Programmation PLC : un guide complet pour les débutants 

Cet article vise à fournir une feuille de route de compréhension structurée et complète pour les novices, les experts en transition depuis d'autres marchés et les concepteurs cherchant à systématiser leur compréhension.

Nous examinerons certainement les compétences fondamentales nécessaires à la programmation PLC, comparerons et évaluerons les technologies traditionnelles Automate programmable produits d'automatisation sur le marché et établissez un parcours de compréhension efficace du concept à la pratique, vous aidant à obtenir une longueur d'avance à l'ère du secteur 4.0.

Pourquoi le PLC est la « monnaie forte » du futur

Lorsqu'on parle d'« Industrie 4.0 », de « Production intelligente » ou d'« Internet des objets » (IoT), on imagine une usine de production du futur, ultra-automatisée et axée sur les données. Derrière cette grande histoire, pilotant silencieusement chaque activité spécifique de la chaîne de production, se cache l'automate programmable industriel (API).

Né dans les années 1960 pour remplacer les armoires de contrôle de relais grandes et complexes, il a en fait évolué vers un système informatique commercial qui intègre le contrôle, le calcul et la communication.

Des lignes de soudage dans la fabrication de véhicules aux lignes d'emballage dans le secteur alimentaire, des systèmes de distribution d'eau urbains aux centres d'organisation logistique modernes, les PLC sont omniprésents.

Selon un rapport de MarketsandMarkets, le marché mondial des PLC devrait poursuivre son développement stable, porté par la recherche incessante du secteur manufacturier mondial de meilleures performances, de meilleure qualité et de plus grande flexibilité.

Pour cette raison, la compréhension des programmes PLC indique que vous avez acquis la capacité de « communiquer » avec les appareils industriels modernes, ce qui en fait un « argent sonnant » indispensable dans votre carrière de spécialiste.

Pourtant, nombreux sont ceux qui se sentent découragés lorsqu'ils découvrent les automates programmables industriels : « Je n'ai aucune connaissance en électricité, puis-je l'apprendre ? » « Ces connaissances sont tellement complexes, par où commencer ? »

Ce court article éliminera certainement ces questions et démontrera qu'avec la technique idéale, n'importe qui peut comprendre systématiquement les émissions PLC.

I. Structurer une base solide : les 3 pierres angulaires des programmes PLC.

De même que l’apprentissage d’une langue nécessite d’abord de maîtriser l’alphabet et la grammaire, l’apprentissage des émissions PLC doit commencer par ses parties les plus essentielles.

1. Le langage des machines : les équipements numériques

Le monde interne d'un automate programmable est un globe binaire composé de « 0 » et de « 1 ». Toutes les instructions et données complexes sont inévitablement assimilées à ce type de signal électrique le plus élémentaire (MARCHE/ARRÊT).

Par conséquent, la reconnaissance des différents systèmes numériques et de leurs conversions constitue la première étape de la découverte des émissions PLC.

• Binaire:Le langage de fonctionnement de base d'un API, comprenant uniquement 0 et 1. À titre d'exemple, la visibilité ou l'absence d'un signal d'entrée ou l'état de démarrage/arrêt d'un moteur peuvent être représentés par 1 et 0.
• Décimal:Le système de comptage le plus familier à nous dans la vie quotidienne, composé des chiffres de 0 à 9.
• HexadécimalCréé pour représenter de manière beaucoup plus compacte les nombres binaires longs, composés de 0 à 9 et de AF. Il est fréquemment utilisé pour gérer les adresses mémoire et l'interaction des données.

Astuce à retenir : vous devez maîtriser la transformation entre décimal et binaire, car les points de consigne des minuteries et des compteurs PLC (en décimal) sont stockés et affinés à l'intérieur au format binaire.

Tableau de conversion du système numérique.

2. Les conteneurs d'informations : les types de données

Si les systèmes numériques sont les lettres, alors les types de données sont les règles qui définissent exactement comment organiser ces lettres en « mots ».

Dans un automate programmable industriel (API), les informations sont stockées selon différentes longueurs et styles pour répondre aux besoins des différentes applications. Prenons l'exemple des API Siemens, très répandus :

• Peu: La plus petite unité de données, avec une valeur de 0 ou 1. Représente un bouton ou un signal d'unité de détection.
• Octet:Constitué de 8 petits morceaux.
• Mot: Composé de 2 octets (16 petits bits). Généralement utilisé pour enregistrer des entiers (Int).
• Mot double: Composé de deux mots (32 bits). Peut être utilisé pour stocker des entiers plus grands (DInt) ou des nombres réels.
• Réel/Flottant: Nombre à virgule flottante utilisé pour représenter des valeurs spécifiques avec décimales, telles que des signaux analogiques de température ou de contrainte. Il occupe 32 bits de mémoire.

Relations entre les types de données et taille.

Il est crucial de reconnaître ces types d'informations. L'utilisation d'un type d'information incorrect peut entraîner des erreurs de programmation ou un débordement de données.

Par exemple, conserver une valeur de température qui nécessite une précision décimale dans une variable entière (Int) entraînera certainement la suppression de la composante fractionnaire.

3. La régulation de la logique : l'algèbre booléenne

L'algèbre booléenne est au cœur de la programmation par raisonnement en échelle. Elle spécifie des partenariats rationnels de base, principalement composés de « ET », « OU » et « NON ».

• ET: Le résultat est 1 seulement si toutes les conditions sont en même temps réelles (1 ). Dans le raisonnement en échelle, cela est représenté par des appels en série . Circonstance d'application : Une machine ne peut démarrer que si le « Arrêt de situation d'urgence n'est pas enfoncé » (Problème A = 1) ET le « Bouton de démarrage est enfoncé » (Condition B = 1).
• OU: Le résultat est 1 si au moins un problème est vrai (1). En logique à relais, cela est représenté par des appels en parallèle. Circonstance d'application : Une lampe système d'alarme est déclenchée si « Le niveau de température est élevé » (Problème A = 1) OU « La pression est inhabituelle » (Condition B = 1).
• PASLe résultat est l'inverse du problème. En raisonnement à contacts, cela est représenté par un appel NC (Generally Closed). Scénario d'application : Lorsque le niveau du réservoir n'est pas atteint (condition A = 0), la pompe doit fonctionner (sortie Y = 1). Ce problème est appliqué dans le programme à l'aide d'un appel NC signifiant « niveau non atteint ».

En maîtrisant ces 3 opérations sensibles standard, vous pouvez lire et créer la majeure partie des programmes PLC essentiels.

II. Comparaison des principaux produits d'automatisation PLC

Après avoir maîtrisé les fondamentaux, l’étape importante suivante consiste à sélectionner une marque PLC idéale pour une étude approfondie.

Les positionnements sur le marché, les logiciels et les applications sectorielles des différentes marques varient. Voici une analyse comparative de plusieurs grandes marques internationales d'automates programmables.

Recommandation pour les débutants:

• Si votre objectif est d'avoir des installations massives ou des outils de fabrication européenne, commencer par Siemens S7-1200 et TIA Portal est le meilleur choix en raison de sa part de marché élevée et de son leadership technique.
• Si vous vous concentrez sur les petits appareils ou si vous avez un budget limité, la série Mitsubishi FX est un facteur de départ exceptionnel, avec de nombreuses ressources de découverte et des coûts matériels assez réduits.

III. Du concept à la pratique : un parcours d'apprentissage efficace en quatre étapes

La connaissance académique est la base, mais seule la méthode peut construire le gratte-ciel. 

Étape 1 : Simulation d'un logiciel pour se familiariser avec l'atmosphère

Téléchargez et installez le logiciel de présentation de la marque de votre choix (par exemple, TIA Site, GX Works3). Sans aucun achat de matériel, utilisez la fonction de simulation intégrée pour créer votre toute première tâche « Hello there World » : un simple circuit marche-arrêt-verrouillage.

Familiarisez-vous avec l'interface utilisateur du logiciel, apprenez à créer des balises (variables), à écrire un raisonnement en échelle et à télécharger et suivre un programme.

Action 2 : Maîtriser les instructions de base 

Découvrez et pratiquez systématiquement les fonctions essentielles suivantes :.

• Directives de Little Bit Logic: ET, OU, NON, bobines de sortie, etc.
• Minuteries: On-Delay (BUNCH), Off-Delay (TOF) pour implémenter des fonctionnalités telles que le démarrage différé et la sortie différée.
• Compteurs:Comptage progressif (CTU), comptage décroissant (CTD) pour collecter le nombre d'articles, les temps de cycle d'enregistrement vidéo, etc.
• Guide de déplacement (MOV): Pour déplacer des données d'une adresse mémoire vers une autre.

Étape 3 : Aborder les études de situation standard

Dès que vous aurez compris les instructions de base, essayez de terminer certaines tâches traditionnelles de niveau d'entrée, telles que :

• Commande marche avant/arrière du moteur triphasé.
• Début de tension abaissée étoile-triangle.
• Contrôle de la circulation.
• Contrôle automatique du chariot alternatif.

Ces études de cas vous aideront certainement à relier des instructions spécifiques à un cadre logique pour résoudre des problèmes du monde réel.

Action 4 : Explorez les fonctionnalités avancées et la méthode pratique

Lorsque vous êtes à l’aise avec les programmes fondamentaux, vous pouvez progresser vers des domaines plus avancés :

• Traitement du signal analogique:Découvrez comment vérifier les signaux des unités de détection analogiques (niveau de température, pression) et effectuer un contrôle PID.
• Comptage à grande vitesse et sortie d'impulsions:Utilisé pour relier les encodeurs et gérer les moteurs électriques pas à pas/servo.
• Communication et réseautage: Découvrez l'échange d'informations entre les automates ou entre un automate et un IHM (Interface Homme-Machine) ou un ordinateur de gestion.
• Rechercher des opportunités pratiquesSi possible, achetez un kit de démarrage pour automate programmable industriel (API) pour une expérience pratique du câblage électrique et du débogage. Rien n'apporte un plus grand sentiment d'accomplissement et une compréhension plus approfondie que l'allumage direct d'une lampe ou le pilotage d'un moteur. Vous pouvez également vous référer aux exigences et aux meilleures pratiques d'organismes faisant autorité comme l'International Culture of Automation (ISA) pour améliorer vos compétences professionnelles.

Conclusion

Savoir que les PLC ne sont pas une technologie moderne inabordable et lourde, c'est un parcours de développement des compétences avec un chemin et un raisonnement clairs.

Les principes fondamentaux sont les suivants : dans un premier temps, maîtriser les trois piliers théoriques : les systèmes numériques, les types de données et les procédures logiques. Ensuite, choisir judicieusement une marque d’automate programmable industriel (API) grand public comme plateforme d’apprentissage, en fonction de vos objectifs professionnels et des exigences du marché. Enfin, suivre un parcours structuré, de la simulation à la mise en pratique, et du plus simple au plus complexe, en intégrant les connaissances théoriques à une capacité d’analyse pertinente, avec une pratique continue et des défis basés sur des projets.

La vague d'automatisation industrielle est apparue et, en tant que force motrice centrale de cette révolution, l'importance du PLC ne peut être surestimée.

Commencer votre apprentissage dès maintenant n'est pas seulement un investissement dans une compétence, c'est un investissement financier dans un avenir riche en opportunités. Nous espérons que ce guide sera un point de départ solide et un compagnon fiable sur votre chemin vers la maîtrise des programmes PLC.