Contrôleur logique programmable Un système efficace !

Dans cet article, vous saurez tout ce que vous devez savoir sur un Programmable Logic Controller, de ses origines à nos jours. Allez-y et découvrez les avantages de cet ordinateur incroyable !

Programmable Logic Controller

Un Programmable Logic Controller, parfois simplement appelé PLC, pour son acronyme en anglais, n'est rien de plus qu'un ordinateur grâce auquel sont automatisés divers processus électromécaniques. Il comprend une mémoire programmable où sont stockées les instructions nécessaires à la mise en œuvre de fonctions spécifiques sur différents types de machines et de processus.

Actuellement, les contrôleurs logiques programmables sont utilisés dans divers types d'industries, en plus d'être présents dans d'autres secteurs tels que : scientifique, militaire, éducation, médecine, technologie, recherche, banque, sécurité, et autres. Ceci est principalement dû à l'évolution du matériel et des logiciels.

Parmi les tâches qui peuvent être effectuées à l'aide d'un Programmable Logic ControllerIl convient de mentionner la vérification de la programmation centralisée de chacune des pièces qui composent les processus, le fonctionnement des machines et des installations, l'automatisation des processus domestiques, l'installation de contrôles de sécurité et bien d'autres.

Pour en savoir plus sur ce sujet passionnant, je vous invite à lire l'article sur processus automatisés. Vous y trouverez des informations pertinentes sur son fonctionnement, les exigences de sa mise en œuvre, ses avantages et ses inconvénients.

Notre Histoire

L'origine des automates programmables industriels est due au début de l'ère de l'industrialisation. C'est ainsi qu'en 1960 apparaissent les premiers systèmes de contrôle qui remplacent l'utilisation de relais et de contacteurs, ce qui permet de réduire les coûts d'installation et de maintenance des lignes de production.

Huit ans plus tard apparaissent les premiers automates programmables, constitués d'un système de contrôle par ordinateur. Ces robots programmables se sont avérés peu coûteux, robustes, flexibles et faciles à modifier. En plus de pouvoir travailler dans des conditions défavorables, sa durée de vie utile était supérieure à celle des modèles qui l'ont précédé.

Plus tard, en 1970, sont apparus des systèmes logiques numériques, construits avec des microprocesseurs ou des circuits intégrés, capables de développer des tâches spécifiques, et non à usage général. De plus, ils pourraient échanger des informations entre eux sans être à proximité des processeurs.

Presque à la fin des années 1970 et au début des années 1980, les premiers modèles de contrôleurs logiques programmables ont été développés, qui permettaient à la fois des entrées et des sorties à distance analogiques et numériques. Grâce à l'augmentation de sa mémoire, il a été possible l'incorporation de fonctions de contrôle de positionnement et l'augmentation des communications avec des ordinateurs et des périphériques.

De même, des langages de programmation plus puissants et plus fonctionnels sont apparus.

Plus tard, au milieu des années 80, la standardisation des communications a commencé avec l'apparition du protocole MAP. Les dimensions des contrôleurs logiques programmables ont été réduites et la programmation a commencé à l'aide d'ordinateurs personnels.

Pour sa part, la décennie des années 90 a été caractérisée par une réduction progressive des nouveaux protocoles, ainsi que par la modernisation des couches physiques des protocoles existants à l'époque. Le développement des modules multiprocesseurs a conduit à la standardisation de la programmation des automates programmables, en même temps que la communication entre différentes marques d'automates et d'ordinateurs était possible.

Plus tard, à partir de l'an 2000, de multiples opportunités de programmation ont été générées à partir de modules multiprocesseurs. De plus, la disponibilité des applications de contrôle, de surveillance et de supervision des tâches a augmenté, ce qui a conduit à une plus grande présence d'usines entièrement automatisées.

Les automates programmables ont augmenté leur réactivité et leur précision, dans un encombrement minimum et à un coût raisonnable. De plus, ils se sont avérés faciles à installer et, contrairement à la croyance populaire, nécessitent moins d'entretien.

Caractéristiques

Un Programmable Logic Controller Il présente les caractéristiques suivantes qui le différencient des ordinateurs traditionnels :

Il n'a pas de clavier, d'écran, de souris ou de disque dur, mais il possède des processeurs, de la mémoire et des ports de communication dans son matériel.
Il contient un logiciel qui fait office de système d'exploitation, appelé Firmware, et une programmation spécifique pour l'application que vous utilisez.
Il supporte de larges plages de température, sans affecter son bon fonctionnement.
Il est insensible aux bruits électriques et résistant aux vibrations et aux chocs.
Les programmes de contrôle sont stockés dans des mémoires non volatiles ou, à défaut, dans des batteries de secours.
Les résultats de sortie sont, nécessairement, une conséquence des conditions d'entrée dans un temps certain et limité.

Avantages

En raison de son large champ d'application, un Programmable Logic Controller il a de multiples avantages. Les principaux sont les suivants :

Sa conception permet la compréhension et le traitement de multiples signaux d'entrée et de sortie, provenant de capteurs installés dans les machines ou les processus qu'ils contrôlent.
Il permet à l'opérateur humain d'effectuer le travail de manière agile et pratique, y compris la surveillance et le diagnostic des conditions.
Grâce à son temps de réaction court aux conditions variables qu'il contrôle, il est possible d'effectuer des opérations en temps réel.
Ce sont des équipes de programmation flexibles, ce qui leur permet de s'adapter facilement à de nouvelles fonctions.
En raison de sa facilité d'adaptation aux changements, les coûts supplémentaires inhérents au développement de nouveaux projets sont minimisés.
Une communication immédiate avec d'autres types de contrôleurs est possible.
Permet la mise en réseau avec plusieurs ordinateurs et divers contrôleurs.
Leur construction est stable, ce qui les rend résistants aux conditions extrêmes, telles que : l'humidité, les différentes températures, le bruit et les vibrations en général.
Sa programmation est simple, car elle est compatible avec des langages de programmation vraiment compréhensibles.
Il réduit les risques d'accidents du travail, liés à la fois aux éléments humains et au milieu environnant.
Il nécessite peu d'espace pour l'installation.

Inconvénients

Heureusement, les inconvénients de la mise en œuvre d'un Programmable Logic Controller, ils sont peu nombreux. Ils sont basés sur la nécessité d'avoir :

Personnel qualifié pour son exploitation et sa maîtrise des tâches.
Entretien fréquent.
Formation technique permanente.

Structure externe

Un Programmable Logic Controller Il est composé des éléments externes suivants :

Entrées et sorties numériques : Elles permettent la communication entre les Programmable Logic Controller et les signaux et actionneurs d'une certaine application. Des interrupteurs et, dans certains cas, des capteurs sont connectés aux entrées. Alors que les sorties se trouvent des lampes et différents types de bobines.
Source d'alimentation: Il est chargé d'alimenter le Programmable Logic Controller, fournissant les tensions et courants nécessaires à son fonctionnement. Il est également chargé d'alimenter les circuits auxiliaires.
Cas : Fait référence à la face du Programmable Logic Controller.
Commande opérateur : Elle est physiquement située dans le boîtier du Programmable Logic Controller. Sa fonction est d'autoriser ou d'arrêter l'exécution du programme, par l'action de l'opérateur humain.
Interface de programmation : Également appelée interface de communication, elle est responsable du transfert du programme, du programmateur portatif au contrôleur ou à l'ordinateur personnel qui contient le logiciel approprié.
Modules d'extension : Grâce à eux, il est possible d'augmenter le nombre d'entrées et de sorties du Programmable Logic Controller, selon les exigences de l'application.

Structure interne

La structure interne d'un Programmable Logic Controller Il se compose des éléments électroniques suivants :

Unité centrale de traitement : Communément appelée CPU, elle est chargée d'exécuter la plupart des processus système dérivés des programmes, tant de la configuration que de l'utilisateur. Il contient un microprocesseur, capable d'effectuer les opérations logiques et arithmétiques nécessaires au traitement des données.
Mémoire : Elle est chargée de stocker les informations du système, sous forme de données numériques arrangées en code binaire. Comprend une mémoire en lecture seule et une mémoire en lecture-écriture.
Ports : Ils permettent la communication des Programmable Logic Controller avec d'autres appareils, y compris les appareils d'entrée et de sortie numériques.
Modules : Désigne des ports plus sophistiqués et spécialisés qui nécessitent très peu d'intervention de l'unité centrale de traitement. Ceux-ci incluent des compteurs, des temporisateurs, des générateurs de largeur d'impulsion modulaires, des convertisseurs analogiques-numériques, des convertisseurs numériques-analogiques, des modules de communication série et des bus de terrain.

Opération générale

Un Programmable Logic Controller Il fonctionne de manière cyclique, en respectant d'autant les instructions indiquées dans le programme utilisateur stocké dans sa mémoire. Ainsi, son cycle de fonctionnement comprend les étapes suivantes :

Il exécute ses propres routines inhérentes à la maintenance du système, telles que le contrôle de la mémoire et les diagnostics. Cette partie du cycle n'est pas perceptible par l'utilisateur.
Il charge les valeurs des entrées numériques, les convertit en signaux binaires ou numériques, qui sont enregistrés dans les données de la mémoire et envoyés à l'unité centrale de traitement.
Exécutez le programme utilisateur, une fois que chaque instruction a été séquentiellement chargée en mémoire. Au cours de cette phase, de nouvelles sorties sont générées.
Il charge les signaux de sortie, qu'ils soient binaires, numériques ou analogiques, et les envoie à la sortie mémoire numérique. Ces signaux deviennent ceux qui conviennent aux actionneurs.

À cet égard, il est important de noter qu'à la fin de chacune des étapes, le Programmable Logic Controller commence un nouveau cycle. Le temps qu'il faut pour réaliser ce cycle de fonctionnement détermine sa vitesse et détermine à quelle application il est réellement destiné.

configuration

Le système de communication industriel utilisé par les contrôleurs logiques programmables est basé sur le modèle Maître - Esclave, dans lequel l'appareil appelé Maître régit les cycles de communication, pouvant modifier la structure, les algorithmes, les affectations et les paramètres des autres appareils, appelés Esclaves.

De cette façon, l'esclave n'est autorisé à répondre aux exigences du maître que lorsqu'il y correspond, étant également responsable de l'exécution du traitement des données, d'où il obtient les ressources pour se conformer efficacement au processus de transaction.

Classement

Il existe une large gamme de contrôleurs logiques programmables, mais les principaux sont les suivants :

Automate compact : Tous ses composants sont intégrés dans le même package. Il a une capacité limitée pour les modules d'entrée et de sortie numériques, ainsi que pour les canaux de communication.
Automate modulaire : Il a une puissance et des fonctionnalités supérieures à celles de l'automate compact, permettant l'utilisation d'un plus grand nombre d'entrées/sorties. De plus, il prend en charge des programmes plus complexes et dispose d'une plus grande capacité de mémoire pour stocker des données.
Automate rackable : Il a des caractéristiques similaires à l'automate modulaire, mais il en diffère car le rack contient des emplacements pour les modules et un système de bus intégré, capable d'établir la communication entre les différents modules.

Les autres types de contrôleurs logiques programmables sont les suivants : API avec panneau de commande et contrôleur logique programmable, API avec ordinateur industriel, API de type slot et API de type logiciel.

Panneaux

Un Programmable Logic Controller reçoit et transfère des signaux électriques, binaires, numériques et analogiques.

Signaux binaires : Il s'agit du signal à un bit qui ne contient que deux valeurs possibles, 0 et 1. Son activation ouvre le contact codé avec la valeur logique 1.
Signaux numériques : Il s'agit d'une séquence de signaux binaires, qui sont considérés comme une unité.
Signaux analogiques : Ce sont des valeurs continues, c'est-à-dire qu'elles contiennent un nombre infini de valeurs.

Recommandations

Avant de décider du type de Programmable Logic Controller que l'on souhaite pour une certaine application, il est important de prendre en compte les aspects suivants :

Nombre d'entrées et de sorties numériques.
Nombre de minuteries et de compteurs.
Taille de la mémoire disponible.
Volatilité.
Protocoles de communication.
Vitesse de traitement des informations.

Conclusions

Un contrôleur logique programmable C'est un ordinateur utilisé pour automatiser différents types de machines et de processus.
Sa fonction principale est d'améliorer les conditions de productivité, d'efficacité, de précision et de fiabilité des systèmes en général.
Le domaine d'application des contrôleurs logiques programmables ne se limite pas au secteur industriel, étant présent dans presque tous les domaines de notre vie, y compris domestique.
Les principaux types de contrôleurs logiques programmables existants sont compacts, modulaires et montables en rack.
La configuration la plus utilisée, se référant au cycle de communication établi, est celle de Maître - Esclave.
Le cycle de fonctionnement est cyclique et se compose de quatre étapes.