API pour entraînements dans l'industrie

Variateurs de vitesse ont apporté un contrôle de mouvement précis et intelligent à une gamme d'applications industrielles. Le secteur manufacturier dépend uniquement de machines qui font tourner et transportent les matériaux, pompent les liquides, refroidissent ou chauffent l'air avec des ventilateurs, emballent et empilent les produits finis - et le font dans le cadre d'une série d'opérations interdépendantes qui se déroulent pour la plupart automatiquement.

Pour fonctionner comme ils le font dans cet environnement, les disques dépendent entièrement du pouvoir de contrôle et de coordination de l'automate (automate programmable) . Étant donné, cependant, qu'il ne s'agit en aucun cas d'une technologie nouvelle - les premiers modèles ont été fabriqués il y a presque exactement cinquante ans - la question se pose inévitablement :qu'est-ce qui rend l'API si adapté à la tâche ?

PLC ont été développés pour remplacer la puissance de l'ordinateur par les bancs de relais de puissance câblés autrefois utilisés pour contrôler les machines d'usine. Les difficultés d'entretien et de dépannage de ces anciens centres névralgiques électromécaniques étaient légion :des enceintes gigantesques présentaient au technicien des murs de relais, de temporisateurs, de compteurs, de fusibles et de bornes au milieu d'étendues de câblage point à point entrecroisées. Remplacer une bobine défaillante ou un contact usé était déjà assez difficile ; modifier l'objectif du système lui-même peut entraîner une reconstruction complète.

Il était inévitable que l'arrivée de la micropuce entraîne ces cabinets de curiosité dans les annales de l'histoire de l'ingénierie. Odo Struger (1931-1998) , ingénieur de recherche chez Allen-Bradley dans les années 1960, et Dick Morley (1932-2017) , qui ont répondu à un appel à idées lancé par General Motors en 1968, ont été qualifiés de Pères de l'automate. Ils ont tous deux vu que la séquence d'événements effectuée par les systèmes de relais afin de contrôler les machines pouvait être traduite - et miniaturisée - sous la forme d'un programme informatique .

C'est donc un ordinateur. Mais l'automate est un type d'ordinateur très particulier; il a été conçu comme tel et le reste à ce jour. Mais de quelle manière ?

Pourquoi PLC plutôt que, disons, PC ?

La réponse peut-être la plus évidente – à y regarder de plus près – est qu'un API est physiquement résistant; la chose est robuste. Cela signifie que tous les aspects de sa conception (du choix des matériaux des composants aux caractéristiques telles que le contrôle de la température et le style de boîtier ) sont destinés à protéger l'appareil contre les niveaux difficiles de poussière, d'humidité, de vibrations, de température, etc.

La conception distinctive d'un API doit également prendre en charge des dispositions d'entrée / sortie importantes - bien plus que la clé USB ou l'imprimante. La liste des signaux entrants de l'automate (des interrupteurs, des capteurs, des disjoncteurs, etc.) combinés aux commandes sortantes (vers les moteurs, les lumières, les vannes, etc.) est aussi longue que les opérations qu'il contrôle sont complexes.

Mais la différence la plus fondamentale entre les automates programmables et les ordinateurs personnels est leur langage de programmation.Ladder logic (ou schéma à échelle) encode les instructions opérationnelles de manière séquentielle, d'une manière qui est directement calquée sur le flux de travail à travers un schéma de relais électriques. Cela le rend extrêmement convivial pour les ingénieurs . Et à côté d'un petit nombre d'autres langages simples, notamment le diagramme de blocs fonctionnels, il reste la méthode de programmation standard.

Les automates communiquent avec les variateurs de vitesse via des signaux de commande directs ou via un protocole de communication numérique (Modbus a longtemps été le plus populaire) ou par les deux en combinaison. La gamme complète des commandes de l'appareil peut ainsi être exécutée :de la simple instruction au variateur de faire tourner le moteur, et dans quel sens de rotation, jusqu'au réglage en temps réel des paramètres d'accélération et de décélération.

Le potentiel des variateurs pour faire fonctionner les moteurs à une vitesse optimale ne peut être pleinement réalisé que lorsqu'ils sont en communication bidirectionnelle en temps réel avec les API. C'est l'API qui surveille les performances du variateur, en vérifiant en permanence l'état et les codes de défaut dérivés, par exemple, de la comparaison de la cible avec le courant de sortie réel. La manière dont cette surveillance de la sortie influence la nature des commandes du variateur est cruciale pour l'intelligence du système.

L'impact des API sur l'industrie de l'automatisation

Les automates ont eu une révolutionnaire effet sur l'industrie de l'automatisation, permettant de comprendre et de contrôler des systèmes mécaniques complexes bien loin de l'époque où une seule "défaillance" non identifiée pouvait entraîner l'arrêt de la meilleure partie d'une usine de fabrication. Et leur succès durable au fil des ans est en grande partie dû à leur simplicité essentielle, malgré toute leur puissance de traitement.

Aucune technologie, cependant, ne reste épargnée par le progrès indéfiniment. Et les automates sont en fin de compte aussi tenus que toute autre chose de refléter les développements clés dans la manière dont les machines et les appareils sont construits.

Développement continu

Miniaturisation en particulier - cette force même qui a vu l'activité électronique précoce transposée du mur de relais au circuit imprimé - continue de rendre les processeurs, les composants et les circuits imprimés eux-mêmes toujours plus compacts . Les automates deviennent par conséquent pluspuissants (plus rapide et avec une capacité de mémoire considérablement améliorée) alors même qu'ils diminuent de taille. Un seul API peut désormais effectuer facilement le travail de plusieurs de ses prédécesseurs. Ces progrès peuvent être constatés dans leur capacité à prendre en charge plusieurs protocoles de communication simultanément ou dans le fait que leurs développeurs de logiciels peuvent mélanger et assortir différents langages de programmation.

L'ironie ici, bien sûr, est que cet ordre de capacité n'est en fait pas nécessaire pour le contrôle de nombreux appareils, disques inclus. Là où l'efficacité simple est la priorité, la capacité complexe peut être au mieux un manque de pertinence et au pire un handicap (par exemple en termes de cybersécurité ). Pour cette raison, une nouvelle génération des contrôleurs de machine - des dispositifs compacts de type API - a évolué pour prendre en charge une partie du travail que les API haut de gamme ont dépassé.

Plus limité qu'un automate en termes de mémoire et de capacité d'entrées/sorties, un contrôleur de ce type pour variateur de vitesse, livré embarqué, programmé sur mesure et doté d'une interface graphique intuitive, est relativement peu coûteux, rapide et simple d'utilisation. (ainsi que pour s'intégrer au réseau ou au système plus large).

PLC et variateurs, le match parfait ?

La relation traditionnelle entre les variateurs et les automates traverse donc une période de changement. C'est un bouleversement auquel peut-être seule l'architecture système à l'ancienne pourrait ne pas survivre. Le principe fondamental - des entraînements intelligents grâce à la puissance de programmation - est aussi complètement chargée que jamais.