Par rapport à la mission d'origine de l'automate programmable (PLC), le contrôleur d'automatisation a bien plus de fonctions que le remplacement du relais. Désormais, le contrôleur peut intégrer la logique, le mouvement, la robotique et communiquer avec d'autres machines et systèmes de gestion. Les performances peuvent aller des simples appareils aux processeurs multicœurs.
La différence entre l'API traditionnel, le contrôleur d'automatisation programmable (PAC) et l'ordinateur de contrôle industriel (IPC) est principalement liée à la puissance et aux performances de traitement, mais les frontières entre eux s'estompent progressivement. En raison de la conformité avec la spécification de programmation de la Commission électrotechnique internationale (IEC) 61131-3, le logiciel de contrôle a atteint un certain degré de standardisation. Le puissant système d'exploitation en temps réel fonctionnant en arrière-plan évite la dépendance vis-à-vis du système d'exploitation Microsoft Windows. Par conséquent, le terme"contrôle basé sur IPC" peut être plus précis s'il est remplacé par" basé sur Intel ou basé sur AMD" et peut refléter les puissants processeurs grand public utilisés.
Étant donné que les contrôleurs d'automatisation actuels peuvent faire plus de choses que le traitement logique, l'API peut êtreun terme dépassé. Étant donné que tous les contrôleurs d'automatisation sont programmables, le"P" en PAC semble également être redondant. Le contrôleur est essentiellement un ordinateur qui peut exécuter plusieurs systèmes d'exploitation (temps réel, Microsoft Windows et Linux) sur le même processeur. IPC peut être utilisé pour le contrôle, la collecte de données et de nouvelles tâches qui émergent constamment, telles que l'informatique de pointe.
Le temps de réponse de la communication PLCI/O traditionnelle dépend des performances du réseau, de l'engourdissementnombre de nœuds, volume de communication, performances du processeur et charge du processeur ; l'utilisation d'une intégration plus stricte et d'une conception technologique ouverte IEC61131, d'une gestion centralisée des logiciels et d'une exécution de programme décentralisée peuvent améliorer les performances.
Considérations sur la fonction du contrôleur
Dans le même environnement logiciel et le même programme, s'exécuter sur le même processeur et coordonner les fonctions de toutes les machines devient une tendance populaire. Cela nécessite la synchronisation des fonctions de la machine et l'utilisation d'une structure de code modulaire pour permettre une approche organisée et cohérente. Néanmoins, certains domaines n'ont pas besoin d'autant de contrôle intégré, comme les applications simples, il n'y a pas de plan d'extension. La complexité et les exigences de performance de l'application déterminent les spécifications du contrôleur. De nombreux facteurs doivent être pris en compte lors du choix d'un contrôleur. Selon l'application, vous devrez peut-être prendre en compte les considérations suivantes.
Logique
La demande de base pour le contrôle logique est la raison pour laquelle nous continuons à appeler les contrôleurs d'automatisation PLC. PLC open est une organisation chargée de maintenir et d'étendre la portée de la norme de programmation IEC61131-3, et de gérer une grande quantité de connaissances, de formations et de bibliothèques. Les activités de l'organisation'sont bien au-delà de la portée du contrôle logique, y compris le sport, la sécurité, l'architecture unifiée OPC (UA), XML, etc.
Mouvement multi-axes
Selon différentes exigences telles que la complexité de l'application et la synchronisation des mouvements, le contrôleur d'automatisation peut contrôler des dizaines voire des centaines d'axes de mouvement. Avec le développement de la loi de Moore&et des normes de l'industrie, les contrôleurs de mouvement ou de robot indépendants avec des réseaux de mouvement dédiés ne sont plus nécessaires.
La cyber-sécurité
En Amérique du Nord, la sécurité des réseaux câblés reste le premier choix. L'installation de sécurité du réseau et l'équipement qui contrôle la machine fonctionnent sur le même réseau, ce qui s'est avéré être une fonction de contrôle efficace. La réalisation de la sécurité du réseau peut être réalisée à partir du noyau redondant sur le processeur de contrôle, jusqu'au contrôleur de sécurité séparé, puis vers les entrées/sorties de sécurité (E/S) dans le petit système. La cybersécurité s'étend également à la sécurité sportive et aux fonctions des robots, permettant aux machines de fonctionner en mode sûr au lieu de s'arrêter directement, ce qui peut offrir une excellente efficacité de fonctionnement.
Intégration de robots
Le même contrôleur d'automatisation peut intégrer plusieurs robots Delta, robots SCARA, robots articulés et portiques et d'autres fonctions de la machine. De plus, il est possible d'exécuter des fonctions de mouvement dans un environnement compatible IEC61131-3. Grâce à l'algorithme d'empilement intégré au mode d'assemblage, le contrôleur de robot dédié peut continuer à fournir des fonctions précieuses.
Surveillance des machines
La surveillance des conditions de fonctionnement des machines est un élément clé de la prévision des programmes de maintenance et de la réduction des temps d'arrêt imprévus. Le contrôleur peut être combiné avec divers capteurs existants (tels que des sondes de température et des accéléromètres) pour surveiller la situation réelle. Avant qu'une panne catastrophique ne se produise, la surveillance des machines permet également de détecter les anomalies. La surveillance de l'énergie peut également s'appliquer à l'utilisation d'air comprimé, à l'utilisation de gaz naturel dans les appareils de chauffage et les séchoirs et à l'utilisation d'eau dans le processus.
Traitement de l'information
Le contrôleur d'automatisation peut être un réseau, un serveur OPCUA et un client. Ils ont pour fonction de collecter les données de l'Internet industriel des objets (IIoT) et peuvent recevoir des instructions du cloud ou du terminal pour optimiser le processus. Les contrôleurs d'automatisation envoient généralement des données au système d'exécution de fabrication (MES), à la planification des ressources d'entreprise (ERP), à l'efficacité globale de l'équipement (OEE), au module de plate-forme de confiance (TPM) et au logiciel de gestion du cycle de vie des produits (PLM). Dans l'environnement IIoT, il est également très important de recevoir des données d'analyse utiles.
Paramétrage automatique
Auparavant, le remplacement de nouveaux composants (tels que les lecteurs) devait déterminer et charger manuellement la version correcte du micrologiciel pour l'appareil. Désormais, le contrôleur d'automatisation peut lire automatiquement l'équipement et rappeler au technicien d'effectuer les réglages nécessaires sans intervention manuelle.
Capacité de communication
Aujourd'hui, même les contrôleurs à faible coût disposent d'un ou plusieurs ports de communication Ethernet pour communiquer avec l'IHM, les systèmes de gestion, la programmation et d'autres tâches non urgentes. Pour le contrôleur, il est déjà très courant de supporter un certain type de protocole Ethernet industriel, comme EtherNet/IP, EtherCAT, Powerlink, Profinet, etc., afin de former un réseau déterministe. Malheureusement, il n'existe actuellement aucune norme Ethernet industrielle universellement reconnue qui puisse fournir des communications déterministes à haute vitesse adaptées au contrôle des machines..Cependant, le développement des réseaux sensibles au temps (TSN) a suscité de grandes attentes. TSN, avec OPCUA et OPCUA Pub-Sub (Pub-Sub), apportera plus de certitude à la série IEEE802 de normes Ethernet. L'Industrielle Internet Alliance y a mis en place un banc d'essai et plusieurs fournisseurs d'automatismes industriels y ont participé pour prouver la faisabilité de TSN en communication machine à machine.TSN est très important, principalement parce que pour que l'IIoT fonctionne, il est nécessaire de réaliser l'interopérabilité de la communication entre les différentes plates-formes de contrôle dans l'usine, l'entreprise et sur le cloud. Si une interface série est nécessaire, elle doit être définie spécifiquement, car la communication série est actuellement moins utilisée.
Formulaire d'installation
Voici les 3 types d'installation les plus courants de contrôleurs d'automatisation.
1) IP20, installation en armoire : il s'agit d'une forme d'installation couramment utilisée pour les automates programmables traditionnels. Il existe une IHM séparée, utilisant généralement des modules d'E/S d'installation de fond de panier/rail intégrés ou des modules d'E/S d'installation à distance.
2) Etanchéité IP65/67/69K, installation de base ou de panneau avant : cette forme intègre l'IHM et le contrôleur, et adopte une installation de type bascule, qui peut tirer pleinement parti des avantages ergonomiques de l'appareil, il est donc devenu de plus en plus populaire. En plus du contrôle, ce formulaire peut également intégrer des fonctions PC pour exécuter diverses applications Microsoft Windows, telles que l'IHM, bien que la tendance à l'IHM basée sur le Web soit de plus en plus évidente. Par rapport aux contrôleurs similaires, les contrôleurs montés sur base sont souvent plus chers que ceux montés sur panneau, nécessitent des chicanes en acier inoxydable et des exigences d'étanchéité plus élevées.
3) IP20, ordinateur industriel de type armoire, avec IHM indépendante : Tout comme un formulaire intégré, ce formulaire peut également être utilisé comme contrôleur avec un système d'exploitation en temps réel, divers systèmes d'exploitation informatiques et des services réseau. Le contrôleur peut être indépendant et l'ordinateur industriel est dédié à des tâches non liées au contrôle telles que le edge, le brouillard ou le cloud computing. Les bibliothèques d'historique, la sérialisation et l'inspection visuelle sont également des applications courantes. Les fournisseurs d'automatisation avancés peuvent fournir aux utilisateurs une gamme de produits API qui répondent à différents besoins, par exemple, des micro-API avec E/S fixes aux API de milieu de gamme, en passant par les Systèmes API pouvant gérer des milliers d'E/S.
Évolutivité
Bien que l'environnement de développement logiciel soit généralement lié au matériel (ultra-petit, micro, moyen et grand automates), il est également possible de travailler dans un environnement de développement indépendant du matériel. Cela signifie que le projet peut être programmé en premier, puis le matériel de contrôle peut être sélectionné ou modifié. Cette flexibilité peut être étendue aux types de moteurs et de variateurs. Le moteur pas à pas ou l'onduleur bas de gamme peut partager le même programme avec le servo haut de gamme. Lorsqu'une série d'appareils est conçue pour permettre la réutilisation d'éléments logiciels clés, les exigences d'évolutivité sont particulièrement critiques.
Performances du processeur
Il existe de nombreux types, des processeurs bas de gamme aux processeurs multicœurs, mais leurs performances se chevaucheront. Par conséquent, il est recommandé de coopérer avec l'équipe de support technique et d'ingénieurs commerciaux du fournisseur de technologie pour choisir la solution la plus rentable pour les exigences d'application attendues, car ils connaissent mieux leurs produits.Idéalement, le processeur doit être extensible afin que le logiciel de contrôle puisse être compatible avec tous les produits de la gamme de contrôleurs. Les fournisseurs de technologies d'automatisation prépareront un inventaire suffisant de composants importants pour assurer la disponibilité des produits et fournir des services de migration pour les alternatives.De plus, il est nécessaire de déterminer si un fonctionnement silencieux est requis et la température ambiante attendue pour l'installation du contrôleur. Les autres options de refroidissement incluent les ventilateurs, les climatiseurs, les radiateurs et le refroidissement par eau.
RAM
La mémoire à semi-conducteurs est devenue très populaire dans les contrôleurs d'automatisation, les supports amovibles (tels que les cartes C-Fast) et les applications installées en permanence qui sont plus sensibles aux coûts. L'avantage de la mémoire amovible est qu'elle peut être facilement remplacée, qu'elle est pratique pour faire et stocker des sauvegardes et qu'il est facile d'étendre la capacité de la mémoire.
Cependant, vous devez être prudent lorsque vous utilisez des cartes mémoire industrielles et vous assurer que le support répond aux spécifications requises par l'application. Différents types de stockage ont une durée de vie différente, qui dépend du cycle de lecture et d'écriture. C'est également un sujet qui doit être discuté avec les fournisseurs d'automatisation.