PLC vs RTU: Diferencias clave y tendencias del mercado

La convergencia entre controladores lógicos programables (PLC) y unidades terminales remotas (RTU) es relativamente nueva. En términos de base instalada, los PLC han superado a las RTU desde hace mucho tiempo y han dominado el mercado durante décadas, convirtiéndose prácticamente en productos básicos.

Impulsados por este crecimiento, muchos proveedores mejoraron las características de los PLC y, en algunos casos, han intentado entrar en el mercado de las RTU desarrollando características similares a las RTU para los PLC. Esto llega al punto de que algunos PLC se comercializan como RTU.

Por otro lado, los orígenes e historia detrás de cada dispositivo son diferentes. Por su parte, las RTU han seguido de cerca la evolución de los sistemas SCADA, de los cuales son componentes esenciales.

Los SCADA y las RTU se introdujeron por primera vez en la industria de las telecomunicaciones, y luego en plantas de generación de energía en la década de 1950. El problema que intentaban resolver era la comunicación de datos desde instrumentos de campo a distancias muy largas.

Figura 1. Las redes de distribución de energía dependen de RTU y SCADA para monitorizar variables importantes a largas distancias.

Los PLC aparecieron más tarde, a principios de la década de 1970. Los PLC solo se volvieron posibles una vez que la informática personal compacta y los microprocesadores alcanzaron una etapa en la que era viable la producción en masa. Los PLC entraron directamente en el mundo de la fabricación industrial, reemplazando circuitos complejos e inflexibles que consistían en numerosos relés con un dispositivo compacto que podía encajar más fácilmente en las plantas de producción. El sector de fabricación de automóviles fue uno de los primeros en beneficiarse de la introducción de los PLC.

Figura 2. La fabricación de automóviles altamente automatizada depende de numerosos PLC.

¿Qué es un PLC?

Los PLC son esencialmente computadoras diseñadas para la automatización de procesos industriales. Un PLC consta de una unidad central de procesamiento (CPU) y entradas y salidas. La CPU es responsable de ejecutar el programa instalado por el usuario. Varios tipos de módulos pueden integrarse típicamente con un PLC: entradas y salidas digitales y analógicas, comunicaciones de red, adaptadores de protocolo, extensiones de bus, entre otros.

Se pueden usar diferentes lenguajes de programación para codificar instrucciones para PLC, siendo los más populares el diagrama de escalera (ladder diagram) y el texto estructurado (structured text). Un diagrama de escalera, a veces llamado lógica de escalera, es un lenguaje de programación visual que emula la apertura y cierre de contactos y relés. El texto estructurado usa una sintaxis similar a lenguajes basados en C. Permite instrucciones más complejas que la escalera; por lo tanto, generalmente se usa en aplicaciones de control más complejas.

Figura 3. Un PLC Siemens SIMATIC S7-1500, uno de los PLC modernos más utilizados. Imagen cortesía de Siemens

Cada PLC funciona ejecutando cíclicamente tres tareas básicas en secuencia: leer entradas, ejecutar el programa y escribir salidas.

Al inicio de cada ciclo, el PLC necesita actualizar el estado de todas las entradas físicas conectadas a él, para que se use el estado correcto. Luego, se ejecuta el programa precargado, recorriendo rutinas principales y subrutinas. Finalmente, las salidas físicas se actualizan basándose en los resultados de la ejecución del programa. Esto se hace en cada ciclo del PLC, y el tiempo de ciclo es una métrica clave que los programadores intentan optimizar frecuentemente para aumentar el rendimiento del sistema.

¿Qué es una RTU?

Las RTU son unidades de control basadas en microprocesadores diseñadas para monitorizar y controlar dispositivos de campo. Se utilizan principalmente en sistemas SCADA, proporcionando la interfaz entre el control SCADA y los procesos físicos y sus sensores e instrumentación. Similar a los PLC, las RTU también constan de CPU y módulos de entradas y salidas, así como opciones de comunicación y traducción de protocolos.

Figura 4. Una RTU e I/O dentro de un gabinete. Imagen cortesía de AIR

Programar RTU es generalmente mucho más simple que programar PLC. La mayoría de las RTU se configuran a través de una interfaz web, y no se realiza mucho más que esa configuración. Aunque las RTU modernas son compatibles, la mayoría no están destinadas o no admiten bucles de control y lógica compleja. Los tiempos de ciclo son extremadamente rápidos, típicamente en el rango de 1 milisegundo.

Comparación entre PLC y RTU

Comenzando con la programabilidad, esto puede verse como una ventaja o desventaja según la situación. Las RTU, con su interfaz simple, podrían considerarse más fáciles de usar. Por otro lado, esta misma interfaz es inflexible para un sistema de control complejo y a veces incompatible con la aplicación.

Las RTU son generalmente más grandes que los PLC. Una razón es las características añadidas que aumentan la durabilidad y robustez del dispositivo, que ocupan más espacio. La más prominente de tales características es el gabinete, necesario para resistir condiciones ambientales adversas. Los PLC son más compactos en parte porque están destinados a industrias y fábricas donde el espacio disponible normalmente no es abundante.

Las RTU son, en promedio, más caras que los PLC debido a los requisitos de tamaño y resistencia. Sin embargo, esto normalmente no es un factor decisivo al elegir un tipo de dispositivo. Con los PLC construidos para entornos industriales y las RTU para sistemas exteriores de larga distancia, las consideraciones de coste vienen con la escala del proyecto.

Generalmente, las RTU son más adecuadas para monitorización remota, como en industrias de servicios públicos y agricultura. Mientras tanto, los PLC se utilizan ampliamente en todas las industrias y probablemente no serán reemplazados pronto. Aunque ambos dispositivos tienen algunas similitudes, se utilizan de manera diferente.

¿Utiliza más RTU o PLC en su trabajo? ¿Por qué?