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Choisir un automate programmable industriel

ERICK HAEHNSEN / AGENCE TCA-INNOV24

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Comme dans l'industrie grand public, l'électronique des API atteint d'incroyables performances, mais reste très homogène. Difficile donc de différencier les automates. Le choix se fera principalement sur la capacité du fabricant à assurer les services avant et après-vente et sur la cohérence de l'environnement logiciel proposé.

L'amélioration continue des performances électroniques entraîne dans son sillon les API (Automates programmables industriels). Les dernières générations embarquent des logiciels critiques, de l'automatisme, la cinématique et l'optimisation des procédés, jusqu'aux fonctionnalités les plus avancées comme le motion control (contrôle du mouvement), la commande numérique ou la robotique. Ils communiquent désormais sur les différents réseaux Ethernet avec le MES (Manufacturing execution System) et le système d'information global de l'entreprise (ERP). Devant une offre aussi large, comment choisir un produit adapté à son besoin ?

Adapter la puissance de l'API à la machine

Les API monoblocs ne présentent qu'un nombre fixe d'entrées/sorties (E/S) : 20, 30, 40 ou 50. En général, la puissance de leur calculateur est limitée au contrôle-commande d'une petite machine (étiqueteuse, ascenseur, etc.). Dénués d'entrée analogique (telle la pression, la température ou une vitesse), ils ne peuvent assurer de fonctions de régulation. « Cependant, afin de casser les prix, certains constructeurs leur confèrent la même puissance de calcul et les mêmes logiciels que les API modulaires », explique Bertrand Pasquier, chef de produits Scada chez Yokogawa France.

Les API modulaires sont les plus répandus. Ils s'adaptent avec un maximum de souplesse à la machine ou au processus à automatiser. Puissants, ils embarquent jusqu'à quatre calculateurs. Leurs multiples emplacements (slots) acceptent une large variété de cartes : 256 cartes d'E/S, en entrée de gamme, 1 024 en milieu de gamme et au-delà de 8 192 en haut de gamme. Des cartes analogiques pour l'acquisition de mesures en entrée et des cartes de commande d'axes en sortie, pour le positionnement ou le respect des consignes, en sortie, peuvent aussi y être intégrées. Enfin, certains API modulaires disposent de la communication réseau directement sur la carte mère. Sinon, ils admettent des cartes spécialisées pour Ethernet IP, EtherCAT, Powerlink, CCLink, DeviceNet, ProfiNet... Configuré via un ordinateur, l'API est ensuite dirigé par l'opérateur depuis une interface homme-machine (HMI). En général, un écran tactile. Certains constructeurs ont intégré l'automate à l'interface, créant les API-HMI.

Avec l'évolution technologique, les frontières entre automatisme et informatique se sont floutées, poussant certains constructeurs, comme B&R, Beckhoff ou Spectra, à sauter le pas. « Tous nos API intègrent un processeur Atom d'Intel, reconnaît Olivier Rambaldelli, responsable marketing de B&R France qui équipe essentiellement des machines et des centres d'usinage. Atom devient la norme. Sauf pour les API base PC haut de gamme qui, chez nous, passeront au processeur Core i cette année. » L'intérêt réside dans la puissance de calcul d'une technologie économe car standard. Ce qui ne fait pas l'unanimité. Les grands constructeurs proposent des API base PC depuis une dizaine d'années mais restent perplexes : « Qui dit processeurs Intel, dit Microsoft Windows, mises à jour fréquentes et menaces de virus ou de hacking », explique Hartmut Pütz, président exécutif de Mitsubishi Electric. Les systèmes propriétaires, dirigés par des puces maison, s'affranchissent de ces menaces. L'obsolescence accélérée des API base PC par rapport aux API classiques ne joue pas non plus en leur faveur. « Leur cycle de vie se limite à 3 ou 4 ans, indique Mickael Desloges, responsable du marché process et sécurité chez GE Intelligent Platform pour la zone Emea (Europe, Moyen-Orient, Afrique). Pourtant, les industriels veulent des API capables de durer jusqu'à 20 ans. » À cet égard, GE Intelligent Platform devrait défrayer la chronique en lançant cette année un système de changement hot plug du calculateur (i.e. pendant que le système est en marche). Mais pour le moment, les API base PC conviennent aux machines packagées et aux processus qui supportent d'être interrompus, pas aux applications les plus exigeantes.

Si ces éléments permettent de répondre au dilemme « base PC ou pas ? », ils ne discriminent pas les constructeurs. « Tous les fabricants d'API sont à peu près au même niveau », estime Olivier Vallée, responsable marketing chez Rockwell Automation. C'est donc sur le service que se fait la différence. En particulier pour les projets de grande envergure. Il est primordial de savoir si le fournisseur envisagé dispose d'une force de proposition effective en ingénierie avant-vente, à la fois compétente et géographiquement proche. « Cela a été un critère décisif dans notre choix pour les solutions de B&R qui est implanté près de nos sites du Loiret et de Nantes », souligne Xavier Desmas, responsable automatismes chez Technorop (Groupe Dubus). De même, l'après-vente est cruciale pour développer des fonctionnalités, mettre en route un réseau Ethernet, configurer le logiciel, installer une maintenance préventive assortie d'une gestion des pièces de rechange, et bénéficier d'une formation. C'est sur ces services que le constructeur va faire sa marge, mais ils sont incontournables. Dans les industries à process continu, la tendance va jusqu'à demander au constructeur de livrer des projets clés en main en assumant la prestation d'ingénierie. « Le fabricant s'engage alors sur des niveaux très élevés de sécurité et de performance », ajoute le représentant de Rockwell Automation, qui vient ainsi de livrer à Tereos un projet de remise à niveau complète d'automatisme de chaufferie.

Compatibilités logicielles ascendantes

La qualité de l'offre proposée par le fournisseur ne doit pas concerner uniquement le matériel et l'ingénierie qui l'accompagne. Les environnements pour programmer le logiciel de l'API sont aussi facteurs de différenciation. Pour simplifier la vie de leurs clients, de plus en plus de constructeurs tentent d'offrir une technologie unifiée portant toute la gamme, de l'API le plus modeste jusqu'au plus imposant. De plus, il devient ainsi possible de « mettre en route une machine en France de la même manière qu'en Chine ou au Brésil. Avec les mêmes interfaces homme-machine, les mêmes commandes et les mêmes paramétrages », souligne Olivier Vallée. En majorité, les ateliers adoptent la norme IEC 61131-3 qui comporte les cinq principaux langages de programmation d'automatismes (Grafcet, Ladder, texte structuré, boîtes fonctionnelles, liste d'instructions). À présent, tout constructeur travaille à intégrer à sa plate-forme logicielle le motion control, la commande numérique ou la robotique, à l'instar de B&R qui, il y a 17 ans, a été le premier à tous les proposer. Pour l'heure, seuls Maps de Mitsubishi Electric et Step 7 de Siemens tiennent la comparaison. Autre critère d'importance : certains constructeurs (Mitsubishi Electric, Rockwell Automation, Yokogawa) rendent leur logiciel interopérable avec leurs API datant d'il y a 10 ou 15 ans.

PRIX À LA BAISSE

Les prix des API ont été divisés par 4 en 15 ans.

LES QUATRE FAMILLES

1. LES MONOBLOCS Rockwell Micro 800 Les automates ont une architecture figée et comportent de 20 à 50 entrées/sorties (E/S). 2. LES MODULAIRES Mitsubishi L series Les automates admettent un nombre variable de cartes fonctionnelles (commandes d'axe, régulation, acquisition, etc.), des cartes réseaux et jusqu'à 8 000 E/S. 3. LES HMI (Human-machine Interface) Rockwell II-HMI Au départ simples interfaces, certains écrans de visualisation (tactiles ou pas) intègrent désormais l'automate. 4. LES BASES PC B&R X20 IOS L'architecture de ces automates s'établit autour de processeurs de type PC et du système d'exploitation Windows (ou Linux). Ils proposent une grande puissance de calcul.

SERVICE

La qualité et la quantité de services intégrés dans le prix proposé par le fournisseur sont primordiales : installation et configuration à l'achat, maintenance prédictive, gestion des stocks de pièces de rechange.

PLURIDISCIPLINARITÉ

L'API doit avoir la capacité de répondre à toutes les disciplines d'automatisation : contrôle-commande, régulation, optimisation des réglages et des procédés, cinématique...

CALCULATEUR

Les API base PC, équipés de processeur Intel et de Windows, conviennent à des processus qui supportent des arrêts. Pour les processus continus, mieux vaut un API modulaire, avec un OS temps réel propriétaire.

SCALABILITÉ

Pouvoir utiliser la même plate-forme logicielle d'une configuration modeste de 20 entrées/sorties jusqu'à une configuration imposante de 8 000 entrées/sorties simplifiera grandement la mise en place, l'exploitation, et une éventuelle extension.

« Un atelier logiciel commun pour tous les API »

XAVIER DESMAS RESPONSABLE AUTOMATISMES CHEZ TECHNOROP FABRICANT DE MACHINES DE MENUISERIE INDUSTRIELLE

« Le prix reste mon premier critère d'achat. Ensuite, je regarde si le fournisseur dispose d'une gamme assez vaste et homogène pour piloter l'ensemble de nos machines. Enfin, je demande à avoir une compatibilité logicielle allant du plus petit automate jusqu'à l'API le plus puissant. Ma prospection a duré 4 ou 5 ans. Seul B&R répondait à tous ces critères. À cette époque, d'autres fournisseurs disposaient certes de toute la gamme d'API mais pas d'un atelier de programmation commun de l'API d'entrée de gamme à 350 euros jusqu'à la grande machine-outil à commande numérique à 1 000 entrées. J'ai donc acheté une licence illimitée pour notre groupe avec contrat de maintenance qui donne accès aux mises à jour. Cet atelier est très complet et excessivement puissant, mais il requiert une grande pratique pour le maîtriser. C'est le revers de la médaille. »

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