Siemens a fait évoluer sa plate-forme Simatic S7-1200 Compact. Cette gamme a été intégrée à la plate-forme logicielle TIA Portal son environnement de programmation unique qui accueille les ateliers logiciels pour les automates (Step7), les IHM (WinCC) et les systèmes d'entraînements.

On les appelle “Monoblocs'', “Compacts'', voire “Ultra Compacts''... A l'instar des Smartphones, ces automates programmables industriels d'entrée de gamme ont tous en commun de bénéficier, pour 150 à 500 euros en moyenne (tarif catalogue),des fabuleux progrès de la micro-électronique. Acom-mencer par une plus grande rapidité de calcul. « Notre FX3UC (“C'' signifiant “compact'') est 3 fois plus rapide que la génération précédente ! », témoigne ainsiAlain Godard,res-ponsable en France du département Automatismes industriels de Mitsubishi Electric Europe BV. «On assiste à un transfert des perfor-mances technologiques du haut et moyen de gamme vers l'entrée de gamme » , confirme Eric Muret, responsable du département automatismes chez ABB France. Dans la foulée, les compacts d'entrée de gamme se dotent également d'une mémoire étendue pour exécuter les programmes et stocker les données. Surtout, comme pour les caméras utilisées en vision industrielle et en vidéosurveillance, ils accèdent presque tous à la communication sur réseau Ethernet. Bien sûr, ils ont rarement la capacité à s'illustrer sur le terrain de l'Ethernet industriel et déterministe. Mais quand même… ils commencent aussi à tutoyer la commande d'axe. Et parfois même, dans le cas de RockwellAutomation, à gérer jusqu'à 16 axes. Bref, ces petits automates ont presque tout des grands!

Rockwell Automation a lancé, il y a quelques mois, trois nouvelles variantes (L1, L2 et L3) de sa gamme de contrôleurs CompactLogix Lx. Ils sont à même de commander plusieurs axes : 2 axes pour le compact L1, 4 axes pour le L2 et jusqu'à 16 axes pour le L3.

7,4 % de croissance jusqu'en 2015

Normal: « Les compacts constituent le plus gros segment du marché des API.Tout le monde s'accorde sur leur importance stratégique. En effet, comme pour les voitures, ils embarquent un nombre grandissant de fonctionnalités qui, jusqu'ici, étaient réservées au haut de gamme », constate Olivier Vallée, responsable marketing et communication chez Rockwell Automation France. « Ce segment évolue plus vite que celui des solutions haut de gamme en termes de volumes. L'entrée de gamme est devenue le terrain majeur de la compétition », confirme Eric Muret. Dans l'Hexagone, il y aurait ainsi près de 50 millions d'automates compacts d'entrée de gamme sur 149 millions unités, selon le Gimelec. De son côté, le cabinet d'analyse Arc Advisory prévoit une croissance annuelle des ventes de 7,4% jusqu'à 2015 pour les automates d'entrée de gamme avec 3,268 milliards de dollars de chiffre d'affaires cumulé au plan mondial. Contre 6,9% pour les contrôleurs modulaires moyen et haut de gamme, représentant 2,879 milliards de dollars de ventes. D'après Arc Advisory, le gros du marché des automatismes compacts s'est situé en zone EMEA (Europe,Moyen-Orient,Afrique) avec 43% des ventes mondiales en 2011 contre 23% pour la zoneAsie-Pacifique, 19% pour l'Amérique du nord, 6% pour le Japon et 4% pour l'Amérique latine. « La demande en compacts d'entrée de gamme est très forte. Leur avantage, c'est que, en cas de panne, on prend un autre produit sur étagère et on le remplace. Certes, les monoblocs offrent peu de flexibilité mais, lorsqu'ils répondent au besoin, leur service est inégalable en termes de coût », précise Olivier Ledey, responsable automation chez Omron France qui se positionne sur ce segment avec sa gamme CP1. « Cependant, les caractéristiques de nos produits diffèrent en fonction des zones géographiques que nous couvrons. Ainsi les Chinois préfèrent-ils les monoblocs génériques ultra low cost . Tandis qu'en Europe, où les constructeurs de machines se distinguent par des offres plus évoluées, nous répondons avec des monoblocs plus puissants et, jusqu'à présent, une gamme modulaire.»

La série CX8000 de Beckhoff affiche un temps de cycle de 500 millisecondes et propose des interfaces de communication avec les réseaux BACnet (dédié au monde du bâtiment), Profibus, Profinet, CANopen, EtherNet/IP, Ethernet et, bien sûr EtherCAT.

Décentraliser l'intelligence

Le vecteur de croissance du marché provient de la volonté des industriels utilisateurs et des constructeurs de machines de décentraliser l'intelligence des automatismes. « Ce n'est plus la peine d'investir dans des solutions lourdes. En décentralisant l'intelligence, sans augmenter le prix global, on améliore le taux de disponibilité d'une installation, éclaire Eric Muret. D'autant que nos petits automates embarquent, en standard et en natif, OPC Server, le protocole de communication de Microsoft qui permet de dialoguer avec un logiciel de supervision sur PC.» Concrètement, à la place de grosses CPU modulaires qui centralisaient toute l'intelligence des automatismes d'une installation, l'idée consiste à créer un réseau où se connectent compacts autonomes. « On arrive ainsi àune plus grande disponibilité de l'installation, poursuit Eric Muret. Pour la gestion de l'énergie d'un bâtiment,par exemple,lorsque l'installation se base sur une seule CPU centralisée, si celle-ci tombe en panne, tout s'arrête. Avec des unités autonomes, on ne perd pas l'ensemble du fonctionnement.»

Rattraper le retard face au géant allemand

Dans ce contexte, Siemens se taille la part du lion.Toujours selonArcAdvisory, le constructeur allemand s'accaparait dès 2010 près de 43% des parts de marché sur le créneau des compacts. Bien loin devant Rockwell Automation (17 %), Mitsubishi Electric (9,7%) et Schneider Electric (7,7%). Il faut dire que Siemens avait radicalement changé la forme du marché il y a trois ans avec son désormais célèbre Simatic S7-1200 Compact qui, pour 160 à 500 euros (prix tarif pour le dernier né de la gamme, le Simatic S71215-C) a introduit la communication sur Ethernet et la commande d'axe. « Cette gamme arrive aujourd'hui à maturité », estime Isabelle Stoltz, chef de produit automates programmables chez Siemens. »

La nouvelle version de l'automate d'Omron, lancée en mai dernier, est dotée d'une communication Ethernet de série. Son port Ethernet intégré peut servir à la fois pour la programmation et la communication.

Vrai… mais à quelques exceptions près! En témoignent certains pionniers comme B&R avec ses gammes X20 Compact CPU et X20 Fieldbus CPU - dont les temps de cycle vont de 2 à 5 millisecondes. A savoir des automates base PC d'entrée de gamme qui sont sortis en 2005. « Dès cette époque, nous avons lancé la connectivité Ethernet et les premières applications de contrôle d'axes individuels, précise Olivier Rambaldelli, responsable marketing de B&R Automation France. Ces automates ne fournissent pas de gestion en multi-axe avec synchronisation pour le Motion Control car, pour cela, il faudrait recourir àune plus grande puissance de calcul et à l'Ethernet temps réel. Cependant, nous proposons un produit doté d'une interface Powerlink [le réseau Ethernet temps réel créé par B&R, NDLR] qui permet d'accéder au Motion Control.» Citons également Beckhoff et sa série CX8000 (150 à 500 euros en prix catalogue; dimensions: hauteur: 100mm. Profondeur: 91mm,largeur: 75mm) lancée en août 2010. Avec une CPU 32 bits de chezARM cadencée à 400MHz,mémoire flash interne de 16Mo, une mémoire Ram DDR2 de 64 Mo une carte Micro SD de 1Go en guise de disque dur, cette série offre un temps de cycle de 500 millisecondes et dialogue sur réseaux BACnet (dédié au monde du bâtiment), Profibus, Profinet, CANopen, EtherNet/IP, Ethernet et, bien sûr EtherCAT (le réseau Ethernet temps réel promu par Beckhoff). Cette série fonctionne en annexe avec un switch afin d'établir une topologie linéaire économique de type Daisy Chain . Intéressant, entre autres, pour la gestion d'énergie dans le bâtiment.

Certes, de par leur architecture, les produits de Beckhoff et B&R ne sont pas des compacts à proprement parler. Car, même en entrée de gamme, ils restent modulaires. Entre autres, les modules d'entrées/sorties ne sont pas intégrés au boîtier de la CPU. Néanmoins, ils s'inscrivent dans la même logique de démocratisation technologique que celle des compacts de Siemens au niveau de la communication Ethernet et de la commande d'axe.

Multiplication des nouvelles offres

A côté de ces deux constructeurs pionniers, on assiste à une récente vague de nouveaux produits lancés sur le marché cette année.A commencer par Mitsubishi Electric qui complète sa gamme FX (de FX1 à FX3) avec le compact FX3GC (à partir de 200 euros) sorti juillet dernier. Aussi petit qu'un paquet de cigarettes en largeur (4 cm), est cadencé jusqu'à 100kHz, il commande les opérations de positionnement jusqu'à 3 axes. Il comporte 16 entrées et 16 sorties, un port USB, un port RS232 ainsi que 180000 mots de mémoire Eeprom ( Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory ou mémoire morte effaçable électriquement et programmable). « Comme pour toute la gamme FX, cet automate compact bénéficie aussi d'une programmation conforme au standard IEC 61131-3 [avec les langages Instruction List (IL), Ladder Diagram (LD), Grafcet, Function Block Diagram (FBD), et Structured Text (ST), NDLR] . Il embarque également une sortie Pulse pour le positionnement des moteurs pas à pas » , commente Alain Godard. En revanche, il ne dispose pas d'un port Ethernet intégré en standard.

Mitsubishi a complété en juillet dernier sa gamme FX (de FX1 à FX3) avec le compact FX3GC. De 4 cm de largeur et cadencé jusqu'à 100 kHz, il commande les opérations de positionnement jusqu'à 3 axes.

A la différence de la gamme Allen Bradley CompactLogix Lx de Rockwell Automation. « EtherNet/IP est en standard chez nous car cette technologie donne accès à la certification des architectures et des réseaux.Autre avantage, ce réseau est multidisciplinaire. Il accepte la commande d'entrées/sortie,positionnement pour le Motion Control, la sécurité ( Safety ) et l'échange d'information de l'automate vers l'interface opérateur ou le logiciel de supervision… » , détaille Olivier Vallée, responsable marketing et communication chez Rockwell Automation qui, depuis avril dernier, a sorti trois nouvelles variantes (L1, L2 et L3) qui viennent étoffer la gamme CompactLogix Lx.De quoi considérablement booster cette ligne de produits. Qu'on en juge: la technologie CIP Motion est intégrée sur EtherNet/IP pour les servovariateurs et les variateurs de vitesse. Ils sont de plus à même de commander plusieurs axes: 2 axes pour le compact L1, 4 axes pour le L2 et jusqu'à 16 axes pour le L3. «Afin de simplifier les architectures, EtherNet/IP se présente en Dual Port pour s'intégrer à une topologie de réseau de type bus ou anneau sans ajout de Switch avec les autres équipements Dual Port », ajoute OlivierVallée.

Diverses évolutions selon les constructeurs

Même volonté depuis 2 ans d'homogénéiser la technologie de processeur chez ABB qui recourt aux puces PowerPC. Le constructeur avait déjà rationalisé son offre d'automates programmables avec la gamme AC500 Eco pour les compacts (250 à 500 euros) et la gamme AC500 pour le haut de gamme. « La capacité de calcul est la même que sur nos plus grosses configurations.Seule la vitesse change.En effet, le temps de cycle,sur AC500 Eco est de 6 millisecondes pour 1000 instructions en calcul à virgule flottante et de 0,1 milliseconde en instruction binaire.Sur nos CPU haut de gamme, on obtient 6 microsecondes pour 1000 instructions en calcul virgule flottante (1 000 fois plus vite) et 2 microsecondes en instruction binaire » , précise Eric Muret.

Pour l'heure, le compact d'entrée de gamme d'ABB n'offre pas le contrôle d'axe –lequel commence avec l'entrée de gamme de l'AC500 à 1000 euros. Les applications de l'AC500 Eco portent sur la gestion d'énergie (délestage, gestion d'énergie d'une chambre froide, d'un bâtiment), la GTB (Gestion technique du bâtiment), la régulation thermique (chauffage et climatisation), les petites machines de production, la gestion de fermes solaires, le comptage d'énergie, la gestion d'unités de traitement d'eau. En revanche, l'offre du constructeur devrait évoluer à la suite du rachat fin 2010 de Baldor, un spécialiste de l'entraînement. « Nous avons donc des solutions pour servomoteur et variateur de vitesses qui, associées à des bibliothèques du standard PLCopen nous permettent d'accéder au Motion Control avec des solutions temps réel sur EtherCAT, reprend Eric Muret. L'année prochaine, nous prévoyons ainsi de sortir une gamme base PC qui sera encore beaucoup plus rapide ainsi que des solutions Safety de niveau SIL2 et SIL3.»

De son côté, Omron a carrément supprimé la connexion USB pour son compact CP1L-E (8cm de large, 9cm de hauteur, 8 de profondeur, à moins de 300 euros pour 20 entrées/sorties) lancé en mai dernier. La raison? « Une fois l'automate programmé,on ne peut se contenter du port USB comme mode de communication industriel, précise Olivier Ledey, responsable automation chez Omron France. Nous utilisons donc Ethernet pour la programmation.Nous employons bien sûr notre propre protocole Ethernet.Mais,et c'est une exclusivité sur le marché, nous proposons un système de 3 Socket qui permet de gérer jusqu'à 3 protocoles distincts sur la même prise RJ45 comme si on avait 3 prises et 3 cartes. Dont Mobus TCP, Fins (un protocole historique d'Omron), ou un service autorisant la connexion très simple à un modem GSM. Cependant, le choix des protocoles n'est pas figé.Grâce à un éditeur,l'utilisateur peut programmer les protocoles qu'il désire.» Sauf lorsque le protocole Ethernet est dépendant d'une puce électronique comme avec EtherCAT ou Profinet. A l'instar de Rockwell, Mitsubishi et Siemens, Omron mise également sur le contrôle et la gestion d'axes. « C'est une fonctionnalité que nous avons commencé à offrir sur nos automates haut de gamme. Cependant, ce critère devient déterminant pour les micro-automates. Nous la proposons pour des mouvements simples, par exemple pour offrir une minisynchronisation dans l'étiquetage à destination du domaine de l'emballage. Il s'agit de blocs métier qui gèrent des servomoteurs ou des variateurs de fréquence en fonction de la vitesse, de la cadence, de la productivité… », ajoute Olivier Ledey d'Omron.

A l'instar des AC500 Eco d'ABB, les automates compacts sont dorénavant équipés d'un serveur web qui aide l'utilisateur à créer ses propres pages web de sorte à, par exemple, obtenir une minisupervision graphique avec des données dynamiques.

De son côté, Siemens ne s'est pas privé de faire évoluer sa plate-forme Simatic S7-1200 Compact, avec un nouveau Firmware version 3.0 pour toute la gamme S7-1200 et compléter la famille avec le S7-1215C. Pour moins de 160 euros, l'automate S71211C est doté de 6 entrées et 4 sorties TOR (Tout ou rien), plus 2 entrées analogiques et une connexion Profinet (dont Profinet I/O). Pour moins de 500 euros, l'automate S71215C offre 14 entrées, 10 sorties TOR, 2 entrées et 2 sorties analogiques. En matière de performances ce dernier propose, côté mémoire, jusqu'à 100Ko de mémoire de travail pour le code, 4Mo de mémoire de chargement, et une carte SD (jusqu'à 24Mo). Côté rapidité, le temps de cycle atteint 0,85 nanoseconde en instruction binaire grâce à un processeur de 64 bits. Cette gamme a été intégrée à la plateforme logicielle TIA Portal ( Totally Integrated Automation Portal ). « Cet environnement unique accueille les ateliers logiciels pour les automates (Step7), les IHM (WinCC),les entraînements en toute interopérabilité, indique Isabelle Stoltz de chez Siemens. Nous sommes alors passés d'une vue “produit par produit'' (automate, IHM, Scada…) à une vue “projet''.»

Serveur web intégré

De même, tous ces compacts sont équipés d'un serveur web qui permet à l'utilisateur de consulter et surveiller son installation à distance sans coûts de maintenance supplémentaire.

L'utilisateur peut également développer ses propres pages web de sorte, par exemple, à obtenir une minisupervision graphique avec des données dynamiques. « Il suffit d'un navigateur Internet,comme Internet Explorer, pour accéder à distance à la configuration et à l'état de l'automate en tapant l'adresse IP de la CPU. Comme on se trouve dans un environnement TCP/IP standard, on peut également se raccorder à l'automate grâce à un point d'accès WiFi bureautique aussi bien sur PC que sur tablette tactile », ajoute Isabelle Stoltz.

Qui plus est, à l'instar des AC500 Eco d'ABB, ces compacts sont équipés d'un serveur web qui aide l'utilisateur à créer ses propres pages web de sorte à, par exemple, obtenir une minisupervision graphique avec des données dynamiques. « Il suffit d'un navigateur Internet, comme Internet Explorer, pour accéder à distance à la configuration et à l'état de l'automate en tapant l'adresse IP de la CPU. Comme on se trouve dans un environnement TCP/IP standard, on peut également se raccorder à l'automate grâce à un point d'accèsWi-Fi bureautique aussi bien sur PC que sur tablette tactile », ajoute Isabelle Stoltz.