¿Qué es una unidad terminal remota (RTU)?

RTU significa unidad terminal remota. Una RTU es un dispositivo de control que normalmente se instala en una ubicación remota como parte de un sistema grande. El propósito principal de una RTU es monitorear y controlar dispositivos de campo, como válvulas, actuadores, sensores y más. Las RTU son componentes esenciales de los sistemas de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA), que establecen interfaces entre el control SCADA y los procesos físicos.

Figura 1. El ACE3600 es un RTU popular de Motorola. Imagen utilizada por cortesía de EBIPAX

Las RTU a veces se clasifican erróneamente como controladores lógicos programables (PLC) debido a sus similitudes y al dominio de estos últimos en el campo de la automatización industrial. Sin embargo, existen varias diferencias técnicas entre ellos, así como diferentes aplicaciones para las cuales una es más adecuada que la otra.

La historia de las RTU está estrechamente relacionada con la historia de SCADA. Los primeros sistemas SCADA se originaron en plantas de generación de energía en la década de 1950. El desafío en ese momento era recopilar datos de subestaciones interconectadas y enviarlos a la sala de control principal. Esto se logró gracias a las primeras aplicaciones de telemetría, esencialmente, las primeras RTU.

Posteriormente, en las décadas de 1960 y 1970, con los avances en informática, fue posible implementar los primeros sistemas SCADA y RTU basados ​​en electrónica. La instrumentación se instaló a distancias más largas que antes, y las RTU ofrecían la capacidad de adquirir mayores volúmenes de datos y realizar algunas funciones de control básicas.

La versión moderna de la RTU se introdujo en la década de 1980 y se desarrolló a lo largo de la década de 1990. La RTU ahora estaba basada en un microprocesador y podía ejecutar una lógica más avanzada, similar a los PLC. Se introdujeron nuevos protocolos de comunicación, lo que permitió intercambiar aún más información de manera confiable. RS-232, RS-482 y Ethernet posterior son algunos de los protocolos más utilizados. Las RTU contemporáneas vienen con más características y funcionalidades.

Componentes RTU

Una RTU consta de un panel de hardware donde se instalan uno o más módulos de entrada / salida (E / S). Los componentes más importantes de una RTU son la unidad central de procesamiento (CPU), la fuente de alimentación, el puerto de comunicación y las E / S físicas. Revisaremos estos componentes con más detalle a continuación.

Figura 2. Una estructura de hardware RTU típica. Imagen utilizada por cortesía de ResearchGate

Unidad central de procesamiento (CPU)

La CPU puede constar de una o más tarjetas de circuito complejas que ejecutan el procesamiento de funciones centrales. Las RTU modernas utilizan microprocesadores de 32 bits. La CPU hace uso de un temporizador de vigilancia para validar que la ejecución del ciclo se realiza correctamente. El módulo de CPU también puede estar equipado con puertos de comunicación Ethernet. Algunas RTU vienen con CPU duales, en cuyo caso, se configuran como principales y de respaldo, lo que brinda redundancia al dispositivo.

Muchas RTU se pueden programar utilizando lenguajes y sintaxis similares a los PLC, como la lógica de escalera y el texto estructurado. Otros pueden requerir una codificación más compleja usando C # u otros lenguajes. Por otro lado, algunas RTU en aplicaciones simples se pueden programar mediante interfaces web.

Fuente de alimentación

Las RTU normalmente se alimentan con energía continua desde una línea principal. Sin embargo, las ubicaciones remotas donde se pueden instalar RTU también suelen estar provistas de módulos de batería de respaldo. Esto puede ayudar a garantizar un funcionamiento ininterrumpido durante un período de tiempo. El tipo de batería más utilizado es el de plomo-ácido, aunque las baterías de litio han ganado popularidad más recientemente.

Puertos de comunicación

Cada RTU necesita una forma de comunicarse con el exterior con la estación SCADA cliente (o maestra). Para lograr esto, están equipados con al menos un puerto de comunicación. Las RTU admiten muchos protocolos de comunicación, incluidos Ethernet, RS-232 y Modbus. Algunas de las topologías más comunes admitidas en redes RTU y SCADA son anillo, serie, estrella, etc.

E / S físicas

Las RTU admiten los cuatro módulos de E / S más comunes:entrada digital, salida digital, entrada analógica y salida analógica. Los módulos de entrada digital capturan señales de estado y alarma provenientes de los dispositivos de campo. La salida digital es necesaria para enviar señales y comandos a los dispositivos de campo. Las entradas y salidas analógicas funcionan con corriente o voltaje variable, normalmente en los rangos de 0-1 mA o 0-10 V, respectivamente.

Ahora que entendemos cómo funcionan las RTU y sus componentes, veamos brevemente cómo encajan en los sistemas SCADA.

RTU en sistemas SCADA

Una arquitectura SCADA completa incluye diferentes tipos de dispositivos de campo. Estos dispositivos se pueden conectar a una o más RTU en el sistema y transmitir datos sobre eventos físicos. Existe una amplia variedad de dispositivos de campo disponibles en el mercado hoy en día, considerando la cantidad de sistemas SCADA diferentes.

Figura 3 . Un ejemplo de un medidor de flujo y un sensor inalámbrico conectados a una RTU. Imagen utilizada por cortesía de Bentek Systems

Algunos de los dispositivos más comunes son sensores de proximidad, sensores de temperatura, medidores de flujo, medidores de nivel (para líquidos), sensores inalámbricos y más. La función de una RTU es recopilar la información proporcionada por estos dispositivos de campo y comunicarla al control SCADA central.

Las RTU son dispositivos importantes en SCADA, especialmente en largas distancias. Se integran fácilmente en los sistemas de control y son populares para monitorear condiciones de forma remota, como los niveles de fluidos. En el próximo artículo, profundizaremos en las diferencias entre RTU y PLC.