Qu'est-ce qu'une unité de terminal distant (RTU) ?

RTU signifie unité terminale distante. Un RTU est un dispositif de contrôle généralement installé dans un emplacement distant dans le cadre d'un grand système. L'objectif principal d'une RTU est de surveiller et de contrôler les appareils de terrain, tels que les vannes, les actionneurs, les capteurs, etc. Les RTU sont des composants essentiels des systèmes de contrôle de supervision et d'acquisition de données (SCADA), établissant des interfaces entre le contrôle SCADA et les processus physiques.

Figure 1. L'ACE3600 est un RTU populaire de Motorola. Image utilisée avec l'aimable autorisation de EBIPAX

Les RTU sont parfois classés à tort comme des automates programmables (PLC) en raison de leurs similitudes et de la domination de ces derniers dans le domaine de l'automatisation industrielle. Il existe cependant plusieurs différences techniques entre elles, ainsi que différentes applications pour lesquelles l'une est mieux adaptée que l'autre.

L'histoire des RTU est étroitement liée à l'histoire du SCADA. Les premiers systèmes SCADA sont apparus dans les centrales électriques dans les années 1950. Le défi à l'époque était de collecter les données des sous-stations interconnectées et de les envoyer à la salle de contrôle principale. Ceci a été réalisé grâce aux premières applications de télémétrie, essentiellement, les premières RTU.

Plus tard, dans les années 1960 et 1970, avec les progrès de l'informatique, il est devenu possible de mettre en œuvre les premiers systèmes SCADA et RTU basés sur l'électronique. L'instrumentation a été installée à des distances plus longues qu'auparavant, et les RTU offraient la possibilité d'acquérir de plus grands volumes de données et d'effectuer certaines fonctions de contrôle de base.

La version moderne du RTU a été introduite dans les années 1980 et développée tout au long des années 1990. Le RTU était désormais basé sur un microprocesseur et capable d'exécuter une logique plus avancée, similaire aux API. De nouveaux protocoles de communication ont été introduits, permettant d'échanger encore plus d'informations de manière fiable. RS-232, RS-482 et plus tard Ethernet sont parmi les protocoles les plus largement utilisés. Les RTU contemporaines sont livrées avec plus de fonctionnalités et de fonctionnalités.

Composants RTU

Une RTU se compose d'un panneau matériel sur lequel un ou plusieurs modules d'entrée/sortie (E/S) sont installés. Les composants les plus importants d'une RTU sont l'unité centrale de traitement (CPU), l'alimentation, le port de communication et les E/S physiques. Nous passerons en revue ces composants plus en détail par la suite.

Figure 2. Une structure matérielle RTU typique. Image utilisée avec l'aimable autorisation de ResearchGate

Unité centrale de traitement (CPU)

La CPU peut consister en une ou plusieurs cartes de circuits complexes qui exécutent un traitement de fonction centrale. Les RTU modernes utilisent des microprocesseurs 32 bits. La CPU utilise un temporisateur de chien de garde pour valider que l'exécution du cycle se fait correctement. Le module CPU peut également être équipé de ports de communication Ethernet. Certaines RTU sont livrées avec deux processeurs, auquel cas elles sont configurées en tant que principale et de sauvegarde, fournissant une redondance à l'appareil.

De nombreuses RTU peuvent être programmées à l'aide de langages et d'une syntaxe similaires aux API, tels que la logique à relais et le texte structuré. D'autres peuvent nécessiter un codage plus complexe à l'aide de C# ou d'autres langages. D'autre part, certaines RTU dans des applications simples peuvent être programmées à l'aide d'interfaces Web.

Alimentation

Les RTU sont normalement alimentées en continu par une ligne principale. Cependant, les emplacements distants où les RTU peuvent être installées sont également généralement fournis avec des modules de batterie de secours. Cela peut aider à assurer un fonctionnement ininterrompu pendant un certain temps. Le type de batterie le plus couramment utilisé est le plomb-acide, bien que les batteries au lithium aient gagné en popularité plus récemment.

Ports de communication

Chaque RTU a besoin d'un moyen de communiquer vers l'extérieur avec la station SCADA client (ou maître). Pour ce faire, ils sont équipés d'au moins un port de communication. Les RTU prennent en charge de nombreux protocoles de communication, notamment Ethernet, RS-232 et Modbus. Certaines des topologies les plus courantes prises en charge dans les réseaux RTU et SCADA sont en anneau, en série, en étoile, etc.

E/S physiques

Les RTU prennent en charge les quatre modules d'E/S les plus courants :entrée numérique, sortie numérique, entrée analogique et sortie analogique. Les modules d'entrées numériques capturent les signaux d'état et d'alarme provenant des appareils de terrain. Une sortie numérique est nécessaire pour envoyer des signaux et des commandes aux appareils de terrain. Les entrées et sorties analogiques fonctionnent avec un courant ou une tension variable, normalement dans les plages 0-1 mA ou 0-10 V, respectivement.

Maintenant que nous comprenons le fonctionnement des RTU et leurs composants, examinons brièvement comment ils s'intègrent dans les systèmes SCADA.

RTU dans les systèmes SCADA

Une architecture SCADA complète comprend différents types d'appareils de terrain. Ces appareils peuvent être connectés à une ou plusieurs RTU dans le système et transmettre des données sur les événements physiques. Il existe une grande variété d'appareils de terrain disponibles sur le marché aujourd'hui, compte tenu du nombre de systèmes SCADA différents.

Figure 3 . Un exemple de débitmètre et de capteur sans fil connectés à une RTU. Image utilisée avec l'aimable autorisation de Systèmes Bentek

Certains des appareils les plus courants sont les capteurs de proximité, les capteurs de température, les débitmètres, les compteurs de niveau (pour les liquides), les capteurs sans fil, etc. Le rôle d'une RTU est de compiler les informations fournies par ces appareils de terrain et de les communiquer au contrôle SCADA central.

Les RTU sont des dispositifs importants dans SCADA, en particulier sur de longues distances. Ils s'intègrent facilement dans les systèmes de contrôle et sont très appréciés pour la surveillance à distance des conditions, telles que les niveaux de fluide. Dans le prochain article, nous approfondirons les différences entre les RTU et les automates.