Para el sistema
SCADA el uso de un tipo determinado de unidad remota responde a las necesidades
e importancia del proceso a supervisar y/o controlar, en consecuencia de los elementos constitutivos del sistema
se describen a continuación las unidades remotas: RTUs y PLC como elementos de suma importancia en la supervisión
y/o control de las variables de un proceso determinado.
UNIDADES TERMINALES
REMOTAS (RTUs)
El concepto de RTU se muestra a continuación:
La arquitectura de la
unidad terminal remota consta típicamente de:
- Módulo
de Entrada
- Módulo
de Control
- Módulo
de Procesamiento de Información (CPU)
- Módulo
de Comunicaciones
- Módulo
de Sincronización de Tiempo (GPS)
“Unidad terminal remota”, o RTU, es un término que ha sido usado en los sistemas de adquisición de datos y control supervisorio durante más de 20 años. Este término no concuerda tan bien con su significado funcional y se han realizado muchos intentos para desarrollar un título más descriptivo, sin embargo, a lo largo de estas líneas se mantendrá esta designación la cual describe una “caja negra” a través de la cual se adquiere la data (analógica y/o digital) de un proceso remoto.
Una unidad terminal remota tiene la capacidad de
monitorear un número de entradas/salidas (I/O) relacionadas con un proceso,
analizar y mantener datos en tiempo real, ejecutar algoritmos de control
programados por el usuario, comunicarse con la estación maestra y en algunos
casos, con otras remotas.
La RTU realiza una exploración periódica de las
variables del proceso y, a través de un módulo de comunicación permite el
intercambio de dicha información con una estación maestra (MTU) ubicada en una
sala de control central, utilizando diversos medios de comunicación: línea
telefónica, UHF/VHF, microondas, satélite, fibra óptica u otro medio, a través
de puertos auxiliares con otras remotas y/o terminales portátiles. El protocolo
de comunicación, estructura del mensaje y técnicas de corrección de errores son
propias de cada fabricante.
La tecnología de estado sólido ha revolucionado el
diseño electrónico de las RTUs en los últimos años, extendiéndose al uso de
unidades microprocesadoras equipadas con memoria tipo de solo lectura y borrada
electrónicamente (Electronic Erase Programmable Read Only Memory, EEPROM) y del
tipo de Acceso Directo (Random Acces Memory, RAM) respaldada con batería de
litio para salvaguardar la programación en caso de fallas eléctricas e
incorporándoles una interfaz humano-máquina (HMI, Human Machine Interace),
capacidades de comunicación con sistemas de medición, transductores,
controladores lógicos programables (PLC), etc.
La CPU es la unidad controladora de todas las
funciones de la unidad terminal remota, ya que dirige todas las transferencias
de data entre los registros y las localidades de memoria, y controla las
interrupciones de la interfaz de comunicación la cual envía la data de la RTU a
la MTU. EL microprocesador de la RTU contiene una serie de registros destinados
a almacenamiento temporal de instrucciones, direcciones de memoria y/o
resultados de ciertas operaciones.
Esta unidad central de procesamiento es la encargada,
como su nombre lo indica, de procesar la información adquirida del campo o
transmitida por la MTU, con la finalidad de ejecutar la tarea correspondiente,
bien sea una acción de control o de comunicación.
Las funciones de procesamiento de datos de la RTU se
conocen en una secuencia determinada por el software de la misma. Los datos e
instrucciones se almacenan en módulos de memoria RAM y/o ROM y las
instrucciones del programa son secuenciadas por un reloj de tiempo real.
Una RTU cuenta con módulos de entradas/salidas los
cuales son conectados al sistema de instrumentación y control local. Los
módulos de entrada tienen como función adquirir la información suministrada por
la instrumentación de campo y el sistema de control local y, acondicionarla a
los niveles de operación adecuados.
Los módulos de salida tienen como función dar al
proceso las señales de control, digitales o analógicas, provenientes del
sistema SCADA. Las mismas siguen el proceso inverso que en el módulo de
entrada, ya que de formato binario
deben ser transformadas a los niveles adecuados de campo para las señales
discretas y en un valor proporcional a la acción de control en señales de
control analógico.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES (PLC)
Los controladores lógicos programables (PLC) están
definidos por la “National Equipment Manufacturer´s Asociation, (NEMA)” como:
Esta definición puede ser mejorada al incluir la capacidad
de control analógico, así como también la comunicación con dispositivos
remotos.
PLC General Electric.
Las funciones de un PLC pueden
resumirse como:
·
Control de secuencias
lógicas, temporización y conteo.
·
Control analógico.
·
Operaciones aritméticas.
·
Manejo de información.
·
Interfaz de datos entre los
equipos instrumentación y el sistema
supervisorio.
Inicialmente, debido a los costos de desarrollo y
relativamente alto costo de los semiconductores, los costos de instalación de
los PLC comparados a los sistemas de relé equivalentes eran considerablemente
elevados. Pero, debido al rápido
desarrollo en la industria de semiconductores y desarrollo de memorias de
estado sólido, y circuitos LSI, que están disponibles a precios extremadamente
bajos, los precios de los PLC tienen un continuo declive.
En 1978 el costo inicial de instalación de un
controlador programable fue el mismo
costo de instalación que el de un sistema de relé equivalente.
Existe la tendencia a confundir los PLC con
computadores, minicomputadores, controladores programables de proceso que se
usan para el control de posiciones.
Existen diferentes modelos de PLC de acuerdo a cada
fabricante, pero la diferencia esencial, radica en los niveles de capacidad y
complejidad.
La Arquitectura de los PLC
consta típicamente de:
A.
El CPU,
B.
La Memoria,
C.
La Fuente de Poder,
D.
El Sistema de Entradas /
Salidas y
E.
Los Dispositivos de
Programación.
Los PLC´s generalmente permiten varias opciones en
cuanto al tipo de lenguaje de programación, bien sea diagrama en escalera,
lógica booleana o secuencia de instrucciones.
Los PLC´s con interfaces de comunicación conectados a
un computador central pueden redimensionar el concepto que relaciona a un PLC y
un sistema microcomputarizado central como una RTU a un sistema de adquisición
de datos. Si las secuencias y el control están establecidas dentro del PLC
entonces la comunicación directa entre la estación maestra y el PLC es posible.
Como consecuencia, los PLC pueden operar como RTUs, de modo tal de eliminar la
necesidad de un equipo electrónico adicional con los elementos para la
instalación del mismo.
Una reciente tendencia en la industria ha sido la de
diseñar y construir unidades terminales remotas (RTUs) más ¨inteligentes¨ y con
más capacidad de control local; y la tendencia convergente de evolución de los
PLCs ha sido también la de mejorar la ¨inteligencia¨ y capacidad de
comunicación hasta el punto donde las dos tecnologías se solapan. Esta
evolución tecnológica da mayor flexibilidad en la ingeniería de diseño para
seleccionar opciones sobre la base de los requerimientos en consideración.
Adicionalmente, un PLC puede ser conectado a una RTU a
través del cableado de señales analógicas y digitales desde el sistema de
control e instrumentación o a través de un puerto serial de transmisión de
datos, o el PLC puede ser comunicado directamente con la estación maestra. El
protocolo de comunicación entre la MTU o RTU y el PLC es una importante
consideración cuando se determina la configuración definitiva del sistema
durante la fase conceptual y básica del proyecto de ingeniería.
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