Un automate programmable industriel (API) — en anglais PLC, Programmable Logic Controller — est un calculateur conçu pour piloter des machines et des procédés industriels. Contrairement à un ordinateur de bureau, il est fait pour fonctionner en continu dans un environnement difficile : poussière, vibrations, variations de température, parasites électriques.

Son principe : lire en permanence des informations venues du terrain (capteurs, boutons, détecteurs), exécuter un programme qui décrit la logique de la machine, et commander des actionneurs (moteurs, vérins, vannes, voyants) en conséquence. C'est ce qui remplace l'ancienne logique câblée à relais : au lieu de modifier un câblage, on modifie un programme.

Un API n'est pas un bloc unique : c'est un assemblage de fonctions reliées par un bus interne. On retrouve toujours les mêmes briques.

• L'alimentation : elle fournit la tension stabilisée (souvent 24 V continu) dont l'automate et ses modules ont besoin. C'est elle qui transforme le réseau électrique en énergie propre pour l'électronique.
• L'unité centrale (CPU / processeur) : c'est le cœur. Elle exécute le programme, gère la mémoire et orchestre le cycle. Sa puissance détermine la rapidité de traitement.
• La mémoire : elle stocke le programme (programme utilisateur), les données de travail (valeurs des variables, temporisations, compteurs) et les paramètres système. Une partie est sauvegardée pour ne pas être perdue à la coupure.
• Les modules d'entrées : ils reçoivent les signaux du terrain (capteurs, boutons) et les convertissent en information exploitable par le processeur.
• Les modules de sorties : ils traduisent les ordres du programme en signaux électriques qui commandent les actionneurs.
• Le bus interne : c'est l'autoroute qui relie le processeur à tous les modules pour échanger les données à chaque cycle.

À cela s'ajoutent souvent des modules de communication (réseaux de terrain, supervision) que le module suivant abordera. Pour situer ces composants sur un schéma, la lecture de plans industriels est un prérequis utile.

L'automate ne lit pas ses entrées « en direct » à chaque instant. Il fonctionne par cycles qui se répètent en boucle, toujours dans le même ordre :

1. Acquisition des entrées : l'API lit l'état de toutes ses entrées en une seule fois et les range dans une image mémoire. Pendant tout le cycle, le programme travaille sur cette photographie figée.
2. Traitement du programme : le processeur exécute le programme du début à la fin, en utilisant l'image des entrées et en calculant l'état souhaité des sorties.
3. Mise à jour des sorties : les résultats calculés sont recopiés d'un coup sur les sorties physiques.
4. Tâches système : l'automate gère ses diagnostics, ses communications et sa surveillance interne, puis le cycle recommence.

La durée d'un cycle complet est le temps de cycle (ou temps de scrutation). Il dépend de la taille du programme et de la puissance du processeur, et se compte généralement en millisecondes.

Les signaux échangés avec le terrain sont de deux natures, et on ne câble pas un module au hasard.

• TOR (tout-ou-rien) : le signal n'a que deux états, présent ou absent (1 ou 0). Un bouton-poussoir, un détecteur de position, un voyant, une bobine de contacteur sont des éléments TOR. C'est le type le plus courant.
• Analogique : le signal varie de façon continue dans une plage (par exemple un courant ou une tension proportionnels à une grandeur physique). Une sonde de température, un capteur de pression, un capteur de niveau renvoient une valeur analogique qui doit être convertie en nombre par le module.

Pour que le programme sache à quelle entrée ou à quelle sortie il fait référence, chaque point d'E/S possède une adresse unique. C'est l'équivalent d'un numéro de borne : il désigne sans ambiguïté l'emplacement physique (quel module, quelle voie).

Dans le programme, on associe souvent à chaque adresse une variable nommée (par exemple « bouton_marche » ou « voyant_defaut ») pour rendre le programme lisible. Le lien entre l'adresse physique et le nom logique est défini dans une table d'affectation, et il doit correspondre exactement au câblage réel.

Selon la taille de l'installation, on rencontre deux grandes familles d'automates.

• L'API compact : alimentation, processeur et un nombre fixe d'entrées/sorties sont regroupés dans un seul boîtier. Simple et économique, il convient aux petites machines au besoin bien défini. Son nombre d'E/S est limité, parfois extensible modestement.
• L'API modulaire : les fonctions sont réparties sur des modules séparés enfichés sur un châssis (rack). On choisit et on ajoute les modules d'entrées, de sorties et de communication selon le besoin. Plus souple et évolutif, il équipe les installations importantes ou amenées à grandir.

Le choix dépend du nombre d'E/S, du besoin d'évolution et des fonctions spéciales requises. Comprendre cette architecture facilite le diagnostic en maintenance.