Fjärrterminalenheter (RTU) används i kommersiella och industriella system över hela världen. Typiska tillämpningar är SCADA-system (supervisory control and data acquisition) som används av el-, vatten- och avloppsbolag. Enheter finns också i raffinaderier, livsmedelsfabriker och bilfabriker.
RTU Betydelse
En RTU är en apparat som används för att övervaka och styra olika enheter. När det gäller RTU-betydelsen av ordet ”remote” betyder det helt enkelt att placeringen gör det opraktiskt att fast koppla enheten till en central dator. Enheten kan vara placerad i ett angränsande rum eller på en oljerigg utanför kusten. De flesta enheter kan betraktas som fristående datorer på grund av det sätt på vilket de innehåller mikroprocessorer.
Bjämförelse med andra enheter
Fjärrstyrda terminalenheter kallas ibland för fjärrstyrda fjärrkontrollenheter eller fjärrtelemetrienheter. Även om de kan jämföras med programmerbara logikkontroller (PLC) anses de flesta vara överlägsna när det gäller autonomi, strömalternativ och miljötoleranser. Ett utvalt antal enheter kan programmeras via ett enkelt webbgränssnitt och drivas i en molnmiljö. Vissa har reservbatterier som laddas med solenergi så att enheten kan fortsätta att fungera i händelse av strömavbrott.
RTU Systemdesign
RTU-enheter är utformade för att användas som en komponent i ett större system. Enheterna samlar in data från olika digitala och analoga ingångar och skickar dessa data till en central bearbetningsstation. Programvaran som ingår i enheten används för att initiera variabler, definiera protokoll och lösa problem. Enheterna varierar i komplexitet från små kontrollskåp som innehåller ett enda kretskort till större enheter med olika sektioner som innehåller flera kort. Förutom ett kommunikationsgränssnitt tillhandahåller korten vanligtvis en eller flera av följande funktioner:
- Analog ingång (AI)
- Digital ingång (DI)
- Digital eller styrreläutgång (DO/CO)
- Analog utgång (AO)\
Kontroll
Förutom övervakning av ingångsdata och vidarebefordran av dessa till en CPU, styr fjärrenheterna också olika funktioner, t.ex. brytare, pumpar och portar. Feedbackstyrningssystem är vanligtvis inbyggda för att finjustera driften av känsliga mekanismer. Exempelvis slår vattenpumpar automatiskt på och fyller på en överliggande lagringstank när vattennivån i tanken sjunker till en förutbestämd nivå.
Kommunikation
RTU-enheterna måste kunna kommunicera med den centrala bearbetningsstationen i alla typer av miljöer som sträcker sig från -50 till 70 grader Celsius. De använder vanligtvis RS-232-, RS-422- eller RS-485-protokoll utöver trådlösa länkar i en multi-drop-konfiguration. En del av dessa är utformade för att fungera vid låga effektnivåer och kan vara solcellsdrivna. Några av de mer sofistikerade systemen använder mobiltelefoni, satellit och Ethernet för att tillhandahålla molnbaserade lösningar från början till slut.
Elektriska överförings- och distributionssystem använder ibland kraftledningsföretag för att driva sina SCADA-system. Kommunikationshastigheterna kan förbättras genom att utföra vissa operationer under lågtrafik. Till exempel utförs stora datadumpningar ofta strax efter midnatt. Dessutom kan förbehandling av data förbättra datakvaliteten och öka genomströmningshastigheterna.
Strömförsörjning
Växelström används vanligtvis för att försörja brytare och vissa kort. Funktioner som kräver likström är beroende av en växelströms- till likströmsomvandlare eller batteri. I vissa tillämpningar används växelström enbart för att ladda en batteribank, och batterierna levererar likström till alla kontroller och kort. Fördelarna med denna typ av system är stabila likspänningar och förmågan att fungera även vid korta avbrott i växelströmmen. På extremt avlägsna platser där det inte finns tillgång till elnätet måste enheterna kunna fungera på batterier, solenergi eller en kombination av dessa.
Analoga kontra digitala in- och utgångar
Analoga ingångar består vanligtvis av elektriska strömmar och spänningar som använder minimi- till maximivärden för att övervaka variabler. Till exempel kan en ström som varierar från 0 mA till 1 mA användas för att representera vattentanknivåer som varierar från tom till full. Ett strömvärde på 0,7 mA skulle alltså indikera att vattentanken är 70 procent full. Analoga utgångar kan användas för att styra enheter med variabla utgångar, t.ex. banddiagram.
Digitala ingångar används för att indikera status för t.ex. en strömbrytare, en brytare, en ventilposition eller ett larm. Digitala utgångar används för att styra alla enheter som har två tillstånd, till exempel en strömbrytare. De kan också användas för att styra andra enheter genom reläer eller transistorer.
Mjukvara
Moderna enheter innehåller ofta mjukvara som gör det möjligt för dem att fungera på ett autonomt sätt. I vissa fall är detta kritiskt eftersom vissa funktioner måste utföras även när kommunikationen har gått förlorad. En brytare på en högspänningsledning måste till exempel kunna avbryta ett fel omedelbart utan SCADA-assistans. Samma sak kan sägas om detektering av giftiga gaser, brand och rök.