Solutions open source pour l'automatisation industrielle moderne

AutomationDirect, Cumming, GA

Figure 1. Les automates programmables traditionnels et le ladder classique — comme la famille Productivity d'AutomationDirect utilisant la programmation ladder classique — jouent toujours un rôle important et ont acquis de nombreuses capacités modernes, même si leur environnement de développement est dédié. (Image : AutomationDirect)

Évolution vers l'ouverture

L'automatisation industrielle s'est traditionnellement caractérisée par des technologies propriétaires et des solutions spécifiques aux fournisseurs. Cependant, les tendances récentes évoluent vers une plus grande ouverture tant au niveau matériel que logiciel, reflétant les besoins changeants des utilisateurs finaux, des intégrateurs de systèmes (SI) et des fabricants d'équipements d'origine (OEM).

Initialement, l'automatisation industrielle reposait sur des systèmes câblés, tels que les relais et les interrupteurs. À mesure que l'automatisation a évolué, les automates programmables (API/PLC) sont apparus, qui utilisaient des méthodes de programmation spécialisées, généralement le langage ladder. Ces API et leurs environnements de développement intégrés (IDE) étaient propriétaires, conduisant à l'enfermement fournisseur (vendor lock-in) (Figure 1). Les environnements de contrôle et logiciels étaient étroitement contrôlés par les fournisseurs, ce qui assurait la fiabilité, mais limitait la flexibilité et l'interopérabilité.

Bien que ce modèle ait bien fonctionné pendant de nombreuses années, le secteur industriel est devenu de plus en plus complexe, avec un besoin accru de personnalisation, de gestion de données et d'analytique. Cela a conduit à une demande de solutions de programmation plus ouvertes et flexibles. Les applications industrielles nécessitent maintenant souvent un traitement avancé des données et une intégration avec des systèmes informatiques modernes, de sorte que les méthodologies traditionnelles sont parfois inadéquates. Plusieurs développements ont conduit à une automatisation plus ouverte :

Normes CEI 61131

Introduites au milieu des années 1990, la norme CEI 61131 a été une étape importante vers la standardisation des langages de programmation industriels. Elle comprend le diagramme ladder (LD), le diagramme de blocs fonctionnels (FBD), le texte structuré (ST) et le graphe de fonctions séquentielles (SFC). Bien que ces langages fournissent un cadre commun, ils ne résolvent pas complètement les problèmes de portabilité du code entre fournisseurs.

IDE CODESYS

Pour répondre au besoin de portabilité et améliorer la facilité d'utilisation, CODESYS a été développé. CODESYS est basé sur CEI 61131-3 et offre un IDE agnostique au matériel qui prend en charge plusieurs plateformes. Cet environnement permet aux développeurs d'écrire le code une fois et de le déployer sur divers systèmes matériels. Il facilite la réutilisation du code et réduit la courbe d'apprentissage pour les utilisateurs, bien qu'il puisse avoir des limitations pour accéder à certaines fonctionnalités matérielles spécifiques.

Microcontrôleurs ouverts

L'avènement de plateformes de microcontrôleurs comme Arduino et Raspberry Pi a introduit des langages de programmation modernes, tels que C++ et CircuitPython, dans les applications industrielles. Ces langages, qui sont plus familiers aux nouvelles générations d'ingénieurs, excellent dans la gestion d'opérations mathématiques complexes et de tâches intensives en données. Bien que ces microcontrôleurs ne puissent pas remplacer entièrement les API, ils offrent des options supplémentaires pour l'intégration avec les systèmes existants et l'amélioration de la connectivité des données.

Approche hybride

Figure 2. AutomationDirect offre de nombreux choix d'automatisation, y compris des API traditionnels, une API compatible CODESYS, et la famille ProductivityOpen, qui tire parti de processeurs compatibles Arduino pour que les utilisateurs puissent programmer leurs applications d'automatisation en utilisant des langages plus modernes, tels que C++ et CircuitPython. (Image : AutomationDirect)

Bien que le passage vers des langages et plateformes ouverts offre de nombreux avantages, notamment la réduction des coûts de licence et une flexibilité accrue, les API traditionnels avec IDE propriétaires continuent d'être largement utilisés pour les tâches de contrôle en temps réel où la fiabilité et le comportement déterministe sont primordiaux.

Le paysage de l'automatisation industrielle est de plus en plus diversifié. Certaines applications bénéficient des capacités robustes des API, tandis que d'autres exploitent des technologies modernes et ouvertes pour le traitement et l'intégration de niveau supérieur. Dans de nombreux cas, une approche hybride est utilisée, combinant des API traditionnels pour les fonctions de contrôle de base avec des plateformes ouvertes pour le traitement des données et l'analytique (Figure 2).

Alors que les technologies d'automatisation industrielle continuent de progresser, l'équilibre entre solutions traditionnelles et ouvertes continuera probablement d'évoluer. L'accent sera mis sur la fourniture de plateformes polyvalentes qui répondent aux besoins variés des utilisateurs, favorisant un environnement où les systèmes hérités et modernes peuvent coexister et se compléter efficacement.

Cet article a été rédigé par Tim Ensminger, Chef de produit, et Matthew Lappin, Chef de produit technique, tous deux chez AutomationDirect (Cumming, GA). Pour plus d'informations, visitez ici.