Le unità terminali remote (RTU) sono utilizzate nei sistemi commerciali e industriali di tutto il mondo. Le applicazioni tipiche includono il controllo di supervisione e i sistemi di acquisizione dati (SCADA) usati dai servizi elettrici, idrici e delle acque reflue. Le unità si trovano anche nelle raffinerie, negli impianti di trasformazione alimentare e nelle fabbriche di automobili.
Significato RTU
Un RTU è un apparato utilizzato per monitorare e controllare vari dispositivi. Per quanto riguarda il significato RTU della parola “remoto”, significa semplicemente che la posizione rende poco pratico cablare l’unità ad un computer di elaborazione centrale. L’unità potrebbe essere situata in una stanza adiacente o su una piattaforma petrolifera off-shore. La maggior parte delle unità possono essere pensate come computer autonomi a causa del modo in cui incorporano microprocessori.
Confronto con altri dispositivi
Le unità terminali remote sono talvolta chiamate unità di telecontrollo remoto o unità di telemetria remota. Anche se possono essere paragonate ai controllori logici programmabili (PLC), la maggior parte è considerata superiore in termini di autonomia, opzioni di alimentazione e tolleranze ambientali. Un numero selezionato di unità può essere programmato attraverso una semplice interfaccia web e gestito in un ambiente cloud. Alcune hanno batterie di riserva caricate dall’energia solare in modo che l’unità possa continuare a funzionare in caso di interruzione di corrente.
Progettazione del sistema RTU
Le unità RTU sono progettate per essere utilizzate come componenti di un sistema più grande. Le unità raccolgono dati da vari ingressi digitali e analogici e li inviano a una stazione di elaborazione centrale. Il software contenuto nell’unità viene utilizzato per inizializzare le variabili, definire i protocolli e risolvere i problemi. Le unità variano in complessità da piccoli armadi di controllo contenenti una singola scheda di circuito a unità più grandi con varie sezioni contenenti più schede. Oltre a un’interfaccia di comunicazione, le schede forniscono tipicamente una o più delle seguenti funzioni:
- Ingresso analogico (AI)
- Ingresso digitale (DI)
- Uscita digitale o relè di controllo (DO/CO)
- Uscita analogica (AO)\
Controllo
Oltre a monitorare i dati di ingresso e trasmetterli a una CPU, le unità remote controllano anche varie funzioni, come interruttori, pompe e cancelli. I sistemi di controllo feedback sono tipicamente incorporati per mettere a punto il funzionamento di meccanismi sensibili. Per esempio, le pompe dell’acqua si accendono automaticamente e riempiono un serbatoio di stoccaggio sopraelevato quando il livello dell’acqua all’interno del serbatoio scende a un livello predeterminato.
Comunicazione
Le unità RTU devono essere in grado di comunicare con la stazione di elaborazione centrale in tutti i tipi di ambienti che vanno da -50 a 70 gradi Celsius. Usano tipicamente i protocolli RS-232, RS-422 o RS-485 oltre ai collegamenti wireless in una configurazione multi-drop. Alcuni di questi sono progettati per funzionare a bassi livelli di potenza e possono essere alimentati a energia solare. Alcuni dei sistemi più sofisticati utilizzano il cellulare, il satellite e l’Ethernet per fornire soluzioni basate su cloud end-to-end.
I sistemi di trasmissione e distribuzione dell’elettricità a volte utilizzano una linea portante per far funzionare i loro sistemi SCADA. La velocità di comunicazione può essere migliorata eseguendo certe operazioni durante le ore non di punta. Per esempio, i grandi dump di dati sono spesso eseguiti poco dopo la mezzanotte. Inoltre, la pre-elaborazione dei dati può migliorare la qualità dei dati e aumentare la velocità di trasmissione.
Alimentazione
L’alimentazione CA è tipicamente usata per alimentare gli interruttori e alcune schede. Le funzioni che richiedono alimentazione DC dipendono da un convertitore da AC a DC o da una batteria. In alcune applicazioni, l’alimentazione AC è usata al solo scopo di caricare un banco di batterie, e le batterie forniscono alimentazione DC a tutti i controlli e le schede. I vantaggi di questo tipo di sistema includono tensioni DC costanti e la capacità di operare attraverso brevi interruzioni di corrente AC. In luoghi estremamente remoti dove non c’è accesso alla rete, le unità devono essere in grado di funzionare con batterie, energia solare o una combinazione di queste.
Ingressi e uscite analogiche rispetto a quelle digitali
Gli ingressi analogici consistono tipicamente in correnti e tensioni elettriche che utilizzano valori minimi e massimi per monitorare le variabili. Per esempio, una corrente che varia da 0 mA a 1 mA potrebbe essere usata per rappresentare i livelli del serbatoio dell’acqua che vanno da vuoto a pieno. Un valore di corrente di 0,7 mA, quindi, indicherebbe che il serbatoio dell’acqua è pieno al 70%. Le uscite analogiche possono essere utilizzate per controllare dispositivi con uscite variabili, come i grafici a strisce.
Gli ingressi digitali sono utilizzati per indicare lo stato di cose come un interruttore, un interruttore, la posizione della valvola o un allarme. Le uscite digitali sono utilizzate per azionare qualsiasi dispositivo che ha due stati, come un interruttore. Possono anche essere usate per controllare altri dispositivi attraverso relè o transistor.
Software
Le unità moderne spesso contengono software che permette loro di operare in modo autonomo. In alcuni casi, questo è critico perché alcune funzioni devono essere eseguite anche quando le comunicazioni sono state perse. Per esempio, un interruttore su una linea di trasmissione ad alta tensione deve essere in grado di eliminare istantaneamente un guasto senza assistenza SCADA. Lo stesso si può dire per il rilevamento di gas tossici, fuoco e fumo.