Unités terminales distantes (UTR) : composants clés des systèmes SCADA

UTR signifie unité terminale distante. Une UTR est un dispositif de contrôle généralement installé dans un emplacement distant dans le cadre d'un grand système. Le principal objectif d'une UTR est de surveiller et contrôler des dispositifs de terrain, tels que vannes, actionneurs, capteurs, et plus encore. Les UTR sont des composants essentiels des systèmes de contrôle de surveillance et d'acquisition de données (SCADA), établissant des interfaces entre le contrôle SCADA et les processus physiques.

Les UTR sont parfois mal classées comme automates programmables industriels (API) en raison de leurs similarités et de la domination de ces derniers dans le domaine de l'automatisation industrielle. Il existe cependant plusieurs différences techniques entre eux, ainsi que différentes applications pour lesquelles l'un est mieux adapté que l'autre.

L'histoire des UTR est étroitement liée à l'histoire des SCADA. Les premiers systèmes SCADA ont vu le jour dans les centrales de production d'énergie dans les années 1950. Le défi à l'époque était de collecter des données depuis des sous-stations interconnectées et de les envoyer vers la salle de contrôle principale. Cela a été réalisé grâce aux premières applications de télémétrie, essentiellement les premières UTR.

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

La version moderne de l'UTR a été introduite dans les années 1980 et développée tout au long des années 1990. L'UTR était désormais basée sur 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 certains des protocoles les plus largement utilisés. Les UTR contemporaines offrent plus de fonctionnalités et de caractéristiques.

Composants d'une UTR

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

Unité centrale de traitement (CPU)

Le CPU peut se composer d'une ou plusieurs cartes de circuits complexes qui exécutent le traitement des fonctions centrales. Les UTR modernes utilisent des microprocesseurs 32 bits. Le CPU utilise un chien de garde (watchdog timer) pour valider que l'exécution du cycle est effectuée correctement. Le module CPU peut également être équipé de ports de communication Ethernet. Certaines UTR sont équipées de doubles CPU, auquel cas ils sont configurés en principal et secours, offrant une redondance au dispositif.

De nombreuses UTR peuvent être programmées en utilisant des langages et une syntaxe similaires aux API, tels que le langage à contacts et le texte structuré. D'autres pourraient nécessiter un codage plus complexe en utilisant C# ou d'autres langages. D'un autre côté, certaines UTR dans des applications simples peuvent être programmées via des interfaces web.

Alimentation

Les UTR sont normalement alimentées en continu depuis une ligne principale. Cependant, les emplacements distants où les UTR peuvent être installées sont également généralement pourvus de modules de batterie de secours. Cela peut aider à assurer un fonctionnement ininterrompu pendant une certaine période. Le type de batterie le plus courant est le plomb-acide, bien que les batteries lithium aient gagné en popularité plus récemment.

Ports de communication

Chaque UTR a besoin d'un moyen de communiquer vers l'extérieur avec la station SCADA cliente (ou maître). Pour y parvenir, elles sont équipées d'au moins un port de communication. Les UTR 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 UTR et SCADA sont l'anneau, la série, l'étoile, etc.

E/S physiques

Les UTR prennent en charge les quatre modules E/S les plus courants : entrée numérique, sortie numérique, entrée analogique et sortie analogique. Les modules d'entrée numérique capturent les signaux d'état et d'alarme provenant des dispositifs de terrain. La sortie numérique est nécessaire pour envoyer des signaux et des commandes aux dispositifs 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 comment fonctionnent les UTR et leurs composants, examinons brièvement comment elles s'intègrent dans les systèmes SCADA.

Les UTR dans les systèmes SCADA

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

Parmi les dispositifs les plus courants figurent les capteurs de proximité, capteurs de température, débitmètres, mètres de niveau (pour liquides), capteurs sans fil, et plus encore. Le rôle d'une UTR est de compiler les informations fournies par ces dispositifs de terrain et de les communiquer au contrôle SCADA central.

Les UTR sont des dispositifs importants dans SCADA, surtout sur de longues distances. Elles s'intègrent facilement dans les systèmes de contrôle et sont populaires pour la surveillance à distance de conditions, telles que les niveaux de fluides. Dans le prochain article, nous approfondirons les différences entre UTR et API.