Различия между ПЛК и RTU

Конвергенция между программируемыми логическими контроллерами (ПЛК) и удаленными оконечными устройствами (RTU) является относительно новой. Что касается установленной базы, ПЛК давно обогнали удаленные терминалы и десятилетиями доминировали на рынке, практически став товаром.

Под влиянием этого роста многие поставщики улучшили функции ПЛК и, в некоторых случаях, попытались захватить рынок RTU, разработав аналогичные функции RTU для ПЛК. Это происходит до такой степени, что некоторые ПЛК продаются как RTU.

С другой стороны, происхождение и история каждого устройства различны. Со своей стороны, RTU внимательно следят за развитием систем SCADA, важнейшими компонентами которых они являются.

SCADA и RTU были сначала внедрены в телекоммуникационной отрасли, а затем на электростанциях в 1950-х годах. Проблема, которую они пытались решить, заключалась в передаче данных с полевых приборов на очень большие расстояния.

Рисунок 1. Сети распределения электроэнергии полагаются на RTU и SCADA для мониторинга важных переменных на больших расстояниях.

ПЛК появились позже, в начале 1970-х годов. ПЛК стали возможны только после того, как компактные персональные компьютеры и микропроцессоры достигли определенной стадии, когда их можно было массово производить. ПЛК сразу же вошли в мир промышленного производства, заменив сложную негибкую схему, состоящую из множества реле, компактным устройством, которое можно было бы более легко разместить в производственных цехах. Сектор автомобилестроения был одним из первых, кто выиграл от внедрения ПЛК.

Рисунок 2. В высокоавтоматизированном производстве автомобилей используются многочисленные ПЛК.

Что такое ПЛК?

ПЛК - это, по сути, компьютеры, предназначенные для автоматизации производственных процессов. ПЛК состоит из центрального процессора (ЦП) и входов и выходов. ЦП отвечает за выполнение установленной пользователем программы. С ПЛК обычно можно интегрировать несколько типов модулей:цифровые и аналоговые входы и выходы, сетевые коммуникации, адаптеры протоколов, расширения шины и другие.

Для кодирования инструкций для ПЛК можно использовать разные языки программирования, наиболее популярными из которых являются релейные диаграммы и структурированный текст. Релейная диаграмма, иногда называемая релейной логикой, представляет собой визуальный язык программирования, имитирующий размыкание и замыкание контактов и реле. В структурированном тексте используется синтаксис, аналогичный синтаксису языков на основе C. Он позволяет выполнять более сложные инструкции, чем лестница; таким образом, он обычно используется в более сложных приложениях управления.

Рисунок 3. ПЛК Siemens SIMATIC S7-1500, один из наиболее широко используемых современных ПЛК. Изображение предоставлено компанией Siemens

Каждый ПЛК работает, циклически выполняя последовательно три основные задачи:считывание входных данных, выполнение программы и запись выходных данных.

В начале каждого цикла ПЛК необходимо обновить состояние всех физических входов, подключенных к нему, чтобы использовать правильное состояние. Затем выполняется предварительно загруженная программа, проходящая через основные процедуры и подпрограммы. Наконец, физические выходы обновляются на основе результатов выполнения программы. Это выполняется каждый цикл ПЛК, и время цикла является одним из ключевых показателей, которые программисты часто пытаются оптимизировать для повышения производительности системы.

Что такое RTU?

RTU - это микропроцессорные блоки управления, предназначенные для мониторинга и управления полевыми устройствами. Они используются в основном в системах SCADA, обеспечивая интерфейс между системой управления SCADA и физическими процессами, их датчиками и приборами. Подобно ПЛК, RTU также состоят из ЦП и модулей входов и выходов, а также опций связи и трансляции протоколов.

Рисунок 4. RTU и ввод / вывод внутри корпуса. Изображение предоставлено AIR

Программирование RTU обычно намного проще, чем программирование ПЛК. Большинство RTU настраиваются через веб-интерфейс, и больше не выполняется ничего, кроме этой настройки. Хотя современные RTU совместимы, большинство из них не предназначены или не поддерживают контуры управления и сложную логику. Время цикла очень короткое, обычно составляет 1 миллисекунду.

Сравнение ПЛК и RTU

Начиная с программируемости, это можно рассматривать как преимущество или недостаток в зависимости от ситуации. RTU с их простым интерфейсом можно считать более удобным для пользователя. С другой стороны, этот же интерфейс негибкий для сложной системы управления и иногда несовместим с приложением.

RTU обычно больше, чем PLC. Одна из причин этого - дополнительные функции, увеличивающие долговечность и надежность устройства, которые занимают больше места. Наиболее заметной из таких особенностей является корпус, необходимый для работы в суровых условиях окружающей среды. ПЛК более компактны отчасти потому, что они предназначены для промышленных предприятий и заводов, где свободного места обычно мало.

RTU в среднем дороже ПЛК из-за требований к размеру и долговечности. Однако это обычно не является решающим фактором при выборе типа устройства. Учитывая, что ПЛК предназначены для промышленных сред, а удаленные терминалы - для удаленных наружных систем, соображения стоимости зависят от масштаба проекта.

Как правило, удаленные терминалы лучше подходят для удаленного мониторинга, например, в коммунальных службах и в сельском хозяйстве. Между тем, ПЛК в основном используются во всех отраслях, и, вероятно, не скоро будут заменены. Несмотря на то, что оба этих устройства имеют некоторое сходство, они используются по-разному.

Вы используете больше RTU или PLC в своей работе? Почему?