Eläpääteyksiköitä (RTU) käytetään kaupallisissa ja teollisissa järjestelmissä kaikkialla maailmassa. Tyypillisiä sovelluksia ovat sähkö-, vesi- ja jätevesilaitosten käyttämät valvonta- ja tiedonkeruujärjestelmät (SCADA). Yksiköitä löytyy myös jalostamoista, elintarviketehtaista ja autotehtaista.
RTU Merkitys
RTU on laite, jota käytetään erilaisten laitteiden valvontaan ja ohjaukseen. RTU-sanan merkityksessä ”kauko” tarkoittaa yksinkertaisesti sitä, että sijainnin vuoksi ei ole käytännöllistä kytkeä laitetta kiinteästi keskusyksikön tietokoneeseen. Yksikkö voi sijaita viereisessä huoneessa tai offshore-öljynporauslautalla. Useimpia yksiköitä voidaan pitää itsenäisinä tietokoneina, koska niissä on mikroprosessorit.
Vertailu muihin laitteisiin
Kaukopääteyksiköistä käytetään joskus nimitystä kauko-ohjausyksiköt tai kaukotelemetriayksiköt. Vaikka niitä voidaan verrata ohjelmoitaviin logiikkaohjaimiin (PLC), useimpien katsotaan olevan parempia autonomian, tehovaihtoehtojen ja ympäristösietokyvyn suhteen. Osa yksiköistä voidaan ohjelmoida yksinkertaisen web-käyttöliittymän kautta ja niitä voidaan käyttää pilviympäristössä. Joissakin on aurinkoenergialla ladattavat vara-akut, jotta yksikkö voi jatkaa toimintaansa sähkökatkoksen sattuessa.
RTU-järjestelmän suunnittelu
RTU-yksiköt on suunniteltu toimimaan osana suurempaa järjestelmää. Yksiköt keräävät tietoja erilaisista digitaalisista ja analogisista tuloista ja lähettävät nämä tiedot keskusyksikköön. Yksikön sisältämää ohjelmistoa käytetään muuttujien alustamiseen, protokollien määrittelyyn ja ongelmien ratkaisemiseen. Yksiköiden monimutkaisuus vaihtelee pienistä, yhden piirikortin sisältävistä ohjauskaapeista suurempiin yksiköihin, joissa on useita kortteja sisältäviä eri osia. Tietoliikenneliitännän lisäksi kortit tarjoavat yleensä yhden tai useamman seuraavista toiminnoista:
- Analogitulo (AI)
- Digitaalitulo (DI)
- Digitaali- tai ohjausrelelähtö (DO/CO)
- Analogilähtö (AO)\
Valvonta
Sisääntulotiedon tarkkailun ja sen välittämisen suorittimelle lisäksi, etäyksiköt ohjaavat myös erilaisia toimintoja, kuten kytkimiä, pumppuja ja portteja. Takaisinkytkettyjä ohjausjärjestelmiä käytetään tyypillisesti herkkien mekanismien toiminnan hienosäätöön. Esimerkiksi vesipumput kytkeytyvät automaattisesti päälle ja täyttävät yläpuolisen varastosäiliön automaattisesti, kun säiliön sisällä oleva vedenpinta laskee ennalta määritetylle tasolle.
Kommunikaatio
RTU-yksiköiden on voitava kommunikoida keskusyksikön kanssa kaikentyyppisissä ympäristöissä, jotka vaihtelevat -50 ja 70 celsiusasteen välillä. Ne käyttävät tyypillisesti RS-232-, RS-422- tai RS-485-protokollia langattomien yhteyksien lisäksi multi-drop-kokoonpanossa. Jotkin näistä on suunniteltu toimimaan pienellä teholla, ja ne voivat olla aurinkoenergialla toimivia. Jotkin kehittyneemmät järjestelmät käyttävät solu-, satelliitti- ja Ethernet-yhteyksiä tarjotakseen pilvipohjaisia kokonaisratkaisuja.
Sähkönsiirto- ja jakelujärjestelmät käyttävät toisinaan voimajohtoverkkoa SCADA-järjestelmiensä käyttämiseen. Tiedonsiirtonopeuksia voidaan parantaa suorittamalla tiettyjä toimintoja hiljaisina aikoina. Esimerkiksi suuret datatyhjennykset suoritetaan usein pian keskiyön jälkeen. Lisäksi tietojen esikäsittelyllä voidaan parantaa tietojen laatua ja lisätä läpimenonopeuksia.
Virtalähde
Vaihtovirtaa käytetään tyypillisesti katkaisijoiden ja joidenkin korttien syöttämiseen. Tasavirtaa vaativat toiminnot ovat riippuvaisia vaihtovirtamuuntimesta tasavirtaan tai akkuvirrasta. Joissakin sovelluksissa vaihtovirtaa käytetään ainoastaan akkupankin lataamiseen, ja akut syöttävät tasavirtaa kaikille ohjaimille ja korteille. Tämäntyyppisen järjestelmän etuihin kuuluvat tasainen tasajännite ja kyky toimia lyhyiden vaihtovirtakatkosten aikana. Erittäin syrjäisissä paikoissa, joissa ei ole verkkoyhteyttä, yksiköiden on pystyttävä toimimaan akuilla, aurinkovirralla tai niiden yhdistelmällä.
Analogiset ja digitaaliset tulot ja lähdöt
Analogiset tulot koostuvat tyypillisesti sähkövirroista ja -jännitteistä, jotka käyttävät muuttujien tarkkailussa minimi- ja maksimiarvoja. Esimerkiksi virtaa, joka vaihtelee 0 mA:sta 1 mA:aan, voidaan käyttää kuvaamaan vesisäiliön tasoa, joka vaihtelee tyhjästä täyteen. Virta-arvo 0,7 mA osoittaisi siis, että vesisäiliö on 70 prosenttia täynnä. Analogisia lähtöjä voidaan käyttää ohjaamaan laitteita, joissa on muuttuvia lähtöjä, kuten nauhakaavioita.
Digitaalisia tuloja käytetään osoittamaan esimerkiksi kytkimen, katkaisijan, venttiilin asennon tai hälytyksen tilaa. Digitaalisia lähtöjä käytetään käyttämään mitä tahansa laitetta, jossa on kaksi tilaa, kuten kytkintä. Niillä voidaan myös ohjata muita laitteita releiden tai transistorien avulla.
Ohjelmistot
Nykyaikaiset laitteet sisältävät usein ohjelmiston, jonka avulla ne voivat toimia itsenäisesti. Joissakin tapauksissa tämä on kriittistä, koska tietyt toiminnot on suoritettava silloinkin, kun tietoliikenneyhteydet ovat katkenneet. Esimerkiksi suurjännitejohdon katkaisijan on pystyttävä poistamaan vika välittömästi ilman SCADA-apua. Samaa voidaan sanoa myrkyllisten kaasujen, tulipalon ja savun havaitsemisesta.