Quel est l'avenir du plc?

UN PHARE AU MILIEU DES (R)EVOLUTIONS INDUSTRIELLES

Le PLC aura 54 ans cette année. Et il s'agit là d'un fait remarquable dans un monde où l'on découvre chaque jour des innovations et de nouveaux concepts de production. Comment le PLC est-il parvenu à tenir jusqu'ici sans problème apparent? Et que lui réserve l'avenir?

LE PLC RESTE QUASIMENT INDISPENSABLE

Le fonctionnement d'un automate programmable est assez simple. L'appareil reçoit des inputs et délivre un certain output en fonction de la séquence logique qu'on lui a donnée. Cette construction simple explique pourquoi l'automate continue de fonctionner à l'ère de l'industrie 4.0, de la fabrication intelligente et de l'IoT. Le PLC n'est donc pas près de disparaître, comme l'a révélé un rapide sondage de plusieurs spécialistes en la matière.

Aujourd'hui, de nombreuses installations sont encore fortement dépendantes du rôle central de l'automate au cœur de la machine. En fait, il y a dans notre pays des centaines de machines qui ont été développées de manière tellement spécifique pour une application particulière que le remplacement individuel par un nouveau type d'automate est déjà compliqué en soi. Imaginez lorsqu'il s'agit d'un remplacement par une autre solution! On n'imagine pas le nombre de responsables de production qui prient chaque jour pour que leur PLC ne rende pas l'âme …

Racines du PLC dans l'industrie automobile

L'année 1969 restera gravée dans les mémoires comme l'année du festival emblématique de Woodstock et du retrait chaotique des Etats-Unis du Vietnam. Les gens se souviennent des mots célèbres de Neil Armstrong: “C'est un petit pas pour l'homme, un pas de géant pour l'humanité“. Ce qui est resté beaucoup moins important, c'est le lancement du PLC, bien que l'impact de cette innovation ait laissé une marque décisive sur l'industrie. Aujourd'hui, plus que jamais, on retrouve cette empreinte, avec un chiffre d'affaires mondial de 46 milliards et une présence dans presque tous les secteurs industriels: automobile, (pétro)chimie, métallurgie, emballage, alimentation & boissons, traitement de l'eau et construction. La raison de son origine réside dans les problèmes quotidiens rencontrés par les ingénieurs de General Motors avec la technologie des relais. En 1968, ils ont formulé une liste de souhaits qui a abouti à la demande d'une ‘commande de machine standard’. Dick Morley, qui travaillait à Bedford, a relevé le défi et a créé le Modicon 084 un an plus tard. Le chiffre 84 correspondait au nombre de prototypes que le développeur avait déjà produits. La machine n'a pas connu un succès immédiat, mais son successeur, le Modicon 184, si. C'est ainsi qu'est né le PLC tel que nous le connaissons aujourd'hui.

base sur la technique de relais

Une évolution inarrêtable

On ne peut pas ignorer les tendances dominantes. Pour les situer, prenons l'exemple du smartphone, le champion d'une évolution véritablement frappante et peut-être inarrêtable.

Il y a dix ans, le GPS, la radio, l'appareil photo, le radio-réveil, le compteur kilométrique et la calculatrice étaient des appareils fixes. Aujourd'hui, avec les logiciels et les applications associées, tous ces appareils – et la liste est loin d'être exhaustive – tiennent dans un boîtier de téléphone. Le ‘téléphone’ existe toujours mais de nombreuses fonctionnalités supplémentaires sont venues s'y ajouter.

Pourquoi cette évolution ne s'étendrait-elle pas au matériel industriel comme l'automate programmable? Surtout si l'on garde à l'esprit que le PLC a plus de cinquante ans. Il a été développé pour répondre aux besoins industriels de l'époque, c'est-à-dire à la demande croissante d'automatisation. Le PLC offrait une meilleure réponse à ces besoins que la technologie des relais, alors omniprésente. De plus, la programmation Ladder correspondait à ce à quoi les ingénieurs étaient habitués – ils ont donc pu travailler avec les mêmes relais.

 

Le PLC continue d'évoluer

Progressivement, d'autres langages de programmation ont fait leur apparition: Function Block Diagram (FBD), Structured Text (ST, comme le Pascal), Instruction List (IL) et Sequential Function Chart (SFC). Il y avait donc de nombreuses possibilités et cela a permis au PLC de continuer à évoluer en même temps que la technique pendant toutes ces années. Par exemple, la possibilité de traiter des données analogiques provenant de capteurs était une extension des possibilités. Idem pour la sortie de signaux variables vers des actionneurs. Deux exemples populaires sont le raccordement de capteurs de température à l'automate programmable via un signal de 4…20 mA et la commande de la régulation de la vitesse des moteurs.

de PLC a IPC et PAC

Quand les PC sont devenus populaires auprès du grand public dans les années 90, l'IPC a fait son apparition. C'est à ce moment-là que les cloches de la mort se sont mises à sonner pour le PLC mais finalement, on n'en est jamais arrivé là. L'automate programmable s'est avéré bien plus robuste que les IPC de l'époque, notamment grâce à la résistance aux vibrations et aux chocs ainsi qu'à la large plage de températures. La compatibilité électromagnétique plaidait aussi en faveur de l'automate. Ajoutez à cela le fait que le système de contrôle IPC n'était pas tout à fait au point à l'époque et vous comprendrez pourquoi l'automate n'a pas été abandonné immédiatement. Bien que les deux composants puissent être utilisés pour à peu près les mêmes tâches, les deux systèmes ont coexisté au fil des ans ou alors on a vu arriver des formes intermédiaires comme le soft PLC. Même lorsque le PAC (Programmable Automation Controller) a été lancé, le marché des automates a continué à croître régulièrement, à l'exception de quelques années de crise économique.

Emergence d'ethernet

Lorsque les possibilités d'internet se sont infiltrées dans l'industrie, l'ajout de ports de communication a permis d'ancrer davantage l'automate dans nos espaces de production par le biais de protocoles de bus de terrain tels que (par exemple) PROFIBUS, DeviceNet, Modbus et plus tard par le biais de protocoles basés sur internet tels qu'Ethernet/IP, PROFINET et EtherCAT.

le plc a-t-il encore de l'avenir?

Au fil des ans, plusieurs branches secondaires ont émergé dans la technologie PLC. Le PLC de sécurité, par exemple, mérite une mention spéciale. Ces automates sont souvent utilisés en complément de Distributed Control Systems. Ils doivent alors veiller à ce que le processus ou le système soit amené à un état sûr en cas de défaillance des fonctions.

En outre, l'automate évolue dans de nombreux autres domaines: mouvement, sécurité, IoT, IA, efficacité énergétique, simulation et mise en service … La fourniture de fonctions très spécifiques aux applications est également en hausse. Pour faire court: le PLC a toujours réussi à maintenir sa position centrale au cours des dernières décennies, malgré les évolutions décrites. Mais la question est de savoir si cela restera le cas dans un monde où la jeune génération a été élevée avec Arduino, Raspberry Pi et Linux.

Les evolutions demandent plus de fonctionnalites

A chaque appareil son PLC?

On assiste à une automatisation et une numérisation poussées; la quantité de données à traiter provenant des capteurs et des machines augmente de manière exponentielle. On assiste également à l'essor des systèmes d'auto-apprentissage, des algorithmes intelligents et de l'IA. Tout cela dans un contexte d'émergence de services cloud, où les données des machines aident à effectuer des tâches ciblées (prévoir la maintenance, générer de nouveaux services pour les clients et améliorer les processus).

A chaque appareil son automate programmable? Cela demande une approche différente de tous les composants d'une installation, en particulier dans les domaines de l'interopérabilité, de la vitesse et de la (cyber) sécurité. Les fabricants de PLC y répondent également.

Emergence de l'OPC UA

Un exemple intéressant est l'émergence de l'OPC UA (Open Platform Communication Unified Architecture), un protocole de communication M2M qui rationalise uniformément le transfert de données entre les appareils, leur permettant de communiquer entre eux (indépendamment de la marque) et donc avec le PLC. Cela facilite la communication en tant que telle et simplifie la programmation.

La cybersécurité devient également plus importante. La récupération et les ports fermés, par exemple, sont deux nouvelles fonctions.

Besoin d'installations capables de prendre des décisions de manière autonome

D'autres développements techniques ont aussi un impact significatif sur la présence de l'automate. Par exemple le besoin d'installations capables de prendre des décisions de manière autonome. De plus en plus souvent, les fonctionnalités du PLC sont exécutées directement sur le moteur via le variateur de fréquence. Cette possibilité est le fruit de plusieurs évolutions: des composants plus robustes, une miniaturisation et une technologie moins coûteuse. Cette tendance se poursuivra sans aucun doute dans les années à venir: plus d'intelligence ‘sur le terrain’, moins de commande centralisée. Ainsi, les appareils et les machines pourront prendre des décisions de manière indépendante et communiquer avec les autres acteurs de l'installation. L'intelligence sera de plus en plus décentralisée et répartie entre les capteurs, les actionneurs, les automates programmables, l'Edge et le cloud.