
- lit l’état des entrées,
- traite le programme de contrôle,
- définit les sorties en fonction des résultats des calculs,
- surveille l’état du système.
Une telle boucle est exécutée jusqu’à plusieurs centaines de fois par seconde, ce qui permet un contrôle précis des processus dynamiques. Grâce aux environnements de programmation (par exemple TIA Portal pour Siemens S7-1200), l’automaticien peut rapidement modifier la logique de contrôle, sans avoir à changer la structure physique du système.
Types d’automates de base
- Contrôleurs compacts
Il s’agit d’appareils intégrés dans lesquels l’unité centrale, les modules d’E/S et l’alimentation électrique sont contenus dans un seul boîtier. Ils sont typiques des petites machines ou des processus simples.
- Contrôleurs modulaires
Ils se composent d’unités fonctionnelles distinctes, telles que des unités centrales, des modules d’E/S ou des modules de communication, montés sur un bus commun. Grâce à leur évolutivité et à leur flexibilité totales, ils sont idéaux pour les projets d’automatisation à grande échelle.
- Contrôleurs de terrain
Utilisés dans des applications distribuées, ils contrôlent des objets individuels ou des nœuds d’une chaîne de production. Ils communiquent via des réseaux industriels tels que Profibus ou EtherCAT.
- Contrôleurs de sécurité
Il s’agit d’unités spécialisées conformes à la norme SIL/PL. Elles sont conçues pour faire fonctionner des systèmes de sécurité, par exemple des arrêts d’urgence, des barrières immatérielles ou des barrières de sécurité.
Le choix du bon type de contrôleur dépend de la complexité de l’application, des exigences des normes de l’usine et des plans d’expansion future du système.
Quels sont les modèles d’automates les plus courants ?
- Siemens S7-1200 – l’une des séries d’automates compacts les plus courantes. Pris en charge par l’environnement du portail TIA, il offre une communication Profinet intégrée. Il dispose d’une puissance de calcul suffisante pour les systèmes de machines et de fonctions de diagnostic modernes.
- Les automates Mitsubishi (séries FX et iQ) sont des solutions robustes utilisées dans un large éventail d’applications. Ils se caractérisent par un traitement rapide des signaux et des fonctions mathématiques étendues.
- Allen-Bradley CompactLogix – un choix populaire sur les marchés anglo-saxons. Il offre une mise en réseau Ethernet/IP intégrée et une grande flexibilité dans la configuration des modules.
- Omron NX/NJ – contrôleurs avec un temps de réponse très rapide et une grande précision. Particulièrement recommandés pour l’automatisation des machines.
- Beckhoff – connu pour son architecture basée sur PC et son système TwinCAT. Souvent choisi pour des projets nécessitant le contrôle de plusieurs axes ou entraînements.
Lors du choix d’un contrôleur, il convient de prêter attention non seulement aux capacités matérielles, mais aussi à la disponibilité de l’assistance technique, aux composants de remplacement et à l’expérience de l’intégrateur avec la plateforme.
Programmation d’automates – que faut-il savoir ?
Le programme de commande est au cœur du fonctionnement de tout automate. Il est généralement créé dans des langages conformes à la norme IEC 61131-3, tels que :
- Diagramme en échelle (LD) – un “langage en échelle”, similaire aux diagrammes de relais, souvent choisi par les électriciens et les techniciens de maintenance,
- Diagramme de bloc fonctionnel (FBD) – construction graphique de la logique à partir de blocs fonctionnels prêts à l’emploi,
- Texte structuré (ST) – rappelant les langages classiques de haut niveau tels que Pascal ou C, souvent utilisés dans des applications plus exigeantes.
Pour travailler efficacement avec les automates, il est essentiel de se familiariser avec l’environnement de développement du fabricant et de comprendre les principes du processus. Les simulateurs et les outils de télédiagnostic sont également de plus en plus utilisés.
Chez RGB Electronics, nous nous occupons du diagnostic, de la réparation et de la remise à neuf d’automates programmables de différents fabricants – des S7-1200 compacts aux systèmes de terrain complexes. Nous comprenons l’importance d’une remise en service rapide – c’est pourquoi nous offrons un service et des conseils techniques professionnels destinés aux services de maintenance.
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