Avec le développement rapide de la fabrication intelligente et de l’Internet Industriel des Objets (IIoT), les automates programmables (PLC) sont devenus le cœur du contrôle automatisé. Une passerelle PLC joue le rôle de pont essentiel pour l’interopérabilité des données et la gestion à distance. Cet article vous expliquera les fonctions d’une passerelle PLC, ses méthodes de connexion, ainsi que les critères clés de sélection afin de vous aider à trouver la solution la plus adaptée.

Qu’est-ce qu’un PLC et une passerelle ?

Qu’est-ce qu’un PLC ?

Un PLC, ou Automate Programmable Industriel, est un dispositif de commande numérique spécialement conçu pour les environnements industriels. Il exécute des opérations logiques, des contrôles séquentiels, des minuteries, des comptages, des communications, etc., et agit comme l’unité centrale de contrôle dans les systèmes d’automatisation industrielle.

Par exemple, sur une chaîne de montage en usine, lorsqu’un capteur détecte un produit à une position spécifique, le PLC arrête le tapis roulant et active un bras robotisé pour saisir l’article. Tout ce processus est dirigé par le PLC. La séquence peut être facilement reprogrammée sans avoir à recâbler les machines, ce qui le rend extrêmement flexible. C’est pourquoi les PLC sont largement utilisés pour contrôler des machines-outils, ascenseurs, machines d’emballage et autres équipements industriels.

Qu’est-ce qu’une passerelle ?

Une passerelle peut être comprise à la fois comme un “traducteur” et un “connecteur” dans un réseau. Sa fonction principale est de permettre la communication entre des réseaux utilisant des protocoles, des formats ou des règles de transmission différents.

Par exemple, dans un réseau domestique, votre téléphone et votre ordinateur utilisent le Wi-Fi et l’Ethernet pour former un réseau local (LAN), mais pour se connecter à Internet, qui utilise le protocole TCP/IP, une passerelle est nécessaire. Dans les scénarios industriels, les passerelles sont couramment utilisées pour connecter les systèmes PLC aux plateformes de niveau supérieur telles que SCADA, MES ou les systèmes cloud, en convertissant les protocoles et en permettant une communication transparente.

Qu’est-ce qu’une passerelle PLC et quelles sont ses fonctions principales ?

Voici les fonctions principales d’une passerelle PLC. Après les avoir comprises, vous aurez une vision claire et précise de ce qu’est une passerelle PLC.

Conversion multi-protocoles : relier les PLC à d’autres systèmes

Les PLC utilisent généralement des protocoles spécifiques à l’industrie tels que Modbus ou Profinet pour communiquer avec les dispositifs environnants. Ces protocoles sont principalement utilisés dans les ateliers et sont difficiles à intégrer directement aux architectures des systèmes informatiques. Une passerelle PLC peut effectuer des conversions telles que série-vers-Ethernet ou un mappage de protocoles pour traduire les protocoles PLC courants comme Modbus RTU en protocoles plus compatibles avec les systèmes informatiques comme Modbus TCP, OPC UA ou MQTT. Ces données peuvent alors être lues par les systèmes SCADA, les dispositifs de calcul en périphérie ou les serveurs industriels, et être transmises aux plateformes de surveillance, cloud ou MES.

Cela permet aux systèmes de niveau supérieur de capter les données du PLC — comme l’état de l’équipement ou les valeurs des capteurs — et d’envoyer des commandes de contrôle vers le bas, réalisant ainsi l’interopérabilité des données et un contrôle coordonné. En pratique, les passerelles PLC sont largement utilisées dans les systèmes de fabrication intelligente pour intégrer divers protocoles industriels et connecter les dispositifs de terrain aux plateformes SCADA, MES ou cloud, renforçant l’intelligence des lignes de production et les capacités de surveillance à distance.

Isolation et protection

Les passerelles peuvent agir comme un “pare-feu” entre le PLC et les réseaux externes, empêchant les accès non autorisés et protégeant la sécurité des réseaux de contrôle industriel. Par exemple, l’accès peut être restreint à certaines adresses IP uniquement.

Surveillance à distance

Via 4G, Wi-Fi ou Ethernet, les ingénieurs peuvent vérifier à distance l’état du PLC et modifier les paramètres sans être sur site. Par exemple, la vitesse d’une ligne de production peut être ajustée via une application mobile. COME-STAR propose des passerelles prenant en charge la fonction cellulaire, ce qui permet de connecter les PLC ou dispositifs sans fil.

Comment une passerelle connecte-t-elle les PLC et les dispositifs ? Pourquoi connecter un PLC à une passerelle ?

Comment une passerelle connecte-t-elle un PLC et des dispositifs ?

La logique de connexion de base est que la passerelle PLC agit comme un pont de communication avec des interfaces des deux côtés adaptées aux types de connexion physique et aux protocoles de communication des différents dispositifs, établissant ainsi un canal de données stable.

Deux types de connexion :

• Câblée : utilise des câbles Ethernet ou série. Adaptée aux installations fixes ; il faut s’assurer que les interfaces correspondent.

• Sans fil : dépend de la présence de modules Wi-Fi ou 4G/5G dans la passerelle. Idéale pour les dispositifs dispersés comme les capteurs extérieurs.

Objectifs de la connexion d’un PLC à une passerelle

Connexion directe à Internet pour la transmission de données à distance

Les PLC sont généralement limités à la communication locale dans l’atelier et ne peuvent pas se connecter directement à des réseaux externes. Si vous devez transmettre des données vers un siège, une plateforme de surveillance cloud ou contrôler des équipements à distance, une passerelle est essentielle.

Par exemple, un PLC dans une station de pompage distante doit transmettre les données de niveau d’eau et de pression à un centre de contrôle en ville. Une passerelle industrielle avec module 4G intégré peut se connecter au PLC d’un côté et transmettre les données via le réseau cellulaire vers le centre de contrôle en temps réel — sans câblage complexe.

Extension des types et quantités d’interfaces pour intégrer des dispositifs et protocoles multi-marques

Les petits PLC disposent généralement de peu d’interfaces intégrées, comme seulement 1 port série et 1 port Ethernet, et leurs protocoles pris en charge peuvent être relativement limités — certains modèles de base ne prennent en charge nativement que le PROFINET, par exemple. Certains PLC de taille moyenne ou grande disposent de plus d’interfaces intégrées, comme 2 à 4 ports Ethernet, et permettent l’expansion des protocoles via des modules additionnels.

S’il y a de nombreux dispositifs à connecter ou si les dispositifs utilisent divers protocoles, même avec une extension, le PLC peut avoir du mal à se connecter directement. Dans ce cas, une passerelle est nécessaire pour effectuer la conversion de protocoles et l’expansion des interfaces, permettant la communication entre le PLC et divers dispositifs.

Par exemple, un PLC sur une ligne de production dispose seulement d’un port série RS485, mais doit se connecter à 3 capteurs Modbus et 2 instruments RS232. On peut connecter le PLC d’un côté de la passerelle, disposer de 3 interfaces RS485 et 2 interfaces RS232 de l’autre côté, connecter tous les dispositifs et convertir les protocoles en même temps pour permettre la communication.

Comment choisir la bonne passerelle PLC

Lors de la sélection d’une passerelle PLC, il faut prendre en compte non seulement la compatibilité des protocoles et des interfaces, mais aussi l’intégration au système, l’adaptabilité environnementale, la sécurité et les fonctionnalités. Voici les principaux critères à évaluer :

Compatibilité des protocoles

Étant donné que la conversion de protocoles est la fonction principale, assurez-vous que la passerelle prend en charge les protocoles d’entrée du PLC (par ex. Modbus RTU, Modbus TCP, Profinet, EtherNet/IP, Melsec) et que ses protocoles de sortie répondent aux exigences de votre système.

Par exemple, si vous envisagez de transférer des données PLC vers le cloud ou une plateforme, la passerelle doit prendre en charge des protocoles montants comme MQTT, HTTP ou OPC UA. Les passerelles PLC MQTT sont devenues particulièrement populaires ces dernières années pour l’intégration transparente aux plateformes IoT.

Capacité d’intégration aux plateformes

Assurez-vous que la passerelle est compatible avec les logiciels industriels et plateformes cloud courants, comme les systèmes SCADA (WinCC, Intouch), MES/ERP, ou les services cloud (Alibaba Cloud, AWS). Privilégiez les passerelles indépendantes des plateformes et utilisant des protocoles ouverts pour éviter les problèmes de compatibilité lors de futures mises à jour.

Types d’interfaces

Si vous avez besoin d’une connexion filaire, vous devez d’abord confirmer le type d’interface physique du PLC. Les ports courants utilisés pour connecter les PLC et les passerelles sont les ports série RS232, RS485, et le port Ethernet RJ45. Vous pouvez également choisir une passerelle PLC prenant en charge plusieurs ports série. Les passerelles industrielles de COME-STAR prennent en charge plusieurs ports série : RS485 et RS232 simultanément, ce qui est compatible avec davantage de types de dispositifs et facilite votre choix.

Nombre d’interfaces

Sélectionnez un modèle en fonction du nombre de dispositifs à connecter. Par exemple, 2 ports RS232 ou RS485 conviennent pour une communication point-à-point à petite échelle, tandis que 4 ou 8 ports conviennent à des installations complexes avec plusieurs dispositifs. Les passerelles COME-STAR offrent plusieurs options au choix : 2/4/8 ports série.

Adaptabilité aux environnements industriels

Les passerelles PLC sont souvent déployées dans des environnements comme les usines, postes électriques ou salles serveurs, qui peuvent présenter de fortes interférences électromagnétiques, des températures extrêmes ou une humidité élevée. Choisissez des passerelles industrielles avec des caractéristiques comme la protection contre la poussière, la résistance aux chocs, la prise en charge de larges plages de température, et des boîtiers métalliques.

Nos passerelles industrielles, par exemple, utilisent des boîtiers en alliage d’aluminium haute résistance, bénéficient d’une protection IP40, et fonctionnent de manière fiable entre -40°C et +85°C, assurant des performances stables dans des conditions industrielles difficiles.

Sécurité réseau

Les passerelles PLC gérant souvent des données industrielles critiques, vérifiez si le dispositif prend en charge des fonctions de sécurité de base telles que pare-feu, contrôle d’accès, et transmission chiffrée. Des fonctionnalités comme VPN, SSL, liste blanche d’accès et authentification à distance renforcent la confidentialité des données et la sécurité du système.

Stabilité du dispositif et capacité de maintenance à distance

Les déploiements industriels exigent une grande stabilité des dispositifs. Assurez-vous que la passerelle prend en charge des fonctions de tolérance de panne comme la reprise sur incident, la sauvegarde de lien, et la reconnexion automatique. Certains modèles hautes performances offrent également des diagnostics à distance, la surveillance des journaux et le redémarrage à distance, réduisant ainsi les coûts de maintenance et les temps d’arrêt.

Capacités réseau et traitement des données

Une passerelle PLC bien configurée ne doit pas seulement transmettre les données, mais aussi prendre en charge l’acquisition locale des données, la mise en mémoire tampon, l’informatique en périphérie et l’analyse préliminaire afin d’améliorer les temps de réponse et de réduire la charge sur les plateformes cloud.

Des fonctions réseau avancées telles que l’agrégation de liens, le contrôle de bande passante et la surveillance du trafic peuvent également optimiser la qualité des communications et l’allocation des ressources.

Conclusion

En tant que composant clé reliant le PLC aux systèmes de niveau supérieur, la passerelle PLC ne se limite pas à la conversion multi-protocoles, à l’isolation réseau et à la sécurité, mais permet également la surveillance à distance et la configuration des paramètres, améliorant considérablement l’intelligence des systèmes industriels.

Dans des applications concrètes, la passerelle connecte les PLC et autres dispositifs par des moyens câblés ou sans fil pour résoudre les problèmes de réseau, étendre les capacités de communication et répondre aux besoins de collaboration multi-dispositifs et de remontée de données à distance.

Lors du choix, il convient de considérer de manière exhaustive des facteurs tels que la compatibilité des protocoles, le type et le nombre d’interfaces, la compatibilité avec les plateformes, l’adaptabilité environnementale, la sécurité réseau et les capacités de maintenance à distance afin d’assurer un fonctionnement stable des équipements dans des environnements industriels complexes et de poser une base solide pour l’expansion et la mise à niveau du système à l’avenir. Choisir une passerelle PLC adaptée est une étape essentielle pour construire un système d’automatisation industrielle efficace et fiable.