Lisez n’importe quel rapport sur l’avenir des opérations et de la fabrication en usine, et il n’y a qu’un seul consensus : l’automatisation va perturber pratiquement tous les domaines et processus, y compris les communications, la maintenance et la réparation des équipements, ainsi que la production.
À ce jour, le seul secteur de la fabrication qui ne semble pas affecté par la prise de contrôle de l'automatisation est celui des automates programmables industriels (PLC). Ce n'est pas pour rien que le marché mondial des PLC représente 16 milliards de dollars par an et croît de 9,2 % par an. Leur conception robuste, leur faible coût et leur simplicité face à une intégration complexe en ont fait un élément essentiel de la fabrication.
Sans les automates programmables, de nombreuses organisations ne seraient pas en mesure de prendre en charge la mise en œuvre de nouvelles technologies de contrôle. Pour l'instant, les automates programmables restent une partie intégrante de la transformation numérique promise par l'Industrie 4.0.
À quoi sert un PLC ?
PLC signifie « Programmable Logic Controller » et est à la fois une combinaison d'unités et un modèle théorique pour contrôler les modules d'entrée et de sortie. Un PLC doit inclure quatre composants de base pour constituer un système complet :
- Module CPU :Il s'agit du processeur central et de la mémoire nécessaire pour stocker les informations et effectuer les tâches. Tous les calculs et traitements de données sont effectués en recevant des entrées et en générant des sorties.
- Alimentation:Tous les modules d'un PLC dépendent de l'alimentation électrique. Les PLC sont conçus pour recevoir du courant alternatif et le convertir en courant continu.
- Appareils de programmation :Les automates programmables nécessitent un logiciel de programmation qui introduit la logique de contrôle dans le système. L'utilisateur peut ensuite créer, transférer et effectuer des modifications temporairement dans le logiciel de l'automate.
- Modules d'entrée/sortie :Ces unités constituent une partie importante du système PLC. Les modules d'entrée et de sortie collectent les données des capteurs et des actionneurs, les transmettent au système PLC, puis génèrent des informations lisibles. Ces modules peuvent être numériques ou analogiques.
Le fait que l'unité ou le système soit programmable constitue une amélioration majeure par rapport à la gestion des tâches jusqu'à présent. C'est également une source d'avantage concurrentiel pour les automates programmables : les techniciens n'ont pas besoin de modifier le câblage lors du passage d'une tâche ou d'une application à une autre. Au lieu de cela, ils peuvent simplement reprogrammer l'appareil.
Un automate programmable industriel (API) est constitué d'un processeur qui effectue des opérations de contrôle en fonction des données fournies par les modules d'entrée et de sortie. La logique de contrôle qui gère le système API est d'abord développée puis transférée au système API.
La façon la plus simple de visualiser un automate programmable est d'imaginer un ordinateur équipé d'un microprocesseur mais sans clavier, souris ou écran. Sa large gamme d'utilisations industrielles signifie souvent que ce système physiquement robuste peut résister à des environnements très difficiles.
Les fonctions fonctionnelles d'un PLC peuvent inclure des temporisateurs et des compteurs, des appareils de mesure et des capteurs pour des paramètres tels que les vibrations, la pression, la température et le débit. Bien que certaines industries aient des tâches et des applications uniques, les PLC remplissent généralement les fonctions suivantes :
- Commutation de relais
- Comptage, calcul et comparaison de valeurs analogiques
- Modification de la logique de commande dans les plus brefs délais
- Réponse rapide aux changements des paramètres du processus (la réponse peut être programmée)
- Surveillance et contrôle dans le temps pour augmenter la fiabilité globale du système de contrôle (intervention manuelle requise)
- Un dépannage de plus en plus simple et efficace au fil du temps
- Intégration transparente avec les ordinateurs IHM (interface homme-machine)
Lorsqu'ils sont correctement conçus, les PLC peuvent être utilisés par les entreprises dans une large gamme d'applications dans de nombreux secteurs. Ce que vous ne réalisez peut-être pas, c'est que nous nous appuyons désormais sur les PLC pour que les technologies les plus banales et quotidiennes fonctionnent correctement. Les boulangeries, les machines à laver, les ascenseurs et même les feux de circulation font partie des nombreuses applications civiles qui nécessitent le contrôle par PLC et la collecte de données pour réguler les tâches.
Pourquoi les entreprises de fabrication utilisent-elles des PLC ?
En 2019 (et au-delà), les automates programmables continueront de briller grâce à leur simplicité et à leur flexibilité inhérentes. Ils sont suffisamment puissants pour s'adapter à une large gamme d'environnements et de tâches, mais suffisamment simples pour que même les techniciens sans connaissances en programmation ou en script puissent les maîtriser rapidement.
Certaines caractéristiques spécifiques des PLC en font le premier choix pour les industries qui s'appuient sur ces systèmes. Le pétrole et le gaz, les services publics d'eau, la fabrication de produits alimentaires et de boissons et les travaux publics ne sont que quelques exemples d'industries qui s'appuient sur les opportunités offertes par les PLC.
1) Les PLC sont faciles à programmer
Lorsque quelqu’un vante la flexibilité des systèmes PLC comme un avantage, il parle de la façon dont ces systèmes peuvent être programmés par des individus ayant le niveau de connaissances le plus bas.
Cela signifie que les techniciens peuvent les utiliser aussi facilement que les consommateurs. Vous pouvez également étendre un système PLC en le programmant pour qu'il suive un ensemble d'instructions si certaines conditions sont remplies.
Avec une large gamme d'utilisations dans différents secteurs, les employés de chaque entreprise auront leurs propres compétences. Lorsque vous utilisez des PLC, la simplicité de programmation de la logique de contrôle dans votre système signifie que vous n'avez pas besoin de quelqu'un versé dans les nuances du langage informatique pour réécrire un programme lorsqu'une tâche ou une application change.
2) Les PLC peuvent fournir un environnement de programmation unifié
Les PLC sont la méthode préférée de contrôle, de mesure et d'exécution de tâches dans les applications de fabrication et industrielles complexes, car ils fonctionnent bien avec d'autres systèmes. Les PLC fonctionnent bien avec les PC, les PAC (contrôleurs d'automatisation programmables), les dispositifs de contrôle de mouvement et les IHM.
Cependant, pour être efficace, un environnement unifié doit être bien planifié et ne doit pas être trop difficile à utiliser pour l'utilisateur. Cependant, les automates programmables situés dans des environnements de programmation plus vastes permettent aux utilisateurs ayant un niveau de connaissances de base d'accéder à plusieurs fonctions qui peuvent communiquer entre elles, s'échanger des données et effectuer des tâches complexes.
3) Le PLC collecte des données fiables
Le nombre d'entrées que vous définissez sur le système PLC est déterminé par l'utilisateur. Cela signifie qu'il n'y a aucune limite au nombre de sources de données et à la quantité de données qui peuvent y circuler. Les appareils de mesure, les capteurs et les commandes de mouvement peuvent acquérir plusieurs paramètres, c'est donc à l'utilisateur de décider comment ces données sont collectées et comment les sorties sont affichées.
4) Les PLC peuvent être utilisés pour la maintenance prédictive
Les automates programmables actuels sont dotés de davantage de mémoire et de puissance de traitement, ce qui leur permet d'être programmés pour effectuer des tâches complexes et exigeantes. L'une de ces tâches est la maintenance prédictive. On ne saurait trop insister sur la puissance de la maintenance prédictive, en particulier à l'aube de l'industrie 4.0.
Dans l'usine connectée, qui est l'une des caractéristiques de la quatrième révolution industrielle, une machine peut être connectée et responsable du fonctionnement de plusieurs autres processus. Par conséquent, la maintenance prédictive peut augmenter considérablement l'efficacité et réduire la fréquence des temps d'arrêt et des événements catastrophiques.
La maintenance prédictive commence par la maintenance préventive. Si un équipement spécifique atteint un seuil prédéterminé, un capteur s'éteint, indiquant aux techniciens que l'équipement doit être réparé ou remplacé. Un nombre suffisant de ces rapports sont ensuite collectés sous forme de points de données pour communiquer au système les facteurs prédisant l'usure ou les problèmes imminents. L'automate interagira avec le SCADA pour afficher les calendriers de maintenance ou permettre une certaine flexibilité dans la configuration de nouvelles règles de maintenance.
Conclusion
Les automates programmables industriels font aujourd'hui plus que jamais leurs preuves dans le cadre de la transformation numérique nécessaire à leurs marchés de niche. Leur simplicité d'utilisation et leur simplicité en font une solution flexible et familière face à une complexité croissante.
Les professionnels préfèrent les systèmes PLC lorsqu'ils utilisent d'autres applications IoT ou lorsqu'ils travaillent avec des systèmes de contrôle tels que SCADA. En tant que système de contrôle logique, les PLC sont bien adaptés aux tendances de l'industrie 4.0 qui nécessitent la prédiction des données, la prédiction de l'état d'erreur, la découverte de corrélation entre deux ou plusieurs flux de données PLC indépendants et l'optimisation du système.
La position et le rôle critiques de l'automate programmable industriel exigent également qu'il reste pleinement fonctionnel à tout moment. Les fabricants et les entreprises d'installations peuvent adopter les meilleures pratiques pour garantir le bon fonctionnement de ces composants essentiels.