Удаленные терминальные блоки (RTU): ключевые компоненты систем SCADA

RTU означает удаленный терминальный блок (remote terminal unit). RTU — это устройство управления, обычно устанавливаемое в удаленном месте как часть большой системы. Главная цель RTU — мониторинг и управление полевыми устройствами, такими как клапаны, актуаторы, датчики и др. RTU являются неотъемлемыми компонентами систем supervisory control and data acquisition (SCADA), устанавливая интерфейсы между управлением SCADA и физическими процессами.

RTU иногда ошибочно классифицируют как программируемые логические контроллеры (ПЛК) из-за их сходства и доминирования последних в промышленной автоматизации. Однако между ними есть несколько технических различий, а также разные приложения, для которых одно лучше подходит, чем другое.

История RTU тесно связана с историей SCADA. Ранние системы SCADA возникли на электростанциях в 1950-х. Вызов того времени — сбор данных с взаимосвязанных подстанций и передача в главный пульт управления. Это было достигнуто благодаря первым телеметрическим приложениям — по сути, первым RTU.

Позже, в 1960-х и 1970-х, с достижениями в компьютерных науках, стало возможным внедрение первых электронных систем SCADA и RTU. Приборы устанавливались на больших расстояниях, и RTU предоставляли возможность собирать большие объемы данных и выполнять базовые функции управления.

Современная версия RTU была представлена в 1980-х и развивалась в 1990-х. RTU стал микропроцессорным и способным выполнять более сложную логику, похожую на ПЛК. Были введены новые протоколы связи, позволяющие надежно обмениваться еще большими объемами информации. RS-232, RS-485 и позже Ethernet — одни из наиболее широко используемых протоколов. Современные RTU поставляются с расширенными функциями и функциональностью.

Компоненты RTU

RTU состоит из аппаратной панели, на которой установлен один или несколько модулей ввода/вывода (I/O). Самые важные компоненты RTU — центральный процессор (ЦП), блок питания, коммуникационный порт и физические I/O. Рассмотрим их подробнее.

Центральный процессор (ЦП)

ЦП может состоять из одной или нескольких сложных печатных плат, выполняющих центральную обработку функций. Современные RTU используют 32-битные микропроцессоры. ЦП использует сторожевой таймер (watchdog timer) для валидации корректности выполнения цикла. Модуль ЦП также может быть оснащен Ethernet-портами. Некоторые RTU поставляются с двойными ЦП, которые настраиваются как основной и резервный, обеспечивая избыточность устройства.

Многие RTU можно программировать, используя языки и синтаксис, похожие на ПЛК, такие как лестничная логика и структурированный текст. Другие могут требовать более сложного кодирования на C# или других языках. С другой стороны, некоторые RTU в простых приложениях можно программировать через веб-интерфейсы.

Блок питания

RTU обычно питаются от основной линии непрерывно. Однако удаленные места установки RTU обычно также оснащены резервными батарейными модулями. Это помогает обеспечить бесперебойную работу на определенный период. Наиболее распространенным типом батареи является свинцово-кислотная, хотя литиевые батареи в последнее время набирают популярность.

Коммуникационные порты

Каждый RTU нужен способ связи с внешним миром — с клиентской (или мастер-) станцией SCADA. Для этого они оснащены хотя бы одним коммуникационным портом. RTU поддерживают многие протоколы связи, включая Ethernet, RS-232 и Modbus. Некоторые из наиболее распространенных топологий, поддерживаемых в сетях RTU и SCADA — кольцо, шина, звезда и др.

Физические I/O

RTU поддерживают четыре наиболее распространенных типа I/O модулей: дискретный вход, дискретный выход, аналоговый вход и аналоговый выход. Модули дискретных входов захватывают сигналы статуса и тревоги от полевых устройств. Дискретные выходы необходимы для отправки сигналов и команд полевым устройствам. Аналоговые входы и выходы работают с переменным током или напряжением, обычно в диапазонах 0-1 мА или 0-10 В соответственно.

Теперь, когда мы понимаем, как работают RTU и их компоненты, давайте кратко посмотрим, как они вписываются в системы SCADA.

RTU в системах SCADA

Полная архитектура SCADA включает различные типы полевых устройств. Эти устройства могут быть подключены к одному или нескольким RTU в системе и передавать данные о физических событиях. На рынке сегодня существует широкий спектр полевых устройств, учитывая количество разных систем SCADA.

К наиболее распространенным устройствам относятся датчики приближенности, датчики температуры, расходомеры, уровнемеры (для жидкостей), беспроводные датчики и др. Роль RTU — собирать информацию, предоставляемую этими полевыми устройствами, и передавать её в центральное управление SCADA.

RTU — важные устройства в SCADA, особенно на больших расстояниях. Они легко интегрируются в системы управления и популярны для удаленного мониторинга условий, таких как уровни жидкостей. В следующей статье мы глубже погрузимся в различия между RTU и ПЛК.