Automate programmable : qu'est-ce qu'un API et comment fonctionne-t-il ?

L'interconnectivité est devenue un élément de plus en plus essentiel dans les centre de fabrication modernes. Alors que les fabricants continuent d'investir dans des appareils intelligents tels que IoT industriel, les machines connectées au réseau et d'autres outils numériques similaires, ils doivent mettre en place un moyen de communiquer avec leurs équipements et d'automatiser les processus avec un minimum d'intervention humaine.

Dans un environnement de production plus traditionnel, les machines et les systèmes de contrôle sont reliés directement les uns aux autres. Cependant, ce type de configuration peut s'avérer plus complexe et plus difficile à gérer.

Les fabricants modernes contournent cet obstacle en installant et en utilisant des automates programmables (PLC). Au lieu de câbler physiquement chaque machine ou équipement directement aux systèmes de commande concernés, ils connectent ces équipements à des automates programmables, ce qui permet un contrôle plus intégré du processus de production.

Dans cet article, nous aborderons l'utilisation des automates programmables dans les sites de production, les avantages qu'ils offrent, ainsi que la manière dont Tulip être utilisé comme automate programmable pour automatiser le contrôle des processus sur l'ensemble des machines et des outils numériques de votre entreprise.

Un automate programmable est un petit ordinateur programmé pour effectuer des actions ou générer des sorties spécifiques en fonction des données qu'il reçoit et d'un ensemble de règles précises.

Les automates programmables (PLC) sont utilisés dans un large éventail de secteurs commerciaux et industriels, notamment les aéroports, les immeubles de bureaux, les chemins de fer et les sites de production. Dans cet article, nous examinerons plus particulièrement le rôle des automates programmables dans le contexte de la production industrielle.

La connexion de vos équipements et systèmes à l'aide d'un automate programmable (PLC) diffère de l'approche plus traditionnelle qui repose sur l'utilisation de systèmes à relais. Si les relais électriques permettent de contrôler des processus industriels de la même manière qu'un PLC, ils présentent toutefois des inconvénients majeurs en termes de configurabilité et de maintenance.

Étant donné que les bancs électriques sont constitués d'un réseau de câblage physique, si le fonctionnement du système devait un jour être modifié, il faudrait refaire entièrement le câblage.

De plus, en cas de défaillance du système, le personnel chargé de la maintenance devrait inspecter l'ensemble du système afin d'identifier la cause du problème. Selon la complexité du système, cela peut nécessiter beaucoup de temps et de ressources. Voici, à titre d'exemple, une salle de relais électriques.

Avec l'arrivée de l'électronique à semi-conducteurs et des micropuces, la logique de commande utilisée par les relais électriques a été remplacée par une logique logicielle, ce qui facilite considérablement la configuration et la maintenance des automates programmables.

De plus, les automates programmables sont conçus pour résister aux conditions difficiles que l'on rencontre souvent dans les environnements industriels, ce qui en fait des outils parfaits pour les sites de production.

Le rôle d'un automate programmable est simple à décrire : exécuter une logique de manière répétitive, sans jamais faillir. Pour ce faire, il utilise plusieurs modules qui gèrent chacun une tâche spécifique. Ensemble, ils fonctionnent dans ce qu'on appelle le cycle de balayage, une boucle au cours de laquelle l'automate lit les données provenant du terrain, exécute le programme, met à jour les sorties, puis recommence depuis le début.

Cette boucle ne s'arrête jamais. Sur la plupart des systèmes, elle ne prend que quelques millisecondes, ce qui explique pourquoi un automate programmable peut réagir si rapidement lorsqu'un interrupteur est actionné ou qu'un capteur change d'état.

s sur le processeur et la mémoire Le processeur est le cerveau du système. C'est là que votre programme s'exécute réellement, et c'est également lui qui gère la communication avec le reste du système. En son sein, on trouve généralement :

• Le cycle de traitement (lecture → exécution → écriture)

• Espace de stockage pour le programme de commande et le logiciel d'exploitation

• Des fonctions de diagnostic intégrées pour vous avertir en cas de problème

• Une horloge pour la planification ou la logique temporelle

La mémoire est divisée en deux parties. L'une est réservée à votre programme, l'autre aux données en temps réel, telles que les minuteries, les compteurs et les valeurs des variables qui changent à chaque balayage.

des entrées et sorties (E/S) Les modules E/S constituent le lien entre l'automate programmable et l'atelier.

• Les entrées reçoivent des signaux provenant de capteurs, de fins de course ou de transmetteurs de pression

• Les sorties commandent les actionneurs, les démarreurs de moteur, les vannes et tout autre élément nécessitant une commande

Vous verrez deux types de signaux principaux :

• Numérique — simple marche/arrêt (un bouton-poussoir, un relais)

• Analogique — plages de mesure variables (température, niveau, vitesse)

La plupart des systèmes sont conçus pour être extensibles. Si vous avez besoin de plus de ports d'entrée/sortie, il vous suffit d'ajouter un module supplémentaire.

de l'alimentation électrique On en parle peu, mais l'alimentation électrique est d'une importance cruciale. Elle convertit le courant alternatif (CA) en tension continue (CC) dont l'automate programmable (PLC) a besoin. Certains modèles sont équipés de batteries de secours ou d'un système de redondance afin d'éviter toute perte de données d'état en cas de coupure de courant momentanée.

de communication De nos jours, rares sont les automates programmables (PLC) qui fonctionnent de manière isolée. Ils doivent communiquer avec des interfaces homme-machine (IHM), des systèmes SCADA, d’autres automates ou des systèmes de niveau supérieur. Les protocoles industriels courants sont Ethernet/IP, Modbus et Profinet. Ceux-ci ne servent pas uniquement au contrôle : ils permettent également d’effectuer des diagnostics, d’enregistrer des données et, dans de nombreuses usines, d’accéder à distance aux systèmes. Certains systèmes plus récents intègrent même d’emblée des fonctionnalités sans fil ou d’intégration dans le cloud.

En résumé, vous obtenez un système à la fois modulaire et fiable. Que vous exploitiez une seule presse ou une chaîne de production complète, l'architecture sous-jacente reste la même : lecture des données de terrain, traitement de la logique, mise à jour des sorties, et répétition de ce cycle à une vitesse suffisante pour suivre le rythme du monde réel.

Face à la multiplication des machines au sein d'un centre de fabrication, les entreprises ont cherché de nouvelles façons d'automatiser leurs processus et de rationaliser leur production. Cette automatisation accrue a conduit à l'adoption de contrôleurs à langage programmable (PLC) pour relier et commander les différentes machines, appareils, capteurs, etc. Parmi les avantages que les PLC offrent aux fabricants, on peut citer :

Une programmation plus simple : comme nous l'avons vu, les systèmes à relais obligent les fabricants à gérer des séquences logiques complexes, ce qui rend l'ensemble du processus plus difficile. Les automates programmables, en revanche, peuvent être programmés à l'aide de langages de programmation de base pour contrôler diverses applications industrielles.

Une plus grande flexibilité : si les fabricants doivent adapter leurs processus de production, ils peuvent le faire facilement à l'aide d'un automate programmable. En effet, le programme logique peut être facilement modifié via l'ordinateur connecté, ce qui représente une différence considérable par rapport à la nécessité de débrancher et de rebrancher tout un circuit de relais. Cela facilite le dépannage et la maintenance à long terme.

Fiabilité accrue : les automatisations centrées sur les automates programmables (PLC) nécessitant moins de câblage réduisent les risques de connexions physiques défaillantes. Les processus de fabrication peuvent ainsi se dérouler de manière plus fiable.

Temps de réponse rapide : les industriels d'aujourd'hui ont besoin de réactions immédiates face aux événements qui se produisent en usine. Les automates programmables (PLC) commandent les machines en temps réel, ce qui leur permet de réagir instantanément aux signaux d'entrée.

Par exemple, si la température d'une machine commence à monter en flèche, l'automate programmable peut arrêter la machine presque instantanément afin d'éviter un incident plus grave.

Robustesse physique : les automates programmables sont conçus pour être résistants, ce qui leur permet de supporter des conditions d'usine parfois extrêmes, telles que la chaleur, la poussière et les débris.

Lorsqu'ils envisagent de recourir à des automates programmables pour l'automatisation de la production, les fabricants doivent tenir compte de certains facteurs clés avant d'acquérir un API.

Il s'agit notamment de :

• Compatibilité du système : les fabricants doivent s'assurer que l'automate programmable qu'ils ont choisi est compatible avec leurs systèmes de production actuels. De plus, cet automate doit également être compatible avec la tension du réseau électrique de l'usine.

• Vitesse de traitement : le processeur du PLC doit disposer d'une vitesse de traitement suffisante pour prendre en charge les différents processus et fonctions d'une installation donnée.

• Nombre de ports : il est judicieux de s'assurer que l'automate dispose d'un nombre suffisant de ports d'entrée et de sortie pour répondre aux besoins de l'usine.

• Capacités d'E/S analogiques : certains automates programmables ne peuvent gérer que des processus simples de type marche/arrêt, c'est-à-dire des fonctions discrètes. Cependant, certaines opérations de fabrication impliquent des processus analogiques, ce qui nécessite un automate programmable capable de traiter des variables continues.

• Résistance : De nombreux fabricants installent les automates programmables à proximité des équipements concernés. Il est donc important de s'assurer qu'ils sont capables de résister aux conditions environnementales industrielles, telles que les températures élevées.

Aujourd'hui, le secteur industriel n'est plus aussi statique qu'autrefois. Les changements de production sont plus rapides, les gammes de produits évoluent et les systèmes doivent communiquer entre eux. C'est pourquoi de plus en plus d'équipes se demandent si les automates programmables traditionnels constituent toujours la solution la plus adaptée.

C'est là que les automates logiciels entrent en jeu. Un automate logiciel remplit les mêmes fonctions qu'un automate matériel : il exécute des logiques et contrôle des machines, mais il s'agit d'une solution logicielle. Au lieu de baies de modules, la logique s'exécute sur un PC industriel ou un dispositif en périphérie. Comme il s'agit d'une solution logicielle, les mises à jour sont plus faciles, la mise à l'échelle est plus rapide et l'intégration avec les systèmes cloud est intégrée dès le départ.

Contrôleurs logiquesTulips
Grâce au générateur de logique sans code Tulip, vous pouvez concevoir la logique de production sans avoir à manipuler de schémas en échelle ni de texte structuré. La logique est intégrée Tulip et peut être déclenchée par les actions de l'opérateur, les données des capteurs ou les entrées directes de la machine. Vous définissez les règles à l’aide d’un éditeur par glisser-déposer suffisamment simple pour que les ingénieurs, les superviseurs ou les responsables de processus puissent l’utiliser sans avoir à attendre un programmeur d’automate. Et comme Tulip conçu pour l’atelier, il ne fonctionne pas en vase clos. Il se connecte directement aux machines, au MES, à l’ERP et IoT dès sa sortie de l'emballage.

Au cours des derniers mois, Tulip Edge IO, un dispositif périphérique compatible Wi-Fi, facile à mettre en œuvre et peu coûteux, destiné à la collecte de données opérationnelles. Notre dispositif Edge IO intègre les données provenant de diverses machines, capteurs et automates programmables, grâce à des ports d'E/S industriels ainsi qu'à une connectivité USB.

Grâce à Edge IO, les opérateurs peuvent modifier les programmes des automates programmables (PLC) depuis Tulip , et notre dispositif Edge IO peut être transformé en automate programmable sans coût matériel supplémentaire.

Vous pouvez découvrir comment Tulip utilisé dans ce contexte grâce à la démonstration ci-dessous :

Les automates programmables logiciels ne constituent pas une solution universelle. Il y aura toujours des cas où un automate programmable classique sera l'outil le plus adapté. Mais pour de nombreux fabricants, le fait d'intégrer la logique dans un logiciel rend les opérations plus flexibles et moins dépendantes de systèmes rigides axés sur le matériel.

Les automates programmables ne sont pas près de disparaître. Ils restent la colonne vertébrale de l'automatisation, et le marché affiche une croissance régulière : le marché mondial des automates programmables (PLC) était évalué à 13,9 milliards de dollars en 2024 et devrait atteindre 22,15 milliards de dollars d'ici 2032.

Ce qui change, c'est la manière dont les gens les utilisent. Les usines sont aujourd'hui davantage connectées, ce qui pousse les systèmes de contrôle à évoluer.

On peut distinguer quelques tendances :

• IoT . Davantage de capteurs, davantage de passerelles, davantage de données. Les automates programmables (PLC) sont de moins en moins utilisés comme des boîtiers isolés et de plus en plus comme des éléments d'un système connecté plus vaste.

• Periphérie et cloud. Les données, et même une partie de la logique de contrôle, quittent l'automate programmable pour être transférées vers Appareils Edge le cloud. Cela facilite la mise à l'échelle et offre à la direction une visibilité en temps réel sur l'ensemble des sites.

• L'IA fait son apparition. Certaines plateformes commencent à utiliser l'IA pour détecter les anomalies, prévoir les pannes, voire optimiser la logique en temps réel. On en est encore aux prémices, mais c'est une réalité.

• Les automates logiciels et les configurations ouvertes. Les équipes en ont assez de la dépendance vis-à-vis d'un fournisseur. On observe un intérêt croissant pour les systèmes de contrôle logiciels, indépendants des fournisseurs et plus faciles à adapter, en particulier dans la production à forte diversité de modèles.

Contexte : les automates programmables restent des outils fiables et indispensables, mais la notion de « contrôle » évolue. Il ne s'agit plus seulement d'assurer le bon fonctionnement des machines. Il s'agit désormais d'adaptabilité, de données et de rapidité.

Si vous souhaitez découvrir comment Tulip vous aider à automatiser vos processus d'automatisation industrielle, n'hésitez pas à contacter un membre de notre équipe dès aujourd'hui!