Les unités de programmation logique

 

et les interfaces homme-machine

 

DANS L'AUTOMATISATION

Lutilisation des unités de programmation logique (PLC) se poursuit dans une gamme diversifiée d'applications d'automatisation et de contrôle industriel, y compris les distributeurs et les appareils de conditionnement grande vitesse ou encore de nombreux types d'équipements d'automatisation des usines tels que la manutention des matériaux et l'assemblage automatisé. Les PLC portent parfois d'autres noms, comme automates programmables, contrôleurs programmables d'automatisation (PAC en anglais) et contrôleurs d'automatisation des machines (MAC en anglais). Malgré leur évolution continue, ils restent clairement reconnaissables en tant que descendants des premiers PLC qui ont fait leur apparition il y a une quarantaine d'années, et continuent à exceller dans les applications mettant en jeu la gestion d'une séquence de tâches de contrôle de manière prévisible et opportune en réponse à un certain nombre de signaux d'entrée.

Avant la création des PLC, la plupart des tâches de contrôle et d'automatisation des tâches étaient effectuées par une combinaison de simples relais logiques, minuteurs, compteurs et autres composants de contrôle discrets. Les premiers PLC étaient simples et comportaient des fonctions et une mémoire limitée, mais leurs capacités ont beaucoup augmenté sur le temps. Les premières opérations de type booléen, telles que les fonctions ET et OU ont été complétées par des fonctions mathématiques et des capacités de sortie de plus haut niveau telles que les blocs préconfigurés de modulation de largeur d'impulsion (pulse-width modulation, PWM), plus une augmentation du nombre d'entrées/sorties (E/S) et une amélioration sensible des communications externes.

 

Les Catégories de PLC

Les PLC sont devenus de plus en plus différenciés, et plusieurs catégories de produits sont désormais couramment utilisées. Au plan historique, les applications les plus simples sont couvertes par les contrôleurs logiques, parfois appelés relais intelligents, qui offrent généralement un nombre relativement peu élevé d'E/S, mettent en œuvre un contrôle logique booléen de base et n'exigent pas un fonctionnement à haute vitesse. On les utilise généralement pour des processus suivant une séquence prédéfinie avec peu ou pas de dérogations dans les applications, comme les barrières de parkings, les laveurs de voitures, les distributeurs et les équipements de conditionnement simple.

Le second type plus complexe est le PLC compact ou 'brique', offrant une vitesse de traitement et des capacités E/S supérieures. Ils supportent aussi une expansion supplémentaire des E/S et une séquence de fonctionnement plus flexible – par exemple en réponse à l'intervention de l'opérateur ou suite à la surveillance des conditions extérieures. Parmi les applications typiques, citons les machines de découpe programmables et le contrôle par lots des équipements d'embouteillage.

La troisième catégorie est le PLC avancé, qui dessert des applications plus complexes mettant en jeu de grandes quantités de données, exigeant une approche de construction modulaire et devant fonctionner à haute vitesse avec des niveaux d'E/S encore accrus. Un exemple est le triage et le routage de produits basé sur RFID dans un système de convoyage et d'impression d'étiquettes à haute vitesse.

Une quatrième catégorie, bien plus récente, est le contrôleur d'automatisation programmable (PAC) qui est devenu un terme pratiquement interchangeable avec celui de PLC ou de PLC avancé. De bien des manières, il combine les capacités d'un PC et d'un PLC et offre de nombreux avantages des deux au sein d'un seul produit. Les fournisseurs de PLC présentent de plus en plus les PLC haut de gamme comme des PAC, car ces produits tendent à offrir une plus grande flexibilité dans la programmation, une plus grande capacité mémoire, une meilleure interopérabilité et incluent plus d'options de connectivité et des capacités de contrôle plus larges que leurs gammes de produits PLC. En général, un PAC convient mieux aux architectures d'automatisation complexes qui se composent souvent de plusieurs applications logicielles basées sur PC, y compris les fonctions HMI (Human Machine Interface, interface machine-homme), la gestion des actifs et les exigences de contrôle du processus.

Le choix d'un contrôleur logique ou d'un PLC ou PAC compact ou avancé est finalement dicté par l'application, mais les différences entre eux s'estompent de plus en plus et les fonctions et capacités des contrôleurs logiques se développent chaque année. La plupart des contrôleurs logiques offrent désormais une expansion jusqu'à 28 E/S et acceptent souvent des entrées CA ou CC et des sorties transistors ou relais sur de nombreuses plages de tension. De plus, la sortie PWM intégrée pour les tâches de contrôle des moteurs est maintenant une fonctionnalité courante. Parmi les modèles de contrôleurs logiques, citons Siemens Logo! et Mitsubishi Alpha 2, qui ont aussi évolué pour offrir la possibilité de s'intégrer à des panneaux HMI et de fournir des messages de fonctionnement et autres informations de statut, alors que cette fonction était réservée il y a encore quelques années aux PLC compacts ou avancés.

 

"Alors que les PLC sont devenus plus capables et différenciés, la tâche de programmation a gagné en complexité."

 

La programmation

Alors que les PLC sont devenus plus capables et différenciés, la tâche de programmation a gagné en complexité. Initialement conçus pour être faciles à programmer, les premiers dispositifs étaient programmés directement via un panneau frontal ou un terminal spécial. Comme l'éventail de fonctions était restreint, il était souvent possible d'inclure une touche dédiée pour représenter chaque élément logique du programme. Le langage de programmation traditionnel associé aux PLC est la logique d'échelle, un système simple qui représente le programme sous forme graphique, sur la base d'un schéma de circuit équivalent de matériel de logique relais. Malheureusement, les langages de logique Latter des différents fabricants sont incompatibles et il est assez trompeur de considérer la logique d'échelle comme un langage car elle se rapproche plus d'un style de programmation ou d'une famille de langages basés sur des règles.

Le logiciel joue un rôle de plus en plus important dans l'automatisation industrielle toujours plus complexe depuis un certain nombre d'années, et les augmentations de coût des logiciels peuvent les amener à être la partie la plus coûteuse du système. Pour contrôler ces coûts et obtenir une plus grande efficacité pendant le développement des applications, parallèlement à l'augmentation de la qualité des logiciels, des tentatives ont été faites pour introduire un certain degré de standardisation dans les systèmes de programmation des PLC via la norme IEC 61131 dont l'organisation PLCopen a été l'un des moteurs. L'intention de la norme IEC 61131 partie 3 est d'harmoniser la conception et le fonctionnement des contrôles industriels grâce à la standardisation de l'interface de programmation, pour pouvoir utiliser une approche d'équipe pour la spécification des projets, la conception, la mise en œuvre, les tests, l'installation et la maintenance. La norme reconnaît quatre langages de programmation : la programmation par diagramme d'échelle (LD) et schéma de bloc de fonction (FBD) désigne deux styles graphiques, alors que texte structuré (ST) et liste d'instructions (IL) sont des types textuels. De plus, la norme IEC 61131-3 définit un diagramme fonctionnel en séquence (SFC), qui contient des éléments pour organiser des programmes de traitement par contrôle séquentiel et parallèle.

Une tendance liée sur le marché des PLC est l'adoption d'interfaces plus familières et souvent inspirées par le marché de la consommation, telles qu'USB. Auparavant, la plupart des PLC étaient programmés via le port série RS-232 ou RS-485, mais comme la plupart des appareils informatiques mobiles modernes, sinon tous, ne disposent pas de ces ports de communication hérités, les fabricants de PLC réagissent en autorisant la programmation par port série, USB et même, de plus en plus souvent, Ethernet.

 

L'interface homme-machine

Un élément extrêmement important dans l'évolution des PLC au fil des années est l'intégration croissante de la technologie d'interface homme-machine (HMI) qui offre des capacités de traitement logique et graphique bien supérieures. Ceci s'explique de plusieurs manières, mais la raison la plus frappante est sans doute l'utilisation généralisée d'affichages graphiques haute résolution et d'écrans tactiles pour environnements industriels dans les panneaux, se substituant aux dispositifs traditionnels tels que les indicateurs, affichages et commutateurs. De nombreuses gammes de contrôleurs logiques et PLC contiennent aussi désormais des interfaces graphiques ayant plus de points communs avec les PC de bureau qu'avec les simples boutons et compteurs du passé. L'automatisation et le contrôle industriel s'appuient toujours plus sur les capacités HMI à fournir des informations de contrôle et de surveillance précises et en temps réel sur les processus industriels, permettant par exemple d'identifier rapidement les défauts.

Les développements des marchés de l'électronique de consommation sont appliqués de plus en plus souvent à la conception HMI pour l'automatisation industrielle et des panneaux de commande et PLC/unités HMI tout-en-un sont désormais largement disponibles sur le marché. Les fournisseurs développent des solutions de plus en plus novatrices qui offrent des fonctionnalités toujours plus riches et des vitesses de traitement toujours plus grandes, ouvrant de nombreuses nouvelles possibilités dans les applications industrielles.

 

Un vaste choix de grandes marques

Pour que les constructeurs de panneaux puissent faire des choix informés, créatifs et fiables à propos de la bonne solution pour construire de nouvelles installations, tout en maintenant et mettant à niveau les équipements existants, RS stocke un large choix d'équipements des grandes marques du marché, comme Mitsubishi, Omron, Schneider Electric, Siemens et Eaton, y compris tous

les dispositifs de contrôle et composants requis pour bâtir un système complet, tels que les unités de commande (CPU), les expansions d'E/S et affichages et autres dispositifs HMI, tout en fournissant un très haut niveau d'assistance technique.

 

Pour obtenir un complément d’information, consulter : www.rs-components.com/ plc-and-hmi

 

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