L'évolution constante des contrôleurs logiques programmables répond aux exigences modernes

par

Heiko Luckhaupt, Category Marketing Manager, Automation & Control, RS Components

 

Avec la progression constante des contrôleurs logiques programmables (CLP) depuis le début des années 70, les demandes des clients jouent un rôle encore plus important dans leurs capacités et en particulier lorsqu'ils sont sous-alimentés, trop complexes ou trop sophistiquées.

De nombreuses lois gouvernent la société moderne, et bien d'autres la façonnent. La loi de Moore fait partie de ces dernières et elle a eu un impact maximal au cours des deux ou trois dernières décennies. Attribuée à Gordon Moore, la loi énonce simplement que le nombre de transistors présents sur un circuit imprimé doublera approximativement tous les dix-huit mois.

La loi approche actuellement de ses limites en termes de nombre de composants et de périodicité, mais la densité croissante des circuits imprimés continue de supporter la création de nombreux gadgets, machines et technologies dont nous ne pourrions plus nous passer.

Comme le marché de la grande consommation, le secteur industriel a largement profité des progrès de l'informatique et de sa puissance de calcul ascendante. Même si les intervalles entre les lancements de produits et leur durée de vie se sont allongés, un goutte à goutte incessant de nouveautés, d'équipements de plus en plus puissants et d'accessoires connexes continue d'apporter aux différents secteurs industriels des avantages très appréciés. Le Contrôleur Logique Programmable, CLP (en anglais Programmable Logic Controller, CLP) est la figure de proue de cette révolution industrielle propulsée par le circuit imprimé et ses composants. Le CLP est bien souvent la principale ressource et puissance de traitement de nombreuses applications industrielles.

Comme nombre de technologies modernes, le premier CLP est né d'une exigence de l'industrie automobile, ou pour être plus précis d'une proposition formulée en 1968 par la division des transmissions automatiques de General Motors. Le développement du premier CLP – proposition retenue par un appel d'offres pour une solution capable de remplacer des systèmes de relais filaires – a été pris en charge par Bedford Associates sous la marque encore connue de Modicon, propriété de Schneider Electric, évidemment.

La demande pour cette nouvelle technologie a littéralement explosé puisqu'elle a permis de remplacer une myriade étourdissante de relais et de commutateurs. Nombre d'entreprises ont pris le train en marche pour développer leurs propres versions en intégrant des alimentations USP et des technologies spécifiques. La progression des fonctionnalités et des capacités a largement bénéficié des pas de géant accomplis dans le secteur de circuits imprimés, permettant à ces fabricants d'améliorer tous les aspects de la performance des CLP.

Au cours des décennies suivantes, diverses améliorations clés se sont succédées, souvent générées par l'itération normale des cycles de vie des produits et les nouvelles demandes des marchés. Si bien que dans les années 90, le processus de sélection des PLC haut de gamme offerts par les grands fabricants était devenu de plus en plus complexe, basé sur deux différenciateurs principaux : les architectures de réseau et les langages de programmation.

Mais le choix devait néanmoins tenir compte des alimentations USP spécialisées, incluant une multitude de modules d'options plug-in, types de câbles et de connecteurs (et de couleurs), méthodes de montage, et même la forme et le design des unités, sans oublier les points d'accès avec connexions filaires faciles, qui firent les gros titres de la presse spécialisée pendant un temps. À un moment donné, le nombre de paramètres de programmation était devenu l'argument roi, rapidement détrôné par « la possibilité de les masquer à 80 %... pour que la programmation de vos CLP devienne encore plus facile ». Ce cycle sans fin de nouvelles idées et de nouvelles fonctionnalités s'appuyait solidement sur la loi de Moore et les perspectives de nouvelles capacités.

Et l'impact de la loi de Moore ne s'est pas limité au seul marché haut de gamme. Des combinaisons de relais ont donné naissance à des clusters, des données avancées ont été injectées pour créer des modules de commande basés sur des relais, suivis de près par la progression accélérée de l'interconnectivité, des taux de transfert, des vitesses. Et soudain, nous avons réalisé que les PLC bas de gamme avaient rejoint les autres familles de modèles milieu de gamme et haut de gamme.

Au cours des dernières années, les segments bas de gamme et milieu de gamme ont bénéficié des améliorations les plus intéressantes, en particulier en ce qui concerne leurs capacités. Presque tous les grands fournisseurs de CLP offrent maintenant des produits à haute capacité, qu'ils déploient dans le monde entier sur des lignes de production, de vastes machines et cellules d'assemblage. Mais le marché est en train de changer. Non pas au niveau de la demande en performances haut de gamme, mais de son adaptabilité associée à la prochaine révolution industrielle, surnommée : Industrie 4.0.

De ce fait, nombre de concepteurs et utilisateurs de machines cherchent à créer des solutions de fabrication « migrables », interopérables, modulaires à haute adaptabilité, qui pourront être utilisées dans tous les environnements industriels, dans tous les pays avec un minimum d'efforts supplémentaires. Ils se tournent alors vers les contrôleurs bas et milieu de gamme, qui peuvent être simplement connectés et intégrés dans des réseaux d'usine, et en finalité gérés par des PLC haut de gamme.

Ce surcroît d'exigences et de capacités induit une ascension des fonctionnalités. En partie grâce à la loi de Moore, cette évolution permet aux CLP bas et milieu de gamme de pénétrer dans l'enveloppe opérationnelle basse des contrôleurs haut de gamme. Elle représente une véritable aubaine pour les concepteurs de machines, et en particulier ceux qui défendent les principes de la conception basée sur les besoins. Ces concepteurs peuvent maintenant spécifier des contrôleurs qui répondent encore mieux à leurs exigences. Au lieu de sous-exploiter un contrôleur haut de gamme ou d'utiliser uniquement les capacités et performances maximales des précédentes variations des contrôleurs milieu de gamme, ils peuvent maintenant bénéficier de la gamme de contrôleurs les plus récents et les plus compacts sans sacrifier la performance. De plus, on peut considérer que les performances de ces contrôleurs plus compacts sont aujourd'hui au niveau atteint par leurs grands frères quelques années plus tôt, mais dans un package plus rentable.

La progression des capacités de traitement permet aussi aux fournisseurs de proposer des fonctionnalités encore plus utiles et riches en potentiel de valeur ajoutée. Au lieu de tenter de dépasser la concurrence par le nombre de jeux d'instructions ou par l'architecture de connexion, ils écoutent leurs clients et offrent des contrôles de processus, de mouvement et même de sécurité, sur des solutions milieu de gamme. Ils ouvrent ainsi de nouvelles voies d'exploitation basées sur des contrôles de processus et des machines encore plus rentables.

Un autre développement majeur permet à Ethernet et à ses nombreuses variantes industrielles de devenir le principal protocole de communication mis en œuvre dans la plupart des industries verticales. Cela simplifie largement l'exploitation des données générées par les opérations de fabrication. Les fabricants bénéficient donc de connaissances beaucoup plus profondes et d'un « tunnel de communication » efficace jusqu'au niveau des dispositifs. Ce qui répond exactement aux exigences de l'Industrie 4.0, et du concept de l'entreprise connectée. De nos jours, grâce à la prolifération des protocoles Ethernet et basés sur Ethernet, presque tous les dispositifs sont accessibles (de manière sécurisée) sur une liaison Web, avec leur propre page web servie par un CLP milieu de gamme.

Statique n'est pas un mot que l'on peut associer aux CLP. Leur développement continuera d'établir de nouvelles références pendant de nombreuses années. Mais il est possible que nous soyons arrivés à un plateau en termes de fonctionnalités. Il ne reste aux fabricants que très peu de fonctionnalités supplémentaires à ajouter. Bien sûr, les vitesses, les débits de données augmenteront. Les boucles de retour seront encore raccourcies de quelques cruciales microsecondes, mais que reste-t-il d'autre à proposer ?

La prochaine grande étape pourrait bien être celle du déploiement de normes industrielles, pour apporter aux utilisateurs finaux une indépendance CLP libératrice. Par exemple, PackML est une norme initialement développée par OMAC (Organization for Machine Automation and Control), qui définit une approche commune ou un langage machine pour systèmes automatisés. Son objectif est de mettre en œuvre des visuels et des comportements communs pour tous les ateliers. Intégrée à la norme ISA88 en 2008, PackML est largement adoptée par de nombreux grands fabricants mondiaux, dont une bonne part a créé ce besoin en premier lieu. Conséquence directe, les utilisateurs et les fabricants de machines demandent maintenant à leurs fournisseurs des solutions d'automatisation et des fonctionnalités ouvertes qui leur permettront de remplacer à chaud un CLP d'une marque par un CLP d'une autre marque, avec la certitude que leur programme d'automatisation/ recette fonctionnera aussi bien sur les deux.

Si cela devient réellement un facteur clé, nous pourrions à nouveau assister à de magnifiques luttes entre fabricants dans l'arène des performances. Mais cette fois, elles seront aiguillonnées par les demandes des clients, et non pas par une simple surenchère de revendications, ce qui ne peut être qu'une bonne nouvelle.