À l'intérieur d'un coffret automate PLC : Décomposition composants par fonction

Un coffret automate programmable (PLC) est une armoire qualité industrielle logeant le calcul, E/S, puissance, et matériel communication qui automatise une machine ou processus. La sélection composants suit normes IEC 61131 / UL 508A / NEC. Voici la taxonomie fonctionnelle.

1. Calcul & Contrôle Cœur (Le "Cerveau")

• Module Processeur (CPU) PLC : Exécute langage contacts / ST / FBD. Contient microprocesseur, RAM (programme + données), mémoire non-volatile (FRAM/EEPROM/SSD pour variables retentives), horloge temps réel, watchdog. Spécs clés : Temps cycle (ms/K instruction), Mémoire (Ko/Mo), Capacité E/S (locale/distante).
• Port Programmation / USB : Connexion PC portable (RS-232, USB, Ethernet). Souvent accessible façade.
• Emplacement Carte Mémoire (SD/CF) : Mises à jour firmware, stockage recettes, journalisation données, sauvegarde programme.

2. Alimentation & Distribution

• Bloc Alimentation AC/DC (PSU) : Convertit 120/240V AC (ou 24V DC usine) → 24V DC (Puissance Système) + 5V/3,3V (Logique Backplane). Redondant (N+1) systèmes critiques. Temps tenue > 20ms (maintien micro-coupure).
• Disjoncteurs / Fusibles : Protection branches entrée alim, distribution 24V vers dispositifs terrain (groupés fonction : capteurs, actionneurs, sécurité).
• Dispositifs Protection Surtension (SPD) : Type 2 (Armoire) entrée AC. Type 3 (Point-utilisation) entrées câblage 24V terrain (surtout longues lignes extérieures).
• ASI / Batterie Secours : Pour rétention CPU (RAM) + E/S critiques (sécurité, position vanne) pendant micro-coupure. Modules Supercondensateurs remplacent de plus en plus batteries pour secours CPU.

3. Système E/S (Les "Nerfs")

Modulaire (Châssis) ou Compact (Fixe). Mélange & Association :

Type Module	Signaux Typiques	Spécs Clés
Entrée Numérique (DI)	24V DC PNP/NPN (Détecteurs proxim, Fins course, Boutons, Cellules photo)	8/16/32 pts. Isolation (Opto). Temps filtrage (0,1–20ms). IEC 61131-2 Type 1/2/3.
Sortie Numérique (DO)	24V DC Source (PNP) / Puits (NPN) → Électrovannes, Relais, Indicateurs, Marche VFD	0,5A/2A par pt. Protection court-circuit. Diagnostic (coupure fil, surcharge).
Sortie Relais (RO)	Tension AC/DC (Démarreurs moteurs, Chauffages, Alarmes, Interposition)	Contacts NO/NC/Inversé. 2A–10A. Isolation. Usure (vie mécanique). Snubbers charges inductives.
Entrée Analogique (AI)	4–20mA (2/4 fils Tx), 0–10V, TC (J/K/T), RTD (Pt100/1000)	12/16/24-bit. Isolation (Ch-Ch, Ch-Bus). CJC pour TC. Linéarisation. Passage modem HART.
Sortie Analogique (AO)	4–20mA (Positionneurs vannes, Ref Vitesse VFD), 0–10V	12/16-bit. Impédance charge (mA: <500Ω; V: >1kΩ). Protection court-circuit.
Spécialisées	Compteur Haute Vitesse (HSC), Codeur (ABZ, SSI), PWM, Pesage, Série (RS232/485), Motion (PTO), Sécurité (FSoE, CIP Safety)	Décharge CPU. Temporel déterministe.

4. Communication & Réseautage

• Ethernet Industriel (Dorsale) : Profinet (RT/IRT), EtherNet/IP, EtherCAT, Modbus TCP, CC-Link IE, Powerlink. Switches gérés (VLAN, QoS, IGMP Snooping, MRP/RSTP redondance anneau) dans armoire.
• Bus Terrain (Héritage/Niveau Dispositif) : Profibus DP, DeviceNet, CANopen, AS-i, Maître IO-Link, Modbus RTU (RS-485). Passerelles vers Ethernet.
• E/S Distantes : Blocs E/S distribués (IP67 sur machine, IP20 boîtes jonction) connectés via Bus Terrain/Ethernet. Réduit câblage retour.
• IIoT / Passerelle Edge : Éditeur MQTT / OPC UA / Kafka pour historien/MES/Cloud. Docker/K8s runtime CPUs haut de gamme (ex: Siemens SIMATIC S7-1500 TM, Rockwell 5069, B&R X20).

5. Infrastructure Physique & Sécurité

• Armoire : NEMA 12/4/4X (IP54/66). RAL 7035. Verrouillage porte (débrayable). Montage : Mural, Sol, Machine.
• Backplane / Rail DIN : Bus système (PCIe/Propriétaire) PLCs modulaires. Rail DIN (TS35) pour borniers, disjoncteurs, relais, alim.
• Borniers : Enfichables / Cage à ressort préférés (anti-vibration). Code couleur : Gris (Phase), Bleu (Neutre/Commun), Jaune/Vert (PE), Orange (Blindage/Instr). Blocs Distribution Potentiel pour bus 24V/0V.
• Goulottes Câbles (Panduit) : À fentes. Taux remplissage ≤ 50%. Étiqueter chaque fil (embout + thermorétractable / manchon) aux deux bouts. Préparation fil : Embout + Sertissage (UL 486F).
• CEM / Mise à Terre : Barre PE point étoile à entrée. Blindages câbles liaisés 360° à presse-étoupes (Presses-étoupes CEM) ou pinces blindage. Pas de "pigtails". Liaison équipotentielle acier usine.
• Gestion Thermique : Ventilateurs filtres (IP54) + Extraction. Radiateur (anti-condensation). Refroidissement Actif (Clim/Échangeur Chaleur) pour >35°C ambiant ou dissipation >200W. Simulation thermique recommandée.
• Éclairage / Prise : Bande LED interne (contacteur porte). Prise 120/230V GFCI (chargeur portable).
• Sécurité : Arrêt Urgence Champignon (câblé vers PLC Sécurité / Relais Sécurité / Coupure contacteur dur). Étiquette Arc Flash (NFPA 70E). Points Consignation sectionneur principal.

6. Documentation Dans Armoire (Obligatoire)

• Schémas câblage tel que réalisé (Schéma + Implantation).
• Table Adressage E/S PLC (Tag → Emplacement.Ch → Borne).
• Liste Équipements (Références, Révisions Firmware).
• Topologie Réseau (Adresses IP, Sous-réseaux, VLANs, Noms Équipements).
• Liste Fonctions Sécurité (Niveau SIL/PL, Temps Réponse).

Principe Conception : Ségrégation. Séparer : Puissance (480V/120V) → Commande (24V DC) → Signal (4-20mA, Comms) → Sécurité. Barrières physiques, goulottes séparées, code couleur. Cela empêche couplage bruit et propagation pannes.