Automatisme

Qu'est ce qu'un automate programmable (API) ?

Par Administrateur • le 20/12/2025
Couverture

Quel Automate choisir ? Comment ça marche ?

Quand on doit automatiser une machine neuve ou moderniser une vieille armoire (Rétrofit), la question cruciale est : Par quoi je remplace mon vieux matériel ?

Est-ce qu'un petit module Crouzet suffit ? Faut-il passer au M580 pour succéder au Premium ?

Si vous sur-dimensionnez, vous jetez l'argent par les fenêtres. Si vous sous-dimensionnez, vous serez bloqué.

Voici le guide complet, du module logique au monstre de puissance, avec les logiciels associés et les pièges à éviter.

Le Principe de Base : Comment "réfléchit" un Automate ?

Contrairement à un ordinateur de bureau qui fait plein de choses en même temps (Windows, YouTube, Excel...), un automate est une bête disciplinée qui fait toujours la même chose, en boucle, et très vite.

C'est ce qu'on appelle le Cycle de Scrutation.

La Boucle Sacrée (Le Cycle)

Tant que l'automate est en mode RUN, il répète ces 3 étapes à l'infini :

  1. Acquisition des Entrées (La Photo) :

    • L'automate "regarde" l'état de tous ses capteurs (Boutons, cellules, sondes).

    • Le détail technique : Il prend une "image mémoire". Si un capteur change d'état pendant l'étape suivante, l'automate ne le verra qu'au tour d'après.

  2. Traitement du Programme (Le Calcul) :

    • Le processeur lit votre code (LADDER, SCL, ST) ligne par ligne, de haut en bas.

    • Il décide quoi faire : "Si le bouton est appuyé ET que la cuve est vide, ALORS j'active la pompe".

  3. Mise à jour des Sorties (L'Action) :

    • Une fois le calcul fini, il envoie le jus aux cartes de sorties pour coller les contacteurs ou allumer les voyants.

La notion critique : Le Temps de Cycle

C'est la vitesse à laquelle l'automate fait ce tour complet.

Pourquoi c'est important ? Si vous avez un capteur qui envoie une impulsion ultra-rapide de 2 ms (un objet qui tombe devant une cellule) mais que votre automate a un temps de cycle de 10 ms, l'automate a de grandes chances de rater l'objet ! Dans ce cas, il faut utiliser des entrées rapides ou des cartes de comptage.

Le Chien de Garde (Watchdog)

C'est la sécurité ultime. Si votre programme bug et part dans une boucle infinie (ex: Tant que 1 = 1, faire ...), le temps de cycle explose. Le "Chien de Garde" est un timer interne (réglé souvent à 250ms). Si l'automate n'a pas fini son cycle avant la fin du timer, le Chien de Garde "mord" : l'automate se met en défaut (ERR rouge) et coupe toutes les sorties par sécurité.

1. Les Modules Logiques (Zelio, LOGO!, Millenium) : Petits mais Costauds

On ne parle pas encore vraiment d'automate, mais de "Relais Intelligent". Ne les sous-estimez pas : ils sont très robustes et ne plantent jamais.

Les Incontournables :

Schneider : Zelio

Siemens : LOGO!

Crouzet : Millenium

Pour quoi faire ?

Le Super-Pouvoir : La programmation sur écran Sur le LOGO! ou le Millenium, vous pouvez modifier le programme directement via le petit écran LCD et les touches en façade, sans avoir de PC. L'avis du pro : C'est génial pour changer une temporisation en urgence. Par contre, n'essayez pas de programmer toute la machine comme ça, c'est une usine à gaz !

Les Logiciels PC (Pour bosser sérieusement) : Même si l'écran dépanne, on programme sur PC. C'est souvent du FBD (on relie des blocs logiques entre eux avec la souris), c'est très intuitif, pas besoin d'être un expert en code.

2. Le "Standard" : L'Automate Compact (M221 / S7-1200)

C'est le roi de la machine spéciale autonome. Tout est intégré dans le boîtier : Alimentation + CPU + Entrées/Sorties.

Les Modèles Actuels :

Omron : Série CP2

Schneider : Modicon M221

Siemens : Simatic S7-1200

Les Logiciels (Gratuit vs Payant) : C'est souvent là que se fait le choix pour les petits budgets.

♻️ L'équivalence "Rétrofit" & Nostalgie (Par quoi je remplace les vieux ?) :

3. Le "Monstre" : L'Automate Modulaire (M340 / M580 / S7-1500)

On change de monde. On passe sur du Rack. On achète un châssis vide et on clipse les cartes. C'est fait pour les usines et les process continus.

Les Modèles Actuels :

Schneider : Modicon M580

Siemens : Simatic S7-1500

Schneider : Modicon M340

♻️ L'équivalence "Rétrofit" (Pour les anciens du PL7 Pro) :

Le Logiciel (La Guerre des Standards) : C'est ici que les habitudes changent radicalement selon la marque.

4. La Jungle des Logiciels et Bus de Terrain (Qui fait quoi ?)

J'ai assez galéré pour trouver le bon soft pour le bon automate, voici le récapitulatif clair pour ne pas télécharger 15 Go pour rien.

Marque Gamme Automate Logiciel de Programmation Bus de Terrain Natif
Schneider M340 / M580 / Premium EcoStruxure Control Expert (Unity Pro) Modbus TCP (Ethernet) & RTU. C'est le standard historique.
Schneider M221 EcoStruxure Machine Expert Basic Modbus Série / Ethernet.
Siemens S7-1200 / S7-1500 TIA Portal (Attention à la version : V15, V16, V17...) PROFINET (Câble vert). C'est de l'Ethernet Industriel.
Siemens S7-300 / S7-400 SIMATIC Manager (Step 7 v5.5) PROFIBUS DP (Câble violet).
Omron NJ / NX (Sysmac) Sysmac Studio EtherCAT. Ultra rapide pour le Motion Control.
Omron CJ / CP CX-One (CX-Programmer) Ethernet/IP & DeviceNet.
Rockwell ControlLogix Studio 5000 Ethernet/IP.

5. Le "Bizutage" Technique : Le Piège NPN vs PNP

Je sais d'expérience que c'est le grand classique. Un jeune arrive, change un capteur sur une machine, et plus rien ne marche alors que la LED du capteur s'allume.

Pourquoi ? Une erreur de polarité.

L'astuce terrain :

Si vous avez une machine Omron et que vous mettez un capteur standard français (souvent PNP par défaut), ça ne marchera pas ! Regardez toujours comment est câblé le COM sur la carte d'entrée avant d'aller au magasin.

6. Tableau de Correspondance : Vieux Matériel vs Nouveau

Vous avez une vieille armoire à rénover ? Voici la "Bible" des correspondances pour ne pas vous tromper de gamme :

Ancien (Obsolète) Le Remplaçant (Actuel) Pourquoi ce choix ?
Relais / Minuteries Crouzet Millenium / LOGO! Pour du petit automatisme simple et robuste.
Telemecanique TSX 17 Modicon M221 Le TSX 17 était un bloc compact. Le M221 fait tout pareil, en mieux et moins cher.
TSX 37 (Micro) M221 ou M340 Attention ! Machine simple -> M221. Machine complexe/Process -> M340.
Twido Modicon M221 C'est le fils légitime. Logiciel gratuit et conversion facile.
TSX 57 (Premium) Modicon M580 (ou M340) L'architecture rack est conservée. M580 pour le gros process, M340 si budget serré.
Siemens S7-300 S7-1500 Le nouveau standard modulaire allemand.

7. Et pour le mouvement ? (Motion Control)

L'automate est le cerveau, mais pour gérer des axes précis (robots, tables de découpe), il faut déléguer aux variateurs.

Sur les anciennes installations (type Premium + Bus Profibus), on utilisait souvent des cartes d'axe dédiées.

Aujourd'hui, tout passe par le réseau vers des variateurs intelligents :

SEW USOCOME : Movidrive

Schneider : Gamme Lexium

Omron : Gamme G5

8. La Décentralisation : Wago, Weidmüller et les "Ilots Déportés"

Fini l'époque où on tirait 200 câbles de 50 mètres pour ramener chaque capteur jusqu'à l'armoire principale. Aujourd'hui, on déporte les entrées/sorties au plus près de la machine.

Le principe de l'Ilot (Remote I/O) : Tu as ton automate principal (ex: un M340) dans l'armoire électrique. Sur la machine, tu installes un petit boîtier (l'ilot) relié par un seul câble Ethernet (ou Profibus).

Pourquoi c'est génial ? Si un vérin est à 30 mètres de l'armoire, tu tires 1 câble réseau, et tu branches tes capteurs sur le Wago juste à côté. Tu économises du cuivre et du temps de câblage monstre. Attention au piège : Il faut bien configurer l'adresse IP (ou les switchs rotatifs) sur la tête de station, sinon ton automate principal ne la verra jamais !

Par Pierre75000 — Travail personnel, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=80946678

9. La Sécurité (Safety) : Pourquoi mon automate est Jaune ou Rouge ?

Avant, pour les Arrêts d'Urgence (AU) ou les barrières immatérielles, on câblait tout en dur dans des relais de sécurité (les fameux blocs Pilz PNOZ ou Preventa). C'est fiable, mais c'est une galère à câbler si tu as 15 AU en série.

Aujourd'hui, l'automate gère lui-même la sécurité. On appelle ça les Automates de Sécurité (F-CPU ou Safety).

Le code couleur (Pour ne pas mourir bête) : Les constructeurs utilisent des couleurs flashy pour qu'on distingue immédiatement les éléments de sécurité (qui ne doivent jamais être shuntés !).

Comment ça marche ? Le signal de l'Arrêt d'Urgence passe par le réseau (via un protocole blindé comme ProfiSAFE ou CIP Safety). Avantage : Plus besoin de câbler des boucles complexes. Inconvénient : Tu ne peux pas modifier le programme de sécurité n'importe comment. Il y a souvent un mot de passe spécifique et une "signature" de sécurité à régénérer après chaque modif. Si tu perds le mot de passe Safety, tu es bon pour un Reset usine !

10. L'Interface Homme-Machine (IHM) : La "Vitrine" de la machine

Tu peux avoir le meilleur programme du monde dans ton M340, si l'écran tactile est moche ou plante, le client dira que la machine est nulle. L'IHM, c'est ce que l'opérateur voit 8h par jour.

Les Couples Inséparables : Généralement, on marie l'écran avec l'automate pour faciliter la communication (partage des variables) :

Ecran du fabriquant "Proface"

Le conseil : Ne prenez pas un écran trop petit. Un 4 pouces pour piloter une ligne complète, c'est l'enfer pour les gros doigts des opérateurs. Le standard aujourd'hui, c'est 7 ou 10 pouces.

11. Le Monde de l'Analogique : 0-10V ou 4-20mA ?

Tout n'est pas "Tout ou Rien" (0 ou 1). Parfois il faut mesurer une température, une pression ou un niveau. C'est là qu'on rentre dans l'analogique.

Le Duel : Tension vs Courant

Le Matériel : Attention au prix ! Les cartes d'entrées analogiques coûtent cher. Sur un M221, tu as souvent 2 entrées 0-10V intégrées (gratuites), profites-en. Sur un M340, il faut acheter la carte dédiée (BMX ART...), et ça pique un peu le budget.

12. La Télémaintenance : Fini les déplacements pour un "Reset"

C'est devenu obligatoire. Le client t'appelle : "La machine est plantée". Tu fais 4h de route, tu arrives, tu vois qu'un capteur a bougé, tu forces la variable, ça repart. Bilan : 8h de perdues.

La Solution : Le Routeur Industriel (VPN) On installe un petit boîtier dans l'armoire qui permet de se connecter à l'automate via Internet, de façon sécurisée (VPN).

Le conflit IT vs OT : Le plus dur n'est pas de brancher le boîtier, c'est de négocier avec le service informatique du client pour qu'ils te donnent une prise internet ! Préparez vos arguments : "C'est un tunnel sortant, on ne rentre pas dans votre réseau d'entreprise".

13. Le Catalogue des Cartes d'Extension : Savoir quoi commander

Une fois que vous avez choisi la CPU (M221, M340, S7-1500), il faut remplir le rack. Voici le guide pour ne pas se tromper de référence, car une "Entrée" n'est pas juste une "Entrée".

A. Les Entrées TOR (Tout-Ou-Rien / Digital Inputs)

C'est la base. 0 ou 1.

B. Les Sorties TOR : Le grand duel (Relais vs Transistor)

C'est là que se joue la durée de vie de votre automate.

1. Sorties Relais (Relay) C'est un contact sec mécanique (Clac-Clac).

2. Sorties Transistor (Statiques / Solid State) C'est de l'électronique pure.

L'astuce du pro : Si vous commandez une grosse bobine d'électrovanne hydraulique, mettez une diode de roue libre sur la bobine ! Sinon, à l'ouverture, la self renvoie une surtension qui soude le contact du relais de l'automate.

C. Les Entrées Analogiques (La Mesure)

Pour surveiller des grandeurs physiques (Pression, Niveau, Débit).

D. Les Sorties Analogiques (La Régulation)

L'automate doit piloter quelque chose progressivement, pas juste ON/OFF.

E. Les Cartes "Métier" (Comptage & Positionnement)

Parfois, la CPU est trop lente. Si vous avez un codeur qui envoie 10 000 impulsions par seconde et que l'automate a un temps de cycle de 20ms, il va rater 9 impulsions sur 10. Il faut déléguer le travail à une carte intelligente.

F. Les Cartes de Sécurité (Safety I/O)

On a parlé des CPU (processeurs) de sécurité plus haut, mais elles ont besoin de cartes d'entrées/sorties spécifiques. On ne branche pas un Arrêt d'Urgence sur une carte TOR standard !

G. Les Autres Cartes Spécifiques

Il n'y a pas que le TOR et l'Ana dans la vie. Parfois, on a besoin de fonctions très précises.

14. Maintenance des "Anciens" : Le Piège de la Pile (BAT)

Sur les automates modernes (M340, S7-1200), le programme est stocké dans une mémoire Flash ou une carte SD. Si on coupe le courant 10 ans, le programme est toujours là. Mais sur les "Vieux" (TSX Premium, Micro, S7-300/400, SLC 500), le programme est stocké en RAM. Cette mémoire a besoin d'électricité en permanence.

Le Scénario Catastrophe :

  1. La pile de l'automate est morte depuis 6 mois (le voyant BAT était allumé, mais personne n'a regardé).

  2. Il y a une coupure de courant générale à l'usine ce week-end.

  3. Lundi matin : L'automate est vide. Programme perdu. Plus rien ne marche.

La Procédure de Survie :

15. Le Diagnostic Visuel : Comprendre les Voyants (LEDs)

Avant même de brancher le PC, l'automate vous parle. Il suffit de regarder les LEDs sur la façade de la CPU (M340, M221, S7...).

Voici les états classiques (Surtout chez Schneider, mais valable ailleurs) :

Voyant État Signification Terrain Quoi faire ?
RUN (Vert) Fixe Tout va bien. Le programme tourne. Rien, touche à rien !
RUN (Vert) Clignote L'automate est en STOP / PAUSE. Le programme est chargé mais ne tourne pas. Il faut cliquer sur "RUN" dans le logiciel.
ERR (Rouge) Clignote Pas de programme / Programme invalide. L'automate est vierge ou a perdu sa config (carte SD HS ?). Il faut transférer le programme.
ERR (Rouge) Fixe Défaut Bloquant / Watchdog. L'automate a planté violemment (Processeur HS ou bug logiciel grave). Couper/Remettre le jus (Reset).
I/O (Rouge) Fixe Défaut Matériel. Une carte est mal clipsée, un câble est débranché ou le fond de panier est HS.
BAT (Jaune) Allumé Pile HS. URGENT : Changez la pile pendant que l'automate est sous tension ! Si vous coupez le courant maintenant, vous perdez le programme (sur les vieux TSX Premium/Micro).

Le Cas Classique du M340 :

Si vous voyez RUN (Éteint) et ERR (Rouge clignotant), c'est souvent que la carte SD est absente, mal insérée, ou que le projet dessus n'est pas compatible avec la version du firmware de la CPU.

16. Les "Aliens" de l'Agro : SPX / APV (ACCOS & Integrator)

En laiterie ou brasserie, vous tomberez sur du matériel très spécifique : ACCOS ou SPX Integrator. L'architecture et la philosophie n'ont rien à voir avec du Siemens ou du Schneider.

1. L'Évolution Matérielle : Du GPIO au Profibus

2. Le Langage : Le Paracode (Séquentiel) Oubliez le Ladder qui scanne tout en permanence. Ici, c'est du Séquentiel. Le programme suit des étapes logiques strictes (Séquence de Lavage : Étape 1 = Rinçage, Étape 2 = Soude...). Si la condition de l'étape 1 n'est pas remplie, le programme reste bloqué dessus et n'exécute pas la suite. C'est ultra-robuste pour protéger le process (pour ne pas mélanger l'eau et le lait), mais c'est déroutant quand on vient de l'automatisme classique.

3. Le Pilotage : Tout passe par la VDU ! Attention au dépannage : on ne branche pas le PC pour "forcer un bit" à la sauvage dans le processeur comme sur un M340. L'interface est la VDU (Visual Display Unit - la Supervision). C'est le seul maître à bord. Si vous devez forcer une vanne pour un test ou passer une séquence en manuel, vous devez obligatoirement passer par la VDU (via les pages de maintenance ou le mode ingénieur). C'est elle qui envoie l'ordre à l'automate. Sans accès à la VDU, vous ne pouvez rien piloter.

ACCOS Integrator dernière génération

Conclusion : L'Automatisme, un Métier d'Expertise à 360°

Choisir un automate aujourd'hui, ce n'est plus simplement sélectionner une boîte en plastique dans un catalogue. C'est choisir un écosystème complet. C'est accepter que le matériel (M340, S7-1500) est indissociable de sa licence logicielle (Control Expert, TIA Portal) et de ses contraintes réseaux (Profinet, Modbus, Profibus).

Être un bon automaticien sur le terrain, c'est être un caméléon capable de faire le grand écart :

  1. Le Matin : Vous configurez un îlot de sécurité Profisafe dernier cri sur un réseau Ethernet géré par un M580.

  2. L'Après-midi : Vous plongez les mains dans une vieille armoire laiterie pour diagnostiquer une carte GPIO sur un ACCOS 30 ou changer la pile d'un TSX Premium avant qu'il ne perde la mémoire.

Les 3 Commandements pour ne pas subir le chantier :

Au final, que vous soyez sur un petit M221 gratuit ou sur une architecture complexe SPX Integrator, la logique reste la même : Rigueur, Analyse et Sauvegardes. Bonne programmation à tous !

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