Automates programmables : sélection des meilleurs modèles

L’automate programmable industriel, connu sous l’acronyme API ou PLC en anglais, est un dispositif électronique essentiel dans le monde industriel. Cet outil numérique programmable est conçu pour automatiser et contrôler des processus de fabrication, garantissant une précision et une rapidité inégalées. Que ce soit Schneider, Siemens ou d’autres fabricants, différentes marques proposent ce type de technologie. Avec une programmation adaptée, en langage automatisme par exemple, et une interface comme un écran tactile, l’API devient un acteur clé de la production industrielle moderne.

Qu’est-ce qu’un automate programmable industriel ?

Un automate programmable industriel (API) est un type particulier d’ordinateur conçu pour gérer des processus industriels en temps réel. Il est capable de recevoir des données d’entrées provenant de capteurs ou de modules spécifiques aux métiers, les traiter selon le programme établi, et envoyer des ordres aux actionneurs.

Grâce à son architecture robuste, l’API peut fonctionner dans des environnements industriels difficiles, supportant des conditions telles que les températures extrêmes, les vibrations et les coupures d’alimentation.

Les langages de programmation utilisés pour configurer un API sont variés, parmi lesquels on retrouve le ladder diagram, le structured text et le sequential function charts (SFC). Ces langages permettent aux techniciens de programmer les API sans nécessiter de compétences avancées en informatique.

Les API sont également équipés d’interfaces homme-machine (IHM) comme des écrans tactiles, facilitant ainsi la surveillance et le contrôle des processus par les opérateurs.

Différents types d’API et leurs fonctions

On distingue principalement deux types d’API : les automates monoblocs et les automates modulaires. Les automates monoblocs sont compacts, intégrant toutes les fonctions nécessaires dans un seul boîtier. Ils sont idéaux pour des applications simples avec un nombre limité d’entrées et de sorties, comme la gestion de feux de signalisation ou le contrôle de petits équipements.

Les automates modulaires, quant à eux, offrent une plus grande flexibilité. Ils permettent d’ajouter ou de retirer des modules en fonction des besoins spécifiques. Par exemple, dans une usine de production, un automate modulaire peut être configuré pour gérer plusieurs lignes de production en ajoutant des modules supplémentaires au fur et à mesure.

Chaque type d’API répond à des besoins précis en fonction de la complexité et de l’échelle des systèmes à automatiser. Les API modulaires sont souvent préférés pour des installations industrielles complexes nécessitant des mises à jour fréquentes et une capacité d’expansion.

Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement est assez simple. Les automates sont constitués d’entrées et de sorties. Sur les entrées, on câble tous les éléments physiques qui permettent de connaître l’état de la machine, avec deux types d’entrées :

1. **Entrées numériques (tout ou rien, 0 ou 1)** : Par exemple, les boutons, les capteurs de présence, ou les retours d’information sur l’état d’une protection thermique.
2. **Entrées analogiques** : Elles mesurent une plage de tension entre 0 et 10 volts ou d’intensité de 0 à 20 000 mA, voire 4-20 mA. Par exemple, pour connaître le taux de remplissage d’une cuve via un capteur de pression.

Concernant les sorties, on retrouve aussi des sorties numériques et analogiques. Les sorties tout ou rien permettent d’actionner des électrovannes ou des points lumineux. Les sorties analogiques peuvent donner des consignes comme faire tourner plus ou moins vite un moteur électrique via son variateur.

En résumé, pour fonctionner, un automate a besoin d’énergie. On alimente la CPU, les entrées et les sorties. La tension d’alimentation diffère selon le modèle, généralement du 230 volts alternatif ou du 24 volts continu. Les informations des capteurs entrent dans l’automate, sont stockées dans la mémoire interne, puis traitées par la CPU. En fonction du programme, les actionneurs sont commandés via les sorties. La mémoire joue un rôle crucial en stockant les informations des entrées et sorties, ainsi que des variables fictives internes au programme. Il est également possible de visualiser toutes ces données via une interface homme-machine (IHM) grâce à l’interface de communication qui communique avec la mémoire de l’automate.

Sur le marché, on retrouve les API sous différentes formes. Globalement, il existe deux grandes familles :

1. **Automates compacts** : Ils sont petits, généralement simples d’utilisation, rapides à mettre en service, et économiques. En revanche, ils sont limités en termes de puissance de calcul et de nombre d’entrées et sorties.
   
2. **Automates modulaires** : Plus chers mais indispensables pour des systèmes complexes nécessitant un traitement d’information plus important. Ils permettent d’ajouter ou de supprimer des modules selon les besoins.

Il existe aussi des automates spécialisés dans la sécurité, appelés **automates safety**. Leur fonctionnement est basé sur des systèmes de calcul en redondance et des signaux pour connaître l’état des capteurs.

Parmi les marques les plus connues dans le secteur industriel, on trouve Siemens (allemande), Rockwell Automation (américaine) et Schneider Electric (française).

Les constructeurs offrent plusieurs méthodes de programmation :

1. **L’assemblage** : Technologie des années 50, langage de bas niveau assez complexe, avec des lignes de code constituées d’un mouvement et d’une instruction.
   
2. **Le graphique** : Permet de visualiser le fonctionnement d’un système facilement, avec des fonctions de commande des étapes et des transitions.
   
3. **Le Ladder** : Très utilisé, pratique visuellement, permet de s’organiser comme on le souhaite sur les logiciels modernes.

4. **Les blocs logiques** : Bien pour les petites installations, mais peuvent devenir désorganisés dans les grandes installations.

5. **Le langage textuel** : Permet des fonctions avancées mais complexes d’utilisation.

Les automates ne fonctionnent généralement pas seuls ; ils sont en réseau et communiquent avec divers objets comme des IHM, des variateurs de vitesse, d’autres automates, ou des modules spécifiques. Les réseaux peuvent être :

1. **En réseau en bus** : Simple à mettre en place, peu coûteux, facile à étendre, mais les performances se dégradent avec les ajouts et le réseau peut être interrompu en cas de coupure de câble.

2. **En étoile** : Détection facile des pannes, continuité de service en cas de panne d’équipement ou de câble, ajout facile de nouveaux équipements. Cependant, il est coûteux et dépend du hub principal.

3. **En arbre** : Bien pour les grands réseaux, facile à agrandir, mais la gestion devient difficile et une défaillance sur un câble important peut arrêter plusieurs installations.

Il est également possible de constituer un réseau avec plusieurs automates programmables : un API principal (le maître) et des API secondaires (les esclaves) qui transmettent leurs informations au maître. La communication entre les appareils peut varier selon la marque et les extensions choisies, comme Ethernet, PROFIBUS ou Profinet. Ils peuvent aussi transmettre des informations via Wi-Fi, Bluetooth, Internet, ou même téléphone avec certaines extensions.

Maintenant que vous avez toutes ces informations, la question est : quel automate choisir ? Les critères les plus importants sont :

– La tension d’alimentation
– Le processeur, la taille de la mémoire et la vitesse de traitement
– Les besoins en nombre d’entrées et de sorties (numériques et analogiques)
– Le mode de communication
– Les modules complémentaires disponibles
– Le langage de programmation