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  • Production line in a manufacturing facility for packaging, industrial automation, machine control, manufacturing execution system.

    PLC, automate programmable

PLC ou API : les automates programmables industriels

Apparus à la fin des années 60 dans l’industrie automobile américaine, les automates programmables industriels (API ou PLC en anglais) ont permis de bénéficier de plus de souplesse dans la gestion des systèmes de commande. Ils sont désormais utilisés dans de nombreux secteurs d’activité, pour la commande des machines et des chaines de production, la régulation de processus ou encore dans le secteur du bâtiment, pour le contrôle de l’éclairage, du chauffage, de la sécurité…

Qu’est-ce qu’un automate programmable industriel (API ou PLC)

Un automate programmable industriel (API), aussi nommé programmable logic controller (PLC) en anglais, est une sorte d’ordinateur dédié à l’automatisation de processus industriels ou à la commande de machines ou robots industriels en usine, par exemple.

Mais l’API ou PCL se distingue de l’ordinateur sur un certain nombre de points :

  • Sa mémoire est programmable par un non informaticien, par le recours à un langage adapté
  • Il dispose d’entrées et de sorties industrielles qui lui permettent d’être directement connecté aux capteurs
  • Il est conçu de façon à pouvoir fonctionner dans des conditions difficiles en termes de températures, poussière, humidité, vibrations, micro-coupures de courant… par exemple.

Les API ou PLC sont particulièrement appréciés dans le secteur industriel pour leur robustesse, leur réactivité et leur simplicité en ce qui concerne la maintenance.

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 Son fonctionnement suit le schéma suivant :

  • Lecture des informations d’entrée (délivrées par des capteurs, commutateurs, boutons poussoirs…)
  • Exécution, grâce au processeur, des calculs (séquence, temporisation, comptage…) en fonction des états d’entrée
  • Mise en action à la sortie (par le biais de vannes, alarmes, lampes, ventilateurs, moteurs…)

Les systèmes PLC sont en général disponibles sous deux formes : en boîtier unique (ou coffret) et en version modulaire/rack. Les premiers correspondent principalement aux petits automates programmables, avec jusqu’à 24 entrées et 8 ou 16 sorties. Quant aux systèmes en version rack, ils offrent un plus grand nombre d’entrées et sont constitués de modules séparés souvent montés en rails dans une armoire métallique.

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L’architecture d’un API ou PLC

Afin de recevoir les informations concernant l’état du système et de commander les pré-actionneurs selon le programme inscrit dans sa mémoire, l’automate programmable industriel doit se composer de trois éléments :

  • Un processeur (ou Central Processing Unit, CPU) : son rôle consiste à traiter les instructions qui constituent le programme de fonctionnement de l’application, à gérer les entrées et sorties, à surveiller et diagnostiquer l’automate (par des tests lancés régulièrement), à mettre en place un dialogue avec le terminal de programmation.
  • Une mémoire : elle permet le stockage des instructions constituant le programme de fonctionnement ainsi que diverses informations. Il peut s’agir de mémoire vive (modifiable à volonté mais perdue en cas de coupure de tension) ou de mémoire morte.
  • Des interfaces entrées / sorties : elles permettent au processeur de recevoir et d’envoyer des informations. Ces dispositifs d’entrée et sortie peuvent produire des signaux discrets, numériques (ce sont des sorties de type « tout ou rien », l’information ne proposant que deux états) ou analogiques.

Les langages de programmation des API ou PLC

La norme industrielle CEI 61131-3 définit plusieurs langages de programmation pour les automates programmables industriels :

  • LD (Ladder Diagram) : le langage à contacts. Il se base sur une approche visuelle évoquant des schémas électriques.
  • IL (Instruction List) : les listes d’instructions. Ce langage est très proche du langage informatique dit assembleur
  • FBD (Function Block Diagram) : les diagrammes de schémas fonctionnels. C’est un langage graphique qui permet la construction d’équations complexes.
  • ST (Structured Text) : le texte structuré. Il s’agit d’un langage textuel de haut niveau qui est utilisé pour décrire des procédures complexes.
  • SFC (Sequential Function Charts) : les graphes de fonction séquentielle. Ce langage est issu du langage GRAFCET.

Pour choisir un PLC adapté aux besoins d’une société, il sera nécessaire de s’interroger sur les caractéristiques attendues de l’automate : le nombre d’entrée et sorties nécessaires, le type de processeur (notamment la taille de la mémoire et la vitesse de traitement), les fonctions ou modules spéciaux souhaités, les fonctions de communication compatibles avec les autres systèmes de commande…

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