Installation et connexion d'automates programmables (PLC) dans des armoires et des panneaux d'automatisation

Un contrôleur logique programmable (PLC) est un type spécial d'ordinateur utilisé pour automatiser les processus et les objets technologiques.

Le terme PLC (abréviation anglaise — (PLC) programmable logical controller) a été introduit par Odo Joseph Struger, ingénieur chez Allen-Bradley USA en 1971. Il a également joué un rôle clé dans l'unification des langages de programmation PLC.

Lors de l'application d'un algorithme à un système de contrôle, des opérations logiques et une organisation particulière de la communication avec les capteurs, les actionneurs et l'interface homme-machine sont généralement requises.

Une caractéristique importante d'un API est son fonctionnement en temps réel. Ceci est assuré par l'utilisation de microprocesseurs spéciaux qui garantissent la réponse du système à une demande dans un certain intervalle de temps.

Les API fonctionnent généralement dans des conditions externes défavorables - température, humidité, poussière, rayonnement électromagnétique, rayonnement. Par conséquent, les ordinateurs domestiques ordinaires n'ont pas été utilisés comme témoins.

En Russie depuis 2007.contrôleur programmable spécial GOST R IEC 61131-1-2016 est en vigueur.

Les API sont basés sur microcontrôleurs — microprocesseurs spécialisés à architecture monopuce. Les microcontrôleurs peuvent fonctionner sans chipset ni carte mère, sans système d'exploitation. Mais ce mode est surtout utilisé dans les automatismes locaux simples. Dans les systèmes complexes, des processeurs suffisamment puissants sont utilisés sous le contrôle de systèmes d'exploitation spéciaux.

Pour plus d'informations sur l'objectif, les appareils et les types d'API, voir ici : Qu'est-ce que les contrôleurs logiques programmables

La variété des automates est très grande. Il n'y a pas une seule entreprise dans le domaine de l'automatisation et de l'électronique qui ne fabrique ses propres automates programmables. Néanmoins, tous les automates sont unis par leur architecture commune et la standardisation des interfaces de connexion des équipements externes.

Aujourd'hui, les plus grands fabricants d'API au monde sont Siemens AG, Allen-Bradley, Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron, Micubichi, Lovato. Les automates programmables sont produits par de nombreux autres fabricants, notamment les sociétés russes Kontar LLC, Oven, Kontel LLC, Segnetiks, Fastwel Group, Tecon et autres.

Contrôleurs logiques programmables OWEN

Automates programmables Siemens de la série SIMATIC S7

Un exemple d'apparence d'un automate dans un monobloc standard est illustré sur la figure. Il s'agit de PLC d'OWEN (Russie) et de PLC de 9 Siemens (Allemagne). Les connecteurs pour connecter l'alimentation, les capteurs et les actionneurs sont situés des deux côtés du boîtier.

Contrôleur logique programmable PLC 63 d'OWEN (Russie) et PLC de Siemens (Allemagne)

Il existe les types d'entrées-sorties suivantes : discrètes, analogiques, universelles, dédiées et d'interface.

Typiquement, les entrées discrètes sont utilisées pour connecter des capteurs qui peuvent être dans deux états : "actif - passif" ou "on - off". À l'aide d'entrées discrètes, vous pouvez connecter des boutons, des interrupteurs, des interrupteurs de fin de course, des thermostats et d'autres équipements.

Les entrées discrètes des contrôleurs TAns sont généralement calculées pour accepter des signaux standard avec un niveau de +24 V DC. Une valeur de courant typique pour une seule entrée numérique (à une tension d'entrée de +24 V) est d'environ 10 mA.

Les sorties discrètes de l'API sont utilisées pour générer des signaux de sortie avec des paramètres électriques en tant qu'entrée discrète. Ils sont généralement utilisés pour commander l'allumage ou l'extinction des variateurs.

Selon GOST IEC 61131-2-2012 (date d'introduction 2014-07-01), une entrée analogique est un dispositif qui convertit un signal continu en un nombre binaire discret pour un fonctionnement dans un système de contrôleur programmable.

Pour les entrées analogiques, les plages de tension CC standard les plus courantes sont –10… + 10 V et 0… + 10 V. Pour les entrées de courant, les plages sont 0–20 mA et 4–20 mA.

Les entrées analogiques permettent la connexion de capteurs analogiques à l'automate.

Conformément à GOST 61131-2-2012 (date d'introduction 2014-07-01), une sortie analogique est un appareil qui convertit un nombre binaire en un signal analogique.

Les API peuvent être équipés d'E/S spécialisées qui permettent la mesure de la durée, la fixation des fronts, le comptage des impulsions et le contrôle du moteur.

Le nombre de ces ou ces entrées-sorties est le principal facteur qui détermine les capacités de l'automate, lors de la création d'un système d'automatisation basé sur celui-ci.

Sorties API et connexion d'appareils externes

Par conception et méthode de montage, il existe quatre versions du boîtier de l'automate :

• boîtier pour montage sur rail DIN ;
• boîtier pour montage mural;
• version panneau ;
• conception à cadre ouvert pour les systèmes modulaires embarqués.

Le boîtier de montage sur rail DIN est conçu pour monter l'API sur le panneau de l'armoire de commande et dispose d'un verrou à ressort spécial pour la fixation sur un rail DIN standard.

Le boîtier de montage mural est généralement fabriqué selon les normes de protection contre la poussière et l'humidité et possède des joints étanches intégrés pour la connexion de fils électriques externes, à la fois d'alimentation et de signal.

La version panneau de l'automate est utilisée lorsque l'automate est installé dans la porte d'entrée de l'armoire d'automatisation. Les API de panneau ont généralement un écran tactile qui affiche un schéma mnémonique d'une ligne de processus automatisée ou d'un système d'automatisation local et qui est utilisé pour saisir les paramètres de contrôle par l'opérateur.

Un automate à cadre ouvert est utilisé pour créer des systèmes d'automatisation embarqués (embarqués). Dans ce cas, l'automate est une carte de circuit imprimé avec un ensemble de connecteurs pour connecter des périphériques externes et des attaches pour se connecter à d'autres cartes.

Les connecteurs peuvent être réalisés avec des fils reliés à l'automate sous le bornier à vis ou détachables. Ces derniers ont un net avantage en maintenance, par exemple lors du remplacement d'un automate. Dans ce cas, il est impossible de confondre la connexion des fils. Cependant, l'utilisation de connecteurs doubles augmente le coût de l'automate, c'est pourquoi les fabricants utilisent plus souvent des connexions à vis des fils dans les automates plutôt que des connexions détachables.

Les automates monoblocs ont généralement des écrans intégrés ou déportés installés dans les panneaux avant des armoires de commande. Ils peuvent être graphiques, synthétiques ou sensoriels.

La figure ci-dessous montre un API avec un écran LCD intégré et un clavier qui est utilisé pour définir les paramètres de l'algorithme de contrôle localement.

Les contacts du connecteur de l'automate permettent à l'utilisateur de l'automate de connecter différents types de capteurs : analogiques, discrets, ainsi que des actionneurs et des périphériques d'E/S.

De plus, les automates disposent d'un ensemble d'interfaces standards pour les outils de mise en œuvre d'automatismes distribués utilisant différents types de canaux de communication : filaire, radio, Internet.

Les contrôleurs logiques programmables sont à la base de la production d'armoires (ou de panneaux) d'automatisation à des fins diverses.

L'installation des éléments d'automatisation sur le panneau de l'armoire est effectuée conformément à la conception du circuit électrique, qui est développée selon les spécifications séparément pour chaque système.

La technologie d'installation de l'armoire d'automatisation permet un routage séparé des câbles d'alimentation et de signal dans les boîtiers de distribution (par exemple, les câbles d'alimentation — dans les boîtiers de droite et les câbles de signal — dans les boîtiers de gauche, par rapport au panneau de montage), le marquage obligatoire des câbles, selon au projet, et sertissage des extrémités sur les fils avec des cosses spéciales.

Les armoires d'automatisation peuvent avoir des climatiseurs ou des radiateurs intégrés pour assurer le contrôle de la température interne.

Armoire d'automatisation basée sur PLC

Presque tous les API modernes ont une alimentation à découpage intégrée qui fournit de l'énergie à partir d'une source externe dans la plage de tension alternative de 110 à 265 volts (convertisseur de tension AD-DC) ou à partir d'une alimentation continue (convertisseur de tension DC-DC).

Les alimentations à découpage ont un certain nombre de protections automatiques intégrées : court-circuit, surchauffe et surcharge.

Une connexion d'alimentation API typique nécessite un filtre de suppression de surtension au préalable. La sélection des alimentations pulsées se fait en fonction de la valeur de la consommation d'énergie requise et des valeurs de sortie requises des puissances nominales.

Si la source principale de tension d'entrée est coupée en raison d'un accident ou d'un dysfonctionnement, le fonctionnement ou l'arrêt correct de l'appareil ou du système peut être assuré par une alimentation sans coupure.

Le degré de protection de l'automate est crypté avec une marque IP (Ingress Protection Rating). IP se traduit littéralement par degré de protection contre les infiltrations. Actuellement, il s'agit du système de désignation le plus courant pour protéger les équipements des effets de l'environnement extérieur. Il est utilisé pour indiquer la protection contre la pénétration de diverses particules physiques dans l'équipement par des dimensions géométriques, y compris la poussière et l'eau.

Degré de protection IP — décodage, exemples d'équipements

Les coffrets des automates, ainsi que les armoires ou panneaux dans lesquels ils sont installés, peuvent avoir un degré de protection.

L'installation et le raccordement d'automates programmables (automates) spécifiques dans les armoires et panneaux d'automatisation doivent être effectués conformément aux instructions des fabricants.

Photos de panneaux d'automatisation avec contrôleurs logiques programmables :