Les langages de programmation industrielle se prêtent à de multiples utilisations, notamment avec les automates programmables. Ceux-ci sont principalement utilisés pour la commande des machines et des chaînes de production. Plusieurs langages de programmation pour les automates industriels ont été définis par la norme CEI 61131-3. Découvrez tout ce qu’il faut savoir sur cette technologie.
Qu’est-ce qu’un automate programmable ?
L’automate programmable également connu sous le nom de contrôleur logique, de PLC ou d’API est un dispositif informatique conçu pour être utilisé dans les systèmes de contrôle industriel. Il bénéficie d’une construction robuste et affiche une grande tenue dans le temps. Cela n’est en définitive pas surprenant puisque ces machines sont conçues pour évoluer dans les environnements industriels caractérisés entre autres par des températures extrêmes ou l’humidité.
Les PLC peuvent être assimilés à des ordinateurs qui embarquent un microprocesseur, mais qui ne disposent ni d’une souris, ni d’un clavier ou même d’un écran. Vous pouvez aisément obtenir des détails sur l’automate programmable industriel en consultant des sites dédiés à ces systèmes, utilisés aussi bien à des fins industrielles que pour des applications civiles.
Tour d’horizon des différents langages de programmation industrielle
Les automates possèdent le plus souvent leur propre langage de programmation. Certains sont toutefois universels et sont compatibles avec tous les PLC. On distingue principalement cinq langages qui peuvent être graphiques ou textuels. Les langages graphiques sont le LD (Ladder Diagram), le FBD (Function Block Diagram), le SFC (Sequential Function Chart). Quant aux langages textuels, il s’agit de l’IL (Instruction List) et du ST (Structured Text).
Le LD ou langage à contacts
Le LD ou langage à contacts est basé sur une approche visuelle qui n’est pas sans rappeler les schémas électriques. De ce fait, il peut être facilement utilisé par du personnel électricien ou toute personne qui possède une connaissance de la schématique électrique. Ce langage forme une représentation graphique d’équations booléennes qui combine des contacts en entrée et des relais en sortie. Le résultat de ces équations est représenté sous la forme d’une bobine. Cet élément est unique dans chacun des « réseaux » qui constituent le langage.
Le LD offre la possibilité de manipuler des données booléennes avec des symboles organisés dans un diagramme. Ce type de langage est particulièrement efficace pour le système combinatoire. Il n’est cependant pas bien adapté aux calculs complexes et encore moins aux programmes qui nécessitent un grand nombre de séquences. Les diagrammes LD regroupent de nombreux composants graphiques comme la barre d’alimentation, l’arc de liaison horizontal, les contacts inverses, etc.
Le langage FBD ou boîte fonctionnelle
Ce langage se présente sous la forme de diagrammes qui ne sont rien d’autre que des suites de blocs fonctionnels reliés entre eux. Ceux-ci sont en mesure de réaliser des opérations particulièrement sophistiquées à partir d’opérateurs simples. Les blocs fonctionnels sont habituellement fournis par une bibliothèque, mais peuvent également être personnalisés par l’utilisateur. Parmi les principales fonctions de la boîte fonctionnelle, on peut citer :
- les étiquettes et les sauts conditionnels (pour le contrôle de l’exécution du diagramme),
- l’énoncé RETURN (la sortie du diagramme),
- le saut à une étiquette.
Le LBD est sans contexte l’un des langages les plus utilisés. Cela s’explique notamment par l’un de ses principaux avantages qui résident dans la réduction du nombre d’erreurs et l’utilisation des blocs validés.
Le langage SFC
Le SFC, l’équivalent du Grafcet (outils de description indépendants du comportement des systèmes d’un point de vue externe) est un langage graphique principalement utilisé pour décrire les opérations séquentielles. Il est très semblable aux diagrammes états-transitions bien adaptés à la commande de cycles opératoires. Avec ce langage, on réalise une suite définie d’étapes reliées entre elles par des transitions auxquelles est attachée une condition booléenne de franchissement. Des actions peuvent aussi être entreprises pour chacune des étapes du processus. Elles sont décrites avec les langages ST, LD, IL et FBD. Le langage SFC obéit à certaines règles graphiques. Les étapes et les transitions ne peuvent par exemple pas être suivies d’autres étapes ou transitions. Un programme SFC doit de plus disposer au minimum d’une étape initiale.
Le langage IL
Le langage IL ou liste d’instruction est un langage textuel de bas niveau proche de l’assembleur. La programmation s’effectue donc directement sur le processeur. Avec l’IL, les instructions débutent sur une ligne, comportent un opérateur et un ou de nombreux opérandes. Des étiquettes peuvent également être introduites avec la liste d’instruction. Il en est de même pour les commentaires. Ceux-ci doivent être les derniers éléments de la ligne. Le langage IL n’est pas considéré comme le plus pratique. Pour cause, le passage d’une analyse habituellement semi-graphique à de la programmation n’est pas toujours facile. Il en est de même pour la mise au point du programme. Ce langage est en revanche très adapté aux petites applications.
Le langage ST
Le ST ou texte structuré est un langage de haut niveau utilisé pour la description des procédures complexes. Particulièrement proche du langage Pascal, il est dédié aux applications d’automatisation. Le ST est souvent employé pour décrire les procédures complexes qui sont difficiles à modéliser avec les langages graphiques. Il est le langage utilisé par défaut pour programmer des actions et des conditions liées aux transitions du langage SFC. Les programmes conçus en ST sont une suite d’énoncés qui se terminent tous par un point-virgule.
Quels secteurs utilisent les langages de programmation industrielle ?
Les langages de programmation industrielle des automates programmables sont employés dans un large panel de secteurs. C’est notamment le cas de l’industrie automobile, de l’industrie chimique, de la sidérurgie, du secteur énergétique et de la robotique. Vous pouvez en savoir plus ici en ce qui concerne ce dernier point. Ces langages sont par exemple utilisés pour la surveillance des systèmes de contrôle de sécurité ou même pour le fonctionnement des ascenseurs.
Les langages de programmation industrielle des automates sont également connus pour leurs nombreuses applications civiles comme les machines à laver ou les feux de circulation. Dans l’industrie du papier et celle du verre, les langages de programmation industrielle sont par ailleurs utilisés dans de nombreux processus. L’industrie du verre emploie par exemple les automates programmables pour l’enregistrement analogique des données et le contrôle numérique de la qualité.
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