Guides d'achat pour contrôleurs à logique programmable

Qu'est-ce qu'un contrôleur à logique programmable ?

Un contrôleur à logique programmable (PLC – Programmable Logic Controller) est un système de commande informatique utilisé dans l'automatisation des processus électromécaniques dans diverses applications, telles que l'automatisation de lignes de production.  Le PLC analyse constamment l'état des périphériques d'entrée et prend des décisions basées sur un programme spécifique pour gérer l'état des périphériques de sortie.  Un PLC fait partie des systèmes filaires temps réel qui doivent fournir des données de sortie en réponse à des conditions d'entrée dans des délais spécifiques.  Les programmes de contrôle des opérations sont stockés dans des mémoires RAM ou des mémoires non-effaçables alimentées par batteries.

Avant la création des premiers PLC à la fin des années 1960 et au début des années 1970, les contrôles des machines et des systèmes d'automatisation étaient le plus souvent gérés par une combinaison de composants électromécaniques, tels que les systèmes logiques, temporisateurs, compteurs, et autres composants discrets.  Les premiers PLC étaient des systèmes simples avec des mémoires et des fonctions limitées, mais leurs capacités ont considérablement progressé depuis.  Les opérations booléennes originales, telles que les fonctions AND et OR, ont été complétées par des fonctions mathématiques et des traitements de sorties de haut niveau, incluant des blocs préconfigurés de modulation de largeur d'impulsions (PWM), ainsi qu'un nombre croissant d'entrées/ sorties et des options de communication externes considérablement améliorées.

Contrairement aux ordinateurs standard, un PLC est conçu pour supporter plusieurs configurations d'entrées et sorties (E/S) et des gammes de températures étendues. Outre son immunité aux interférences électriques, il bénéficie d'une grande résistance aux vibrations et aux chocs.  Les PLC améliorent considérablement les processus et les fonctions intégrées aux lignes de production et aux commandes des machines.  L'utilisation d'un PLC offre l'avantage essentiel de pouvoir modifier et reproduire des opérations ou des processus tout en collectant et communiquant des informations cruciales. Grâce à leur modularité, les PLC permettent d'utiliser différents niveaux E/S en fonction des spécificités des applications.

 

Quels sont les différents types de PLC ?

Au cours des 40 dernières années environ, les PLC se sont de plus en plus différenciés et diverses catégorisations de produits sont maintenant couramment utilisées.

Les plus simples applications sont prises en charge par des contrôleurs logiques, parfois appelés Relais intelligents. Ils offrent un nombre relativement faible d'E/S, mettent en œuvre des fonctions booléennes de base et ne nécessitent pas de hauts débits.  Ils sont généralement utilisés pour des processus basés sur une séquence prédéfinie avec des déviations limitées ou inexistantes, telles que les barrières des parcs de stationnement, les systèmes de lavage automobile, les distributeurs automatiques, ou de simples équipements d'emballage.

Le deuxième type plus complexe est le PLC compact, qui offre des capacités d'E/S augmentées et des vitesses de traitement améliorées. Il supporte aussi une expansion E/S additionnelle et une séquence opérationnelle plus souple, par exemple pour tenir compte des interventions des opérateurs ou des analyses des conditions extérieures. Les applications incluent des machines de découpage programmables, des contrôles de lots pour systèmes de mise en bouteilles.

La troisième catégorie réunit les PLC avancés, conçus pour des applications plus complexes, traitant d'importantes quantités de données, exigeant une approche modulaire, des vitesses d'exécution et des niveaux E/S encore plus élevés, ainsi qu'un fonctionnement en réseau.  Ces applications incluent par exemple le triage et le routage de produits par RFID avec convoyage automatique et des systèmes d'impression d'étiquettes à haute vitesse.

Une quatrième catégorie, beaucoup plus récente, est celle des contrôleurs d'automatisation programmables (PAC – Programmable Automation Controller), une désignation largement interchangeable avec les termes PLC ou PLC avancé (Advanced PLC). De diverses façons, ces PLC combinent les fonctions d'un PC et d'un PLC, offrant un grand nombre de leurs avantages dans un même dispositif.  Certains fournisseurs de PLC positionnent des PAC haut de gamme comme des PAC, parce qu'ils tendent à offrir une plus grande souplesse de programmation, des capacités de mémoire plus élevées, une meilleure interopérabilité, un plus grand nombre d'options de connectivité, et des fonctions de contrôle plus étendues.  Généralement, un PAC est mieux adapté aux architectures des systèmes d'automatisation complexes, intégrant souvent plusieurs applications logicielles basées sur PC, telles que des fonctions d'interface homme-machine, ainsi que des capacités de contrôle de processus avancés et de gestion des ressources.

 

Quelles sont les différentes méthodes de programmation des PLC ?

Comme les PLC ont progressé, aussi bien en termes de capacité que de différenciation, ils nécessitent des opérations de programmation plus complexes.  Initialement conçus pour être faciles à programmer, les premiers PLC pouvaient être directement programmés par un panneau de commande ou un terminal spécifique. Leur gamme de fonctions étant limitée, il était souvent possible de définir une clé dédiée pour représenter chaque élément logique du programme.  Le « langage de programmation » traditionnel des PLC est une logique Ladder qui offre une description graphique du programme, basée sur un schéma représentant le circuit des équipements logiques.  Les logiques Ladder des différents fabricants sont généralement incompatibles. Il est donc faux de penser que la logique Ladder est un langage, puisqu'elle est plus proche d'un style de programmation ou d'une famille de langages basés sur des règles.

Des efforts de standardisation des systèmes de programmation des PLC basés sur la norme IEC 61131 ont tenté d'améliorer l'efficacité du développement des applications et la qualité logicielle. Cette norme reconnaît quatre langages de programmation Ladder Diagram (LD), Function Block Diagram (FBD) qui sont tous deux des styles de programmation graphiques, alors que Structured Text (ST) et Instruction List (IL) sont des types textuels.  En outre, la norme IEC 61131-3 définit un tableau des fonctions séquentielles (SFC), qui inclut des éléments d'organisation des programmes de traitement des commandes parallèles et séquentielles.

 

Les interfaces hommes-machines

L'intégration de la technologie des interfaces hommes-machines est aujourd'hui un élément de plus en plus important des PLC. Elle inclut des affichages graphiques à haute résolution, des interfaces tactiles adaptées à des environnements exigeants, pour remplacer des dispositifs traditionnels tels que les voyants, écrans et interrupteurs.  Les secteurs de l'automatisation et des systèmes de commande industriels dépendent de plus en plus d'interfaces hommes-machines capables de gérer des commandes précises en temps réel, de contrôler les informations des processus industriels.

 

Qui sont les principaux fournisseurs d'équipements basés sur des PLC ?

Ce marché compte un grand nombre de fabricants, mais les principaux incluent ABB, Mitsubishi, Omron, Schneider Electric et SiemensIls offrent des solutions allant des contrôleurs logiques relativement simples à des systèmes évolutifs et souples, plus avancés, capables de supporter des applications de contrôle sophistiquées et extrêmement complexes, ainsi qu'une gamme d'options sur écrans tactiles et panneaux d'affichage, et diverses solutions d'automatisation logicielles sur PC.

 

Quel PLC choisir pour une application d'automatisation et de commande ?

La sélection de la bonne plate-forme PLC pour une application spécifique, en vérifiant qu'elle répond aux exigences à court et moyen termes du processus, est un challenge, qu'il s'agisse de remplacer un PLC ou de mettre en place un nouveau processus. Il est indispensable de commencer par comprendre le processus ou la machine cible. Un simple schéma par blocs permettra d'identifier les périphériques de contrôle, les types E/S, les exigences, les positions physiques, les contraintes environnementales, tels que les composants, contrôleurs, ainsi que les processus exposés à des conditions thermiques ou d'humidité extrêmes.  Ce processus peut faciliter la planification du système, les calculs des niveaux d'entrée et sortie, l'équilibre entre vitesses de traitement et les besoins E/S, ainsi que les options de protocole de réseau et de communication. La flexibilité du système en termes de mise à niveau et d'expansion du module E/S est aussi un important critère de sélection.

Comme point de départ, un contrôleur logique doit uniquement être envisagé pour des processus suffisamment lents et ne nécessitant pas plus de 20 E/S. Au-dessus de ce niveau, un PLC intermédiaire ou compact offre une meilleure solution puisqu'il offre des débits de traitement supérieurs.  Un PLC avancé ou PAC est une meilleure option pour les applications à fortes demandes E/S, exigeant des fonctions de réseau et des E/S distantes. La quantité de mémoire requise pour le programme est plus difficile à évaluer, mais les unités de traitement PLC modernes sont dotées de capacités de mémoire adaptées à la majorité des applications. Elles offrent aussi une capacité d'expansion de la mémoire du programme.

 

Comment RS Components peut vous aider ?

Outre un support technique de très haut niveau et un savoir-faire spécialisé en applications, RS offre une gamme très étendue d'équipements sous les marques indiquées précédemment, incluant tous les composants et dispositifs de contrôle requis pour construire des systèmes complets, tels qu'unités centrales (CPU), systèmes d'affichage et d'expansion E/S, et autres solutions d'interface homme-machine. D'autres informations sur ces produits sont disponibles sur le site internet RS.