O que é uma Unidade Terminal Remota (UTR)?

RTU significa unidade terminal remota. Uma RTU é um dispositivo de controle normalmente instalado em um local remoto como parte de um grande sistema. O objetivo principal de uma RTU é monitorar e controlar dispositivos de campo, como válvulas, atuadores, sensores e muito mais. As UTRs são componentes essenciais dos sistemas de controle supervisório e aquisição de dados (SCADA), estabelecendo interfaces entre o controle SCADA e os processos físicos.

Figura 1. O ACE3600 é uma RTU popular da Motorola. Imagem usada cortesia de EBIPAX

RTUs às vezes são classificados erroneamente como controladores lógicos programáveis ​​(PLCs) devido às suas semelhanças e ao domínio deste último no campo da automação industrial. Existem, no entanto, várias diferenças técnicas entre eles, bem como diferentes aplicações para as quais um é mais adequado do que o outro.

A história das UTRs está intimamente ligada à história do SCADA. Os primeiros sistemas SCADA foram originados em usinas de geração de energia na década de 1950. O desafio na época era coletar dados de subestações interligadas e enviá-los para a sala de controle principal. Isso foi conseguido graças às primeiras aplicações de telemetria, essencialmente, as primeiras UTRs.

Posteriormente, nas décadas de 1960 e 1970, com os avanços da informática, foi possível implementar os primeiros sistemas SCADA e RTU baseados em eletrônica. A instrumentação foi instalada em distâncias maiores do que antes, e as RTUs ofereciam a capacidade de adquirir grandes volumes de dados e realizar algumas funções básicas de controle.

A versão moderna da RTU foi introduzida na década de 1980 e desenvolvida ao longo da década de 1990. A RTU agora era baseada em microprocessador e capaz de executar lógicas mais avançadas, semelhantes aos CLPs. Novos protocolos de comunicação foram introduzidos, permitindo que ainda mais informações sejam trocadas de forma confiável. RS-232, RS-482 e Ethernet posterior são alguns dos protocolos mais amplamente usados. As UTRs contemporâneas vêm com mais recursos e funcionalidades.

Componentes RTU

Uma RTU consiste em um painel de hardware onde um ou mais módulos de entrada / saída (E / S) estão instalados. Os componentes mais importantes de uma RTU são a unidade de processamento central (CPU), fonte de alimentação, porta de comunicação e E / S física. Revisaremos esses componentes com mais detalhes a seguir.

Figura 2. Uma estrutura de hardware RTU típica. Imagem usada cortesia de ResearchGate

Unidade Central de Processamento (CPU)

A CPU pode consistir em uma ou mais placas de circuito complexas que executam o processamento da função central. As UTRs modernas usam microprocessadores de 32 bits. A UCP faz uso de um watchdog timer para validar se a execução do ciclo foi feita corretamente. O módulo CPU também pode ser equipado com portas de comunicação Ethernet. Algumas UTRs vêm com CPUs duplas, nesse caso, elas são configuradas como primária e backup, fornecendo redundância ao dispositivo.

Muitas RTUs podem ser programadas usando linguagens e sintaxe semelhantes aos PLCs, como lógica ladder e texto estruturado. Outros podem exigir uma codificação mais complexa usando C # ou outras linguagens. Por outro lado, algumas UTRs em aplicações simples podem ser programadas usando interfaces da web.

Fonte de alimentação

As RTUs são normalmente fornecidas com alimentação contínua de uma linha principal. No entanto, os locais remotos onde os RTUs podem ser instalados também são normalmente fornecidos com módulos de bateria de backup. Isso pode ajudar a garantir uma operação ininterrupta por um período de tempo. O tipo mais comum de bateria usado é o chumbo-ácido, embora as baterias de lítio tenham ganhado popularidade mais recentemente.

Portas de comunicação

Cada RTU precisa de uma forma de se comunicar com o exterior com a estação SCADA cliente (ou master). Para isso, estão equipados com pelo menos uma porta de comunicação. RTUs suportam muitos protocolos de comunicação, incluindo Ethernet, RS-232 e Modbus. Algumas das topologias mais comuns suportadas em redes RTU e SCADA são anel, série, estrela, etc.

E / S física

As RTUs suportam os quatro módulos de E / S mais comuns:entrada digital, saída digital, entrada analógica e saída analógica. Os módulos de entrada digital capturam o status e os sinais de alarme provenientes dos dispositivos de campo. A saída digital é necessária para enviar sinais e comandos aos dispositivos de campo. As entradas e saídas analógicas funcionam com corrente ou tensão variável, normalmente nas faixas de 0-1 mA ou 0-10 V, respectivamente.

Agora que entendemos como as RTUs funcionam e seus componentes, vamos dar uma olhada rápida em como elas se encaixam nos sistemas SCADA.

RTUs em Sistemas SCADA

Uma arquitetura SCADA completa inclui diferentes tipos de dispositivos de campo. Esses dispositivos podem ser conectados a uma ou mais UTRs no sistema e transmitir dados sobre eventos físicos. Atualmente, existe uma grande variedade de dispositivos de campo disponíveis no mercado, considerando o número de diferentes sistemas SCADA.

Figura 3 . Um exemplo de medidor de fluxo e sensor sem fio conectado a uma RTU. Imagem usada cortesia de Sistemas Bentek

Alguns dos dispositivos mais comuns são sensores de proximidade, sensores de temperatura, medidores de fluxo, medidores de nível (para líquidos), sensores sem fio e muito mais. A função de uma RTU é compilar as informações fornecidas por esses dispositivos de campo e comunicá-las ao controle SCADA central.

RTUs são dispositivos importantes no SCADA, especialmente em longas distâncias. Eles se integram facilmente aos sistemas de controle e são populares para monitorar condições remotamente, como níveis de fluido. No próximo artigo, iremos nos aprofundar nas diferenças entre RTUs e PLCs.