L'industrie moderne utilise de nombreux processus technologiques extrêmement complexes, qui nécessitent l'utilisation de systèmes de contrôle très avancés et fiables. L'amélioration de l'efficacité et de la compétitivité passe par l'automatisation de nombreuses activités. Ces dernières années, les automates programmables (API) sont devenus l'un des systèmes de contrôle de base.
L'automate programmable industriel (API) est le fruit du développement rapide de la technologie des microprocesseurs au XXe siècle et constitue aujourd'hui l'un des éléments de contrôle fondamentaux des processus technologiques modernes. Le premier automate programmable industriel (API) au monde a été créé en 1969 aux États-Unis : le Modicon 084. Cet appareil pesait 46 kg et disposait d'une mémoire programme de 4 Ko. Un chiffre aujourd'hui dérisoire, mais impressionnant à l'époque. Les automates programmables industriels ont d'abord fait leur apparition dans l'industrie automobile, mais ont rapidement gagné en popularité dans d'autres secteurs industriels, remplaçant les systèmes de contrôle à relais et les dispositifs de contrôle séquentiel. Dans les années 1990, il n'existait pratiquement aucune usine moderne qui n'en utilisait. contrôleurs logiques programmables PLC.
Contrôleurs logiques programmables – Division
Il y a beaucoup de choses que vous pouvez trouver sur le marché contrôleurs PLC Les produits de différents fabricants (par exemple, Eaton ES4P-221-DRXD1 easySafety) offrent des fonctionnalités variées. Ces appareils peuvent être classés selon différents critères. L'un d'eux est le nombre d'entrées/sorties prises en charge (E/S – Entrée/Sortie) : grand format (jusqu'à 4 096 E/S) (par exemple, Eaton XC-CPU101-C256K-8DI-6DO), moyen format (jusqu'à 512 E/S) et petit format (jusqu'à 128 E/S). Une autre classification repose sur les caractéristiques de conception. On distingue ici les contrôleurs sans boîtier, qui sont installés à l'intérieur des machines et des appareils, les contrôleurs compacts de petites dimensions et avec un boîtier simple (par exemple Eaton EC4P-222-MTAD1), les contrôleurs modulaires sous forme d'appareils moyens et grands, dans lesquels l'utilisateur sélectionne les modules nécessaires et les installe dans des panneaux spéciaux (par exemple Schneider TSX3705028DR1) et les contrôleurs intégrés au panneau opérateur.
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Construction d'un contrôleur logique programmable
Nous avons déjà mentionné que les contrôleurs peuvent différer en termes de fonctionnalités, de paramètres et de boîtier, mais leur conception de base se compose des mêmes éléments :
- Chargeur – Le plus souvent pulsé, il se caractérise par un rendement élevé du convertisseur CA/CC et une puissance élevée pour un encombrement réduit. Il peut fonctionner dans des conditions industrielles difficiles et est protégé contre les surtensions et les surcharges. Les automates programmables fonctionnent généralement sur une alimentation 24 V, bien que certains modèles puissent également être raccordés directement au réseau électrique. Dans les automates compacts, l'alimentation est montée à l'intérieur du boîtier (par exemple, Eaton EC4P-221-MTAX1) ou peut être un élément séparé dans les automates modulaires.
- Unité centrale de traitement (CPU) – Il s'agit du composant principal du contrôleur. Sa fonction est de gérer l'automate, d'exécuter le programme de contrôle, de prendre en charge les modules individuels et de communiquer avec les autres éléments du système. Le cœur du processeur est le microprocesseur. Ses paramètres déterminent la vitesse du contrôleur, les capacités de communication, la taille de la mémoire, le nombre de variables d'E/S prises en charge, etc. Le type de mémoire stockant le programme de contrôle dépend également du microprocesseur : RAM à accès aléatoire (par exemple, Schneider TSX3721101), EEPROM (mémoire morte permanente, programmable et effaçable électriquement) et FLASH EPROM (mémoire morte permanente, programmable et effaçable électriquement sur les contrôleurs plus récents).
- Modules d'entrée numériques – Les circuits d'entrée de base du contrôleur convertissent les signaux de courant provenant d'appareils externes en signaux numériques. Ils peuvent être alimentés en courant alternatif ou continu.
- Modules de sortie numérique – Ils transmettent les signaux du contrôleur aux circuits de l'objet contrôlé. Généralement, les bobines des contacteurs et des relais y sont connectées, contrôlant le fonctionnement des machines.
- Modules d'entrée analogiques – Convertissent les signaux d'entrée analogiques en signaux numériques, lus par le processeur. L'élément le plus important de ces modules est le convertisseur analogique-numérique.
- Modules de sortie analogique – convertir les valeurs numériques de la mémoire du contrôleur en signaux continus reliant le programme en cours d'exécution à la machine contrôlée.
- Modules de communication – Interface d'échange de données entre le contrôleur et d'autres appareils (par exemple, autres contrôleurs, dispositifs exécutifs, IHM, etc.), qui forment ensemble le système de contrôle. Les modules de communication de nouvelle génération sont souvent équipés de leur propre processeur, ce qui garantit une transmission correcte des données.
- Modules spéciaux – ils peuvent être utilisés pour étendre les fonctions des contrôleurs PLC, par exemple les modules de mesure de température, les compteurs rapides, les générateurs d'impulsions PWM, etc.
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Comment fonctionne un PLC ?
Le fonctionnement du contrôleur programmable est défini par le programme utilisateur enregistré dans sa mémoire. Il s'agit d'une séquence de commandes sous forme d'algorithme qui contrôle le fonctionnement de la machine. Le programme de contrôle est élaboré à l'aide d'un ordinateur ou d'un programmateur, puis enregistré dans la mémoire du contrôleur. À partir de ce programme, le microprocesseur exécute les actions appropriées.
Chaque contrôleur PLC fonctionne selon le cycle suivant répété en boucle : initialisation du contrôleur (test de l'exactitude des circuits et de la configuration des composants), lecture des signaux d'entrée (lecture des entrées physiques du contrôleur et leur écriture en mémoire), exécution du programme (traitement des instructions du programme de contrôle, génération de l'état de sortie et son écriture en mémoire), écriture des signaux de sortie (prise des valeurs de l'état de sortie et leur écriture sur les ports de sortie physiques du contrôleur), gestion de la communication (lorsque la communication réseau est utilisée) et autodiagnostic (le contrôleur vérifie le fonctionnement des composants).
Comment choisir des automates programmables industriels ?
Comme il existe de nombreuses options différentes disponibles sur le marché contrôleurs logiques programmables Pour choisir le modèle adapté aux besoins d'un système de contrôle donné, plusieurs aspects doivent être pris en compte. Tout d'abord, il faut prendre en compte les spécificités de l'application et déterminer si un système de contrôle local ou distribué est plus avantageux. Lors du choix d'un automate programmable industriel (API), il faut déterminer le nombre et le type d'entrées/sorties, et déterminer si le contrôleur effectuera d'autres tâches que le contrôle. Il est également important de prêter attention aux interfaces de communication intégrées à l'API et à leurs types (par exemple, USB, Ethernet, etc.). La simplicité d'utilisation de l'environnement de programmation est également importante (il est préférable de choisir un API prenant en charge les langages utilisés par les ingénieurs de l'entreprise) et sa compatibilité avec les modèles d'API déjà utilisés. Le support technique du fabricant est également important.
Ou peut-être un relais programmable ?
Dans certains cas, cela peut être un meilleur choix relais programmable Au lieu d'un contrôleur. Il convient de souligner d'emblée que le relais offre moins de fonctions qu'un automate programmable (API), ainsi que des capacités d'extension d'E/S et de communication limitées. Malgré cela, le relais programmable présente des avantages. Tout d'abord, il est plus facile à intégrer à un système existant. Un tel relais se programme généralement rapidement grâce au clavier et à l'écran intégrés, et son prix est inférieur à celui d'un contrôleur. Par exemple, le relais est idéal pour la formation et l'apprentissage des nouveaux employés. Il peut être utilisé avec succès dans des systèmes simples ne comportant que quelques dizaines d'entrées/sorties, lorsqu'il s'agit de programmer un programme de contrôle peu complexe. Le coût d'un tel contrôle sera alors inférieur à celui d'un contrôleur API.
Contrôleur logique programmable L'automate programmable industriel (API) est aujourd'hui un élément indispensable des systèmes de contrôle complexes utilisés dans les usines industrielles de toutes tailles à travers le monde. Grâce aux API, les processus technologiques peuvent être programmés et automatisés de manière flexible, optimisant ainsi les coûts de production.
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