Remote Terminal Units (RTUs) werden weltweit in kommerziellen und industriellen Systemen eingesetzt. Typische Anwendungen sind Überwachungs-, Steuerungs- und Datenerfassungssysteme (SCADA), die von Strom-, Wasser- und Abwasserversorgern verwendet werden. Auch in Raffinerien, Lebensmittelverarbeitungsbetrieben und Automobilfabriken sind die Geräte zu finden.
RTU Bedeutung
Eine RTU ist ein Gerät, das zur Überwachung und Steuerung verschiedener Geräte verwendet wird. Was die Bedeutung des Wortes „RTU“ betrifft, so bedeutet es einfach, dass es aufgrund des Standortes nicht möglich ist, das Gerät mit einem zentralen Computer zu verbinden. Das Gerät könnte sich in einem Nebenraum oder auf einer Bohrinsel befinden. Die meisten Geräte können als eigenständige Computer betrachtet werden, da sie Mikroprozessoren enthalten.
Vergleich mit anderen Geräten
Fernbedienungsgeräte werden manchmal auch als Fernbedienungsgeräte oder Fernmessgeräte bezeichnet. Obwohl sie mit speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) vergleichbar sind, werden die meisten von ihnen in Bezug auf Autonomie, Leistungsoptionen und Umwelttoleranzen als überlegen angesehen. Einige wenige Geräte können über eine einfache Webschnittstelle programmiert und in einer Cloud-Umgebung betrieben werden. Einige verfügen über Pufferbatterien, die durch Solarenergie aufgeladen werden, so dass das Gerät bei einem Stromausfall weiter betrieben werden kann.
RTU System Design
RTU-Geräte sind so konzipiert, dass sie als Komponente innerhalb eines größeren Systems betrieben werden. Die Geräte sammeln Daten von verschiedenen digitalen und analogen Eingängen und senden diese Daten an eine zentrale Verarbeitungsstation. Die im Gerät enthaltene Software wird zur Initialisierung von Variablen, zur Definition von Protokollen und zur Lösung von Problemen verwendet. Die Komplexität der Einheiten variiert von kleinen Schaltschränken mit einer einzigen Schaltkarte bis hin zu größeren Einheiten mit verschiedenen Abschnitten, die mehrere Karten enthalten. Zusätzlich zu einer Kommunikationsschnittstelle bieten die Karten in der Regel eine oder mehrere der folgenden Funktionen:
- Analogeingang (AI)
- Digitaleingang (DI)
- Digital- oder Steuerrelaisausgang (DO/CO)
- Analogausgang (AO)
Steuerung
Neben der Überwachung von Eingangsdaten und deren Weiterleitung an eine CPU, steuern die dezentralen Einheiten auch verschiedene Funktionen, wie z. B. Schalter, Pumpen und Schranken. Rückkopplungssteuerungssysteme werden in der Regel zur Feinabstimmung des Betriebs empfindlicher Mechanismen eingesetzt. So schalten sich beispielsweise Wasserpumpen automatisch ein und füllen einen Hochbehälter auf, wenn der Wasserstand im Behälter auf ein bestimmtes Niveau sinkt.
Kommunikation
RTU-Einheiten müssen in der Lage sein, mit der zentralen Verarbeitungsstation in allen Arten von Umgebungen von -50 bis 70 Grad Celsius zu kommunizieren. Sie verwenden in der Regel RS-232-, RS-422- oder RS-485-Protokolle zusätzlich zu drahtlosen Verbindungen in einer Multi-Drop-Konfiguration. Einige dieser Systeme sind für den Betrieb mit geringem Stromverbrauch ausgelegt und können mit Solarenergie betrieben werden. Einige der anspruchsvolleren Systeme nutzen Mobilfunk, Satellit und Ethernet, um durchgängige Cloud-basierte Lösungen bereitzustellen.
Elektrizitätsübertragungs- und -verteilungssysteme nutzen manchmal Netzleitungsträger, um ihre SCADA-Systeme zu betreiben. Die Kommunikationsgeschwindigkeit kann verbessert werden, indem bestimmte Vorgänge außerhalb der Spitzenzeiten durchgeführt werden. Zum Beispiel werden große Datenabzüge oft kurz nach Mitternacht durchgeführt. Darüber hinaus kann die Vorverarbeitung von Daten die Datenqualität verbessern und die Durchsatzgeschwindigkeit erhöhen.
Stromversorgung
Wechselstrom wird in der Regel zur Versorgung von Leistungsschaltern und einigen Karten verwendet. Funktionen, die Gleichstrom benötigen, sind auf einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler oder Batteriebetrieb angewiesen. In einigen Anwendungen wird die Wechselstromversorgung ausschließlich zum Laden einer Batteriebank verwendet, und die Batterien versorgen alle Steuerungen und Karten mit Gleichstrom. Zu den Vorteilen dieses Systemtyps gehören konstante Gleichspannungen und die Möglichkeit, kurze Unterbrechungen der Wechselstromversorgung zu überbrücken. An extrem abgelegenen Standorten, an denen es keinen Netzzugang gibt, müssen die Geräte mit Batterien, Solarenergie oder einer Kombination aus beidem betrieben werden können.
Analoge gegenüber digitalen Ein- und Ausgängen
Analoge Eingänge bestehen in der Regel aus elektrischen Strömen und Spannungen, die Mindest- bis Höchstwerte zur Überwachung von Variablen verwenden. Ein Strom, der von 0 mA bis 1 mA variiert, könnte zum Beispiel verwendet werden, um den Füllstand eines Wassertanks von leer bis voll darzustellen. Ein Stromwert von 0,7 mA würde also anzeigen, dass der Wassertank zu 70 Prozent gefüllt ist. Analoge Ausgänge können zur Steuerung von Geräten mit variablen Ausgängen, wie z.B. Streifendiagrammen, verwendet werden.
Digitale Eingänge werden verwendet, um den Status von z.B. einem Schalter, Unterbrecher, einer Ventilstellung oder einem Alarm anzuzeigen. Digitale Ausgänge werden verwendet, um ein Gerät zu steuern, das zwei Zustände hat, z. B. einen Schalter. Sie können auch verwendet werden, um andere Geräte über Relais oder Transistoren zu steuern.
Software
Moderne Geräte enthalten oft Software, die ihnen einen autonomen Betrieb ermöglicht. In einigen Fällen ist dies von entscheidender Bedeutung, da bestimmte Funktionen auch dann ausgeführt werden müssen, wenn die Kommunikation unterbrochen ist. So muss beispielsweise ein Leistungsschalter in einer Hochspannungsleitung in der Lage sein, einen Fehler sofort und ohne SCADA-Unterstützung zu löschen. Das Gleiche gilt für die Erkennung von giftigen Gasen, Feuer und Rauch.