Poussé par la vague de l’Industrie 4.0 et de la fabrication intelligente, le domaine du contrôle industriel connaît un profond changement.
En tant que cœur des systèmes de contrôle d’automatisation industrielle, les automates programmables (PLC) ont évolué d’un simple dispositif de remplacement de relais à une infrastructure clé prenant en charge la fabrication intelligente moderne après plus d’un demi-siècle de développement.
L’API a toujours occupé une position dominante absolue dans l’automatisation d’usine (FA) et le contrôle de processus (PA) en raison de sa haute fiabilité, de sa forte capacité anti-interférence et de ses caractéristiques de programmation flexibles.
L’évolution technologique des automates peut être divisée en plusieurs étapes historiques. Dans les phases de démarrage et de remplacement, il est né du besoin de l’industrie automobile américaine de remplacer des systèmes complexes de commande de relais câblés. Les premiers automates avaient une seule fonction et n’avaient que des opérations logiques de base, des fonctions de synchronisation et de comptage.
Le langage de programmation était principalement un schéma à contacts (CONT), intuitif et facile à utiliser, ce qui a également jeté les bases de son acceptation facile par les ingénieurs électriciens.
Ensuite, il est entré dans la phase d’amélioration des fonctions et d’intégration de la communication. L’introduction de la technologie des microprocesseurs a considérablement amélioré la puissance de calcul du PLC, en ajoutant des fonctions telles que le traitement analogique, le calcul des données et le contrôle PID.
La vulgarisation de la technologie des bus de terrain marque la transition des automates programmables du contrôle autonome au contrôle réseau distribué, devenant ainsi le nœud central du système.
Vient ensuite l’étape de l’ouverture, de la standardisation et de la haute performance.
L’adoption généralisée de la norme internationale CEI 61131-3 unifie plusieurs langages de programmation, notamment le texte structuré (ST) et le diagramme de blocs fonctionnels (FBD), améliorant ainsi la portabilité et la réutilisabilité des logiciels.
Dans le même temps, la technologie des API logiciels a émergé, les fonctions de contrôle de mouvement et de contrôle de sécurité ont été intégrées et les performances des API haut de gamme se sont rapprochées de celles des PC industriels (IPC).
Au stade de l’intégration et de l’intelligence, la technologie Ethernet est devenue le réseau industriel dominant et l’intégration IT/OT s’accélère.
PLC a commencé à intégrer OPC UA (Open Platform Communication Unified Architecture) pour parvenir à une interopérabilité des données à plusieurs niveaux et servir de nœud de calcul de pointe pour effectuer de nouvelles tâches telles que le prétraitement des données et des algorithmes d’IA légers (tels que la maintenance prédictive).
L’architecture de base et l’écologie du marché des automates modernes ont également leurs propres caractéristiques uniques. En termes d’architecture matérielle, les gammes de produits CPL modernes sont généralement distribuées sous forme de pyramide. La couche inférieure est un micro et petit PLC, adapté au contrôle d’équipement autonome ;
la couche intermédiaire est un automate de taille moyenne, adapté aux lignes de production ou aux systèmes locaux ;
la couche supérieure est un grand PLC/PAC (contrôleur d’automatisation programmable) hautes performances, doté de puissantes capacités de traitement et d’interfaces de communication riches, et adapté au contrôle de processus complexes et à la planification de l’ensemble de l’usine. La plateforme logicielle est intégrée et peut fournir un environnement de développement intégré (IDE) depuis la programmation, la simulation, le débogage jusqu’au diagnostic et à la gestion des données.
Les plates-formes logicielles évoluent d’outils d’ingénierie purs vers des écosystèmes couvrant des jumeaux numériques et des services connectés au cloud.
La structure du marché présente les caractéristiques de la concurrence oligopolistique et de la coexistence de la longue traîne.
Les principaux fabricants s’appuient sur leur profonde accumulation technologique, leur matrice de produits complète et leur vaste écosystème existant pour construire des barrières.
L’accent de la concurrence s’est étendu des performances et de la fiabilité du matériel à la facilité d’utilisation des logiciels, à l’ouverture, aux capacités d’analyse des données et aux services de cycle de vie complet.
Dans le contexte d’une intégration IT/OT approfondie, la technologie CPL affiche de multiples tendances.
En termes de protocoles de communication, la combinaison de Time Sensitive Network (TSN) et d’OPC UA sur TSN devrait unifier la couche inférieure de la communication industrielle, réaliser une transmission de données déterministe en temps réel et une interopérabilité sémantique, et briser les barrières « cheminée » des bus de terrain traditionnels.
En termes d’architecture informatique, la pénétration de la technologie de virtualisation dans le domaine du contrôle industriel a donné naissance à des solutions basées sur des automates virtuels ou des fonctions de contrôle conteneurisées, améliorant l’utilisation des ressources et la flexibilité du système.
Le paradigme de sécurité s’améliore également. À mesure que le degré d’interconnexion s’approfondit, la sécurité du réseau est devenue un attribut essentiel des produits CPL, passant de l’isolement physique à la défense en profondeur, couvrant plusieurs niveaux tels que le démarrage sécurisé, la communication sécurisée, le contrôle d’accès et les mises à jour de sécurité.
Par ailleurs, l’intégration de l’intelligence artificielle s’accélère également. En périphérie, PLC intègre des puces ou des modules d’accélération d’IA dédiés pour prendre en charge des applications intelligentes telles que l’inspection visuelle en temps réel, l’analyse audio et l’optimisation des paramètres de processus, réalisant ainsi le saut du « contrôle logique » à la « perception et prise de décision intelligentes ».
Cependant, le développement du PLC est également confronté à certains défis. Les principaux défis comprennent l’équilibre entre l’héritage technologique et l’innovation.
L’énorme système de stock et les compétences existantes des ingénieurs font que les innovations technologiques révolutionnaires se heurtent à une énorme inertie ; la contradiction entre ouverture et verrouillage écologique. Même si les fabricants promeuvent des normes ouvertes, ils tentent toujours de construire leurs propres fossés grâce à des logiciels et des services ; aux exigences éternelles de sécurité et de temps réel, lors de l’introduction de la technologie informatique, la sécurité fonctionnelle et la sécurité de fonctionnement des systèmes de contrôle industriel doivent être garanties sans condition.
En regardant vers l’avenir, PLC inaugurera de nouveaux développements.
Son rôle sera redéfini, évoluant de « contrôleur » à « nœud de périphérie intelligent » et devenant l’intersection du flux de contrôle, du flux de données et du flux de renseignement. Le modèle de développement va également changer.
La conception basée sur des modèles et la programmation low-code/no-code peuvent abaisser le seuil de développement d’une logique de contrôle complexe et inciter davantage de développeurs informatiques à entrer dans le domaine de l’OT.
Dans le même temps, les modèles commerciaux basés sur les abonnements et les services deviendront plus courants, la valeur des logiciels continuera d’augmenter, le matériel pourrait devenir standardisé et les modèles commerciaux axés sur les licences logicielles et les services d’analyse de données deviendront courants.
