PLC est l'abréviation de programmable logic controller (contrôleur logique programmable). Un PLC est un dispositif informatique programmable qui est utilisé pour gérer des processus électromécaniques, généralement dans le créneau industriel. Un PLC est parfois appelé PC industriel, un terme qui décrit la fonction principale d'un PLC en tant que machine informatique industrielle spécialisée.
Les automates supervisent l'état d'un dispositif d'entrée, tel que les signaux d'un interrupteur d'éclairage, et prennent des décisions sur l'état suivant d'un dispositif de sortie, par exemple l'allumage ou l'extinction d'une lumière.
Les automates sont également utilisés pour transférer des informations depuis des dispositifs situés dans des usines ou à l'extérieur vers des applications centralisées, souvent exécutées sur des PC. Les automates sont couramment utilisés pour superviser les appareils et établir des rapports, pour diagnostiquer les défaillances des appareils matériels tels que les machines et les outils industriels, et pour effectuer des événements sur les appareils.
es alertes personnalisées et la visualisation des données vous permettent d'identifier et de prévenir rapidement les problèmes de santé et de performance du réseau.
Les automates programmables sont les successeurs des systèmes logiques à relais, qui sont des systèmes de contrôle qui supervisent et contrôlent des dispositifs de bas niveau tels que des commutateurs, des relais, des minuteries, des actionneurs et des moteurs. Dans les systèmes logiques à relais, les relais effectuent des opérations logiques, connues sous le nom de logique à relais, en activant et en désactivant des bobines magnétiques dans des circuits électriques.
Les relais peuvent connecter des circuits qui utilisent des courants et des tensions différents. Historiquement, ils étaient donc idéaux pour contrôler et coordonner différents dispositifs d'automatisation industrielle.
L'inconvénient d'un système logique à relais est que, comme un tableau de distribution, il est câblé et difficile à entretenir en raison de la multiplicité des fils. Le développement des microcontrôleurs a résolu ce problème en permettant aux processus de logique à relais d'être codés de manière programmatique et d'être stockés sur un ordinateur.
Un automate classique est relié à une alimentation électrique et se compose d'une unité centrale de traitement (CPU), d'un rack de montage, d'une mémoire morte (ROM), d'une mémoire vive (RAM), de modules d'entrée/sortie (E/S), d'une alimentation électrique et d'un dispositif de programmation.
Les PLC ont une conception modulaire ; les modules d'E/S et d'autres modules spécialisés se glissent dans un rack PLC. Les modules PLC sont parfois appelés cartes.
Un rack PLC peut être comparé au châssis d'une voiture auquel d'autres composants sont connectés. Les composants connectés dans un rack PLC sont regroupés en trois sections : la CPU, plusieurs modules d'E/S et la source d'alimentation.
L'alimentation électrique convertit le courant alternatif (CA) en courant continu (CC). Le courant continu est utilisé par la CPU et les composants d'E/S.
Comme pour un PC, la CPU est le cerveau d'un PLC. La CPU a deux modes de fonctionnement : le mode de programmation et le mode d'exécution. En mode programmation, la CPU télécharge la logique sous forme d'instructions de programmation créées par un utilisateur sur un PC. En mode exécution, la CPU exécute la logique.
La CPU contrôle toutes les opérations du PLC en fonction des instructions de programmation stockées dans la mémoire. Un système de bus de commande transfère les informations vers et depuis la CPU.
Un PLC reçoit ou détecte des données provenant de dispositifs d'entrée tels que des capteurs de proximité et photoélectriques, des claviers, des indicateurs de niveau, des minuteries, des compteurs, des voyants de console, des moteurs électriques et des commutateurs de température et de pression. Le concept de données de détection fait référence à la nature des données d'entrée de l'API, qui se présentent sous la forme de signaux électroniques.
Les cartes d'entrée numériques gèrent des signaux discrets, par exemple des signaux marche/arrêt. Les cartes d'entrée analogiques convertissent la tension en nombres que la CPU peut comprendre.
Les sorties PLC comprennent les vannes, les démarreurs, les variateurs, les actionneurs, les solénoïdes, les alarmes, les relais de commande, les imprimantes et les pompes.
Les cartes de sortie numériques permettent d'allumer et d'éteindre des dispositifs, par exemple une lumière. Les cartes de sortie analogiques convertissent les nombres numériques en tension, par exemple pour faire fonctionner des machines.
Les automates programmables peuvent prendre des décisions logiques et effectuer des actions en fonction des données d'entrée qu'ils reçoivent, par exemple en traitant les données d'entrée et en envoyant les données traitées à un dispositif de sortie. Le traitement des données d'entrée est exécuté par un dispositif de programmation.
Par exemple, un thermostat peut superviser la température d'une installation de refroidissement et envoyer cette information par intermittence, via un PLC, à une imprimante située dans le centre d'exploitation d'une usine.
Le dispositif de programmation est généralement un PC, une console ou un dispositif portable propriétaire. Les modules d'E/S dirigent les signaux d'entrée vers la CPU d'un PLC où les signaux de sortie sont créés. Le format des données de sortie est spécifié par un programme d'application mis en œuvre sur le dispositif de programmation.
La ROM stocke les données du système d'exploitation et les pilotes. La RAM stocke l'état et les détails des données d'entrée et de sortie, ainsi que les programmes d'application.
Les modules d'E/S sont chargés de transférer les informations entre l'API et les réseaux de communication.
Pour communiquer avec des périphériques externes, les automates utilisent la norme recommandée 232 (RS-232), qui est une norme de communication série. RS-232 utilise un code binaire pour lire et écrire des données au format ASCII (American Standard Code of Information Interchange).
Au niveau du contrôle, les automates communiquent avec les composants de terrain au niveau physique en utilisant une variété de protocoles de communication en fonction du composant. Les automates utilisent également différents protocoles de communication pour communiquer sur des réseaux et avec des dispositifs sans fil.
Modbus RTU est un protocole de communication série souvent utilisé dans les réseaux de communication industriels pour transmettre des données sur de longues distances. Les protocoles de communication série n'ont toutefois pas les performances et la vitesse des protocoles Ethernet. Les protocoles Ethernet utilisés par les IPS comprennent Ethernet TCP/IP, Modbus TCP/IP et Profinet, qui sont utilisés pour se connecter aux réseaux d'usine et à l'internet. Les protocoles propriétaires peuvent être personnalisés pour des dispositifs propriétaires. Les protocoles USB (Universal Serial Bus) sont utilisés pour se connecter aux pilotes et aux imprimantes. Pour les appareils sans fil, le protocole Bluetooth peut être utilisé.
Un PLC remplit quatre fonctions opérationnelles de base. Tout d'abord, il analyse tous les dispositifs d'entrée connectés afin de déterminer leur état de fonctionnement. Deuxièmement, il exécute un programme qui détermine ce qui doit se passer avec les données d'entrée. Troisièmement, il génère des données de sortie exécutées. Quatrièmement, il utilise une fonction d'entretien opérationnel pour effectuer des diagnostics internes.
Les automates utilisent une série de ports et de protocoles de communication pour se connecter à des applications de contrôle telles que les systèmes de supervision et d'acquisition de données (SCADA).
Les opérateurs des installations industrielles et les responsables de ligne interagissent avec un PLC en temps réel à l'aide d'une HMI. L'IHM est le tableau de bord de l'opérateur, c'est-à-dire l'interface entre une personne et l'automate. L'IHM permet à l'opérateur de coordonner, de gérer et de contrôler les processus et les dispositifs industriels.
Les automates programmables sont utilisés pour une grande variété de processus de machines automatisées, par exemple pour contrôler les ascenseurs ou allumer et éteindre les interrupteurs d'éclairage dans les builds intelligents. Les automates sont utilisés pour superviser les caméras de sécurité et les dispositifs d'avertissement automatisés, les feux de circulation et les processus industriels tels que la découpe du verre et du papier.
Un PLC supervise les données de supervision, par exemple le temps disponible des appareils, la température de fonctionnement et les statistiques d'utilisation. Il démarre et arrête également les processus et génère des notifications en cas de dysfonctionnement d'une machine.
Les automates programmables sont utilisés dans l'assemblage de produits, l'emballage, le contrôle des mouvements, le contrôle des lots, les diagnostics et les essais de machines, et les processus robotiques.
La logique Ladder est couramment utilisée pour programmer les automates, mais d'autres langages sont également utilisés, par exemple le diagramme de blocs fonctionnels, le texte structuré, le diagramme de fonctions séquentielles et la liste d'instructions.
La logique Ladder utilise des diagrammes graphiques basés sur le matériel des circuits de relais pour exprimer et spécifier la structure logique des processus dans les applications logicielles PLC. Le code de logique Ladder ressemble à un schéma électrique.
les notifications en temps réel sont synonymes de dépannage plus rapide, de sorte que vous pouvez agir avant que des problèmes plus graves ne surviennent.
Les avantages des automates programmables sont principalement ceux qui découlent de l'abandon des systèmes de contrôle logique traditionnels câblés. Par rapport aux systèmes de contrôle logique traditionnels, les API sont plus faciles à build, à installer, à entretenir et à modifier.
Les composants PLC ne nécessitent pas de câblage complexe car la logique de commande est mise en œuvre par le logiciel. Les modifications et les mises à jour peuvent être facilement mises en œuvre en téléchargeant un nouveau programme de logique ladder. Les modifications peuvent être effectuées à distance et non manuellement comme c'est le cas avec les systèmes à logique de relais.
Le codage par logique Ladder permet de développer rapidement des expressions logiques complexes. La programmation des PLC est relativement simple et comme la conception d'un système PLC est modulaire, ils peuvent être installés dans différentes configurations physiques et sont facilement extensibles avec de multiples dispositifs d'entrée et de sortie différents.
Les automates sont des dispositifs spécialisés construits pour résister à des conditions environnementales difficiles telles que le froid et la chaleur extrême, ainsi que la poussière et l'humidité dans les usines.
Un PLC est équipé d'un système d'exploitation en temps réel qui dispose de certaines fonctions d'entretien, mais ne nécessite pas les utilitaires supplémentaires utilisés par les PC, tels que les logiciels antivirus ou les nettoyeurs de registre.
Comme ils sont basés sur des microprocesseurs, les temps d'exécution des PLC sont plus rapides que ceux des systèmes de contrôle logique à relais, qui comportent de nombreuses pièces mécaniques.
Les codes de programmation complexes sont souvent mieux gérés par les PC traditionnels que par les API, car ils sont axés sur les tâches plutôt que sur les événements.
Bien que robustes et fiables, les systèmes utilisant des automates programmables ont généralement besoin de superviseurs externes pour afficher les données de manière conviviale.
Lorsqu'ils tombent en panne, les PLC peuvent nécessiter un dépannage approfondi par des spécialistes des PLC.
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Un PLC est souvent décrit comme un "ordinateur numérique renforcé", mais il existe quelques différences essentielles.
Alors qu'un PC est nécessaire pour faire fonctionner un PLC, un PC n'a pas besoin d'un PLC pour fonctionner. En effet, un PLC fonctionne à l'aide d'un microcontrôleur, tandis qu'un PC utilise un microprocesseur.
Un PLC utilise une méthode basée sur le balayage pour exécuter le code alors que les PC utilisent une méthode basée sur l'événement pour exécuter le code.
Les entrées d'un PLC sont des signaux plutôt que des données introduites par les lecteurs d'un PC. Souvent, les données d'un PLC sont collectées par un PC et utilisées pour déclencher des ordres de travail, des rapports et des notifications.
Le système d'exploitation d'un PLC est conçu pour effectuer des tâches de contrôle et donc, contrairement aux PC, ils n'utilisent généralement pas d'antivirus ou d'utilitaires de nettoyage de registre.
Les automates sont programmés à l'aide de langages propriétaires ou de la logique ladder. Les PC sont programmés à l'aide de langages de haut niveau comme Java ou C++.
Les automates ne sont pas à l'abri des attaques de cybersécurité et des logiciels malveillants, mais les cas rapportés sont moins nombreux que pour les PC. Cela s'explique par le fait que les automates ont des fonctionnalités limitées par rapport aux PC.
La mise en œuvre de petits systèmes PLC est généralement moins coûteuse que celle d'un cas d'utilisation similaire pour un PC, mais les grands systèmes PLC nécessaires pour des opérations logiques complexes peuvent être onéreux. Plus adaptés aux conditions environnementales difficiles, les automates programmables peuvent être moins coûteux à entretenir physiquement.
Les circuits de contrôle des systèmes logiques à relais doivent être câblés pour chaque fonction de contrôle. La logique à relais repose sur l'exécution de fonctions logiques et de commande basées sur des diagrammes de circuits électroniques physiques.
Avec la logique en échelle, les fonctions logiques et de contrôle sont exécutées à l'aide d'un PLC programmable basé sur un microprocesseur. L'automate stocke le programme de logique en échelle dans la mémoire. Contrairement aux systèmes de contrôle câblés, les automates programmables peuvent être reprogrammés, ce qui permet d'économiser du temps et de l'argent puisqu'il n'est pas nécessaire de remplacer les fils et les câbles coûteux. Seuls les dispositifs d'E/S d'un PLC nécessitent un câblage.
Les termes microcontrôleur et microprocesseur sont parfois utilisés de manière interchangeable, mais il existe une grande différence entre les deux. Une puce à microprocesseur ne comporte qu'un CPU. Un microcontrôleur se compose d'un CPU, d'une mémoire et de modules d'entrée/sortie (E/S), tous intégrés sur une seule puce.
Un microprocesseur ne peut pas fonctionner indépendamment d'autres composants, tels que des circuits et mémoires supplémentaires, des modules d'E/S et des logiciels.
Un microprocesseur est utilisé lorsqu'un traitement complexe est nécessaire, par exemple pour les jeux et les ordinateurs portables, et lorsqu'une tâche n'est pas définie. Un microcontrôleur est utilisé pour les tâches répétitives et prédéfinies, par exemple dans les équipements électroniques et les machines industrielles.
Les microcontrôleurs sont moins chers, plus petits et consomment moins d'énergie que les microprocesseurs.
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Les automates programmables permettent aux utilisateurs de programmer des tâches spécifiques à exécuter par les machines à l'aide du langage de codage de la logique en échelle. Les automates programmables permettent d'automatiser de manière rentable des tâches répétitives dans des niches industrielles. Ils sont également capables d'effectuer des tâches intelligentes telles que l'émission automatique de bons de travail et le diagnostic d'équipements défectueux.
