Câbler un automate programmable

Entrées TOR 24 V :

Une entrée voit 24 V : elle est à 1. Elle voit 0 V : elle est à 0.
Pourquoi 24 V ? C'est un compromis : une tension assez élevée pour qu'un parasite ou une chute de tension sur une longue ligne ne fasse pas basculer une entrée, et assez basse pour rester en très basse tension.

Entre les deux, la norme des automates (IEC 61131-2) fixe des seuils :

• Plus de 15 V : état 1 garanti
• Moins de 5 V : état 0 garanti
• Entre 5 et 15 V : zone indéterminée

Moyen mnémotechnique : 15 et 5, comme les notes d'un examen sur 20. Au-dessus de 15, admis ; en dessous de 5, recalé ; entre les deux… ça dépend du jury !
Une entrée qui hésite trahit souvent un capteur en fin de vie, une mauvaise connexion ou une chute de tension sur une longue ligne.

À l'intérieur : derrière chaque borne se cache le plus souvent un optocoupleurUne LED et un phototransistor face à face dans un même boîtier : l'information passe par la lumière, sans liaison électrique entre le terrain et l'électronique.. Le courant venu du terrain allume une minuscule LED interne, qui éclaire un capteur de lumière côté électronique. Comme un message transmis par signaux lumineux d'une rive à l'autre : aucun fil ne traverse la rivière, l'électronique reste isolée du câblage du terrain.

En façade, chaque entrée possède sa LED : elle indique la présence de tension sur la borne. C'est votre premier outil de diagnostic.

Capteur 3 fils : le PNP

Un détecteur inductif, capacitif ou photoélectrique est un petit appareil électronique : pour « voir », il doit être alimenté. D'où ses 3 fils normalisés :
brun : +24 V et bleu : 0 V, pour son alimentation ; noir : sa réponse, le signal.
Le capteur PNP se comporte comme un interrupteur placé du côté du +24 V : quand il détecte, il amène le +24 V sur l'entrée, et la « lampe » s'allume. C'est le standard européen.
Moyen mnémotechnique : PNP, P comme Plus : il envoie le plus.

Le capteur NPN, et le piège :

Le capteur NPN se comporte comme un interrupteur placé du côté du 0 V : quand il détecte, il relie son fil noir au 0 V.
Moyen mnémotechnique : N comme Négatif, le 0 V.

Branchons-le sur notre entrée dont le commun est au 0 V. Un côté de la « lampe » est au 0 V ; le capteur, en détectant, amène… encore du 0 V de l'autre côté. Aucune différence de tension, donc aucun courant : la lampe ne s'allume jamais.

	Entrée à commun au 0 V	Entrée à commun au +24 V
Capteur PNP (envoie le +24 V)	Fonctionne	Jamais à 1
Capteur NPN (envoie le 0 V)	Jamais à 1	Fonctionne

Le remède : un capteur de la bonne référence ou, si la carte le permet, le commun du groupe d'entrées relié au +24 V pour accepter des NPN. Mais alors, tous les capteurs de ce groupe doivent être des NPN.
Attention au vocabulaire des notices : les mots « sink » et « source » ne désignent pas toujours la même chose selon les constructeurs. Fiez-vous au schéma de raccordement.

Sorties relais ou transistor :

• Sortie relais : un vrai contact mécanique, manœuvré par un petit électroaimant. Comme un interrupteur, il accepte l'alternatif comme le continu, mais il s'use à chaque manœuvre.
• Sortie transistor : un robinet électronique, sans pièce mobile : rapide et inusable, mais seulement en 24 V continu, et pour de faibles courants.

	Relais	Transistor
Tension	Alternatif ou continu	24 V continu seulement
Courant	≃ 2 A	≃ 0,5 A
Vitesse	Lente	Rapide
Usure	Mécanique, contacts	Aucune
Isolement	Galvanique	Par optocoupleur

Pour un clignotant ou des impulsions fréquentes : transistor.
Pour commander des circuits en 230 V~ : relais.L'automate est le chef de chantier : il donne les ordres, il ne porte pas les sacs. C'est le contacteur, le costaud, qui porte la puissance.

Protéger les sorties :

Une bobine de relais ou de contacteur est une inductance : le courant qui la traverse a de l'élan, comme l'eau lancée dans un long tuyau.
Fermez brutalement un robinet : l'eau cogne, c'est le coup de bélier. Coupez brutalement le courant d'une bobine : il se produit une surtensionPlusieurs centaines de volts pendant quelques microsecondes : voir le cours sur l'origine des perturbations CEM qui use les contacts, peut claquer un transistor et perturbe l'automate.

• Bobine en continu : une diode de roue libre, montée en inverse aux bornes de la bobine. Elle offre au courant un petit circuit pour continuer de tourner en rond et s'éteindre en douceur, comme une dérivation qui laisse l'eau ralentir tranquillement. (Seul revers : le contacteur retombe un peu moins vite.)
• Bobine en alternatif : un circuit RC ou une varistance aux bornes de la bobine, qui absorbe le choc comme un amortisseur.

Beaucoup de contacteurs acceptent un module antiparasite qui se clipse directement sur la bobine.

Protégez aussi chaque groupe de sorties par un fusible adapté : c'est le fusible, pièce à quelques euros, qui doit fondre au premier court-circuit, pas la carte de sorties.

Ce qui ne passe pas par l'automate :

Le disjoncteur de votre tableau ne demande pas la permission à la box domotique pour couper. De même, la norme des équipements électriques des machines (NF EN 60204-1) exige que l'arrêt d'urgence ne dépende pas de la logique d'un automate standard, qu'un bug ou une modification maladroite pourrait rendre inopérant. Il est traité :

• soit par une coupure câblée, avec un relais de sécurité dédié ;
• soit par un automate de sécurité, conçu et certifié pour cet usage.

L'automate standard reçoit simplement l'information, pour afficher l'état et gérer le redémarrage.

La sécurité positive :
Les boutons d'arrêt et les fins de course de sécurité sont câblés en contact NCNC : Normally Closed
NF en français : Normalement Fermé (fermé au repos) : c'est le courant qui circule qui signifie « tout va bien ». Un fil coupé ou un bornier desserré provoque alors un arrêt, jamais une marche inopinée.