Les automates programmables industriels

Pour débuter,définissons d’abord c'est quoi un automate ? 

Un automate programmable industriel ou API ou encore PLC (Programmable Logic Controller) en anglais est tout simplement un contrôleur logique programmable dont l'architecture matérielle ressemble fortement à celle des ordinateurs.L'automate programmable industriel joue le rôle d'organe de commande au niveau des machines industrielles et installations automatisées.Il peut être utilisé au niveau des chaînes d'assemblage,des chaines de montage,des chaines de conditionnement etc....

Un automate programmable fonctionne comme suit : il lit ses entrées et prend des décisions en fonction du programme exécuté par le CPU,cela a comme conséquence de mettre à jour l'état de ses sorties qui à leur tour vont activer des pré-actionneurs et des actionneurs..

Un exemple d'entrée d'un automate peut être un capteur,un bouton poussoir.Lorsqu'un capteur est connecté par exemple à une des entrées de l'automate,son activation génère un signal électrique,celui-ci sera collecté et traité par le CPU de l'API.

Une sortie d'un automate peut être un moteur entraîné par un variateur de vitesse,une électrovanne,un voyant etc..

L'automate fonctionne en boucle et effectue répétitivement les actions suivantes :

    1) Lecture des entrées  : l'automate regarde chaque entrée et détermine si elles sont activées ou désactivées
    2) Exécution du programme - L'API exécute la logique de programme écrite dans l'automate,instruction par instruction
    3) Mise à jour des sorties : En fonction de la logique programmée, les sorties de l'automate sont  activées ou désactivées

Les langages de programmation des automates

Il existe plusieurs méthodes pour programmer un automate allant des langages de programmation modernes tels que le C ++ ou le C (pour certains types d'automates) aux langages industriels tels que le texte structuré (ST), les blocs de fonctions (FBD),le Grafcet,le langage IL (Instruction List) ou encore le Ladder ou schéma à relais.Chaque langage a ses propres avantages, selon la complexité et ce que l'utilisateur veut contrôler. Cependant, le prédécesseur de toutes ces langages reste le schéma à contacts ou langage ladder.Sur le principe,le langage ladder ressemble fortement aux schémas de commande électriques.

Vers la logique programmée pour plus de flexibilité

Les automates programmables ont vu le jour avec la révolution industrielle.En effet,à un certains moment les industriels ont senti le besoin de faire recours à d'autres organes de contrôles qui leur permettraient de mieux contrôler leur machines.Les relais électromécaniques ont longtemps été utilisé.Le relais permet à l'utilisateur d'appliquer une faible quantité de courant à ses entrées pour contrôler des appareils de grandes tailles.Cela a permis aux ingénieurs de concevoir et de gérer des systèmes logiques complexes.

Cependant,les systèmes automatisés à base de relais présentent l'inconvénient d'être difficile à réaliser pour les applications de plus grande envergure.Aussi leur entretien et leur maintenance est plus difficile.Une fois qu'un système à base de relais est déjà câblé,la modification de celui-ci reste fastidieux à effectuer.Le dépannage d'un système à base de relais prend du temps, car il n'y a pas de retour d'information sur l'appareil.Pour trouver une erreur, chaque relais et câble doit être vérifié individuellement. Souvent, ces pannes sont causés par des facteurs environnementaux, tels que la saleté sur le contact d'un relais.Une petite erreur de câblage peut également causer de graves problèmes et, dans certains cas, nécessiter le recâblage complet du système. Comme vous pouvez l'imaginer, les temps d'arrêt excessifs entraînent un coût élevé pour la production.

Vu tous les inconvénients que présentaient les relais,en 1968, Bill Stone, de la division hydromatique de General Motors, publiait un mémoire qui exposait les difficultés qu'il rencontrait dans son usine. Les ingénieurs de GM ont ensuite rédigé un critère de conception pour un «contrôleur de machine standard», qui a été délivré à quatre entreprises:

    - Allen-Bradley, par l'intermédiaire de Michigan Information Instruments, Inc.
    - Digital Equipment Corporation (DEC)
    - Century Detroit
    - Bedford Associates

Ce n'est qu'en 1969 que Bedford Associates a répondu aux besoins du dossier. C'est le Modicon 084 qui a résolu les algorithmes dominants associés à la logique à relais.

En 1970, Allen-Bradley sort l'automate 1774.C'était leur deuxième tentative de conception d'un contrôleur, et la première fois que le terme automate a été utilisé. Plus tard, Rockwell Automation a acquis Allen-Bradley bien que le nom commercial reste intact.

Au début de l'introduction des automates programmables dans les usines,certains industriels étaient sceptiques.Ils ne pouvaient pas concevoir qu'un tout petit boitier puisse remplacer 50 armoires à relais.Aussi étant donné l'environnement difficile dans lequel ils pouvaient être exposés un problème de fiabilité se posait au début.Aujourd'hui,les automates programmables industriels sont incontestablement les contrôleurs programmables les plus utilisés en industrie et ils ont gagné en performance,fiabilité et rapidité au fil des années.

Vers l'explosion des marques et modèles d'automates

Quelques années plutard,on retrouve sur le marché plus d'une centaine de marques et modèles d'automates chacun présentant ses propres spécificités par rapport à leur taille,domaines d'utilisation,prix,bus de communication etc..Ci-dessous une lisite des principales marques d'automates que l'on peut retrouver dans le commerce.

Les grandes marques :

Siemens
Rockwell
Mitsubishi
Schneider Electric
Delta
Omron
Mitsubishi

Les modules logiques :

Siemens (Série Logo)
Schneider (Zelio Series)
Omron (série Zen)

Les automates compacts:

Delta (série DVP)
Schneider (série Twido, série M218, série M100, série M200, série M221)
Siemens (série S7 200, série S7 1200, série Smart S7 200)
Allen Bradley (série Micro810, série Micro820, série Micro830, série MicroLogix 1500, série MicroLogix 1400)
Omron (série CP1E)
Mitsubishi (série FX3U)

Les automates hautes gammes:

Schneider (série M340)
Siemens (Série S7 300, série ET200)
Allen Bradley (série CompactLogix)
Omron (série CJ)

Les automates hautes gammes pour les applications critiques (redondance,beaucoup d'E/S):

Schneider (série Premium, série M580)
Siemens (série S7 400)
Allen Bradley (série ControlLogix)