Definición y conceptos básicos de las unidades terminales remotas

Una unidad terminal remota (RTU) es un dispositivo electrónico controlado por microprocesador que sirve de interfaz de equipos, aportando datos a los sistemas de control distribuido o a los sistemas de supervisión, control y adquisición de datos (SCADA). Las RTU transmiten datos de telemetría al sistema maestro y utilizan los datos del sistema de supervisión principal para controlar los dispositivos conectados. En los campos de la automatización industrial y la monitorización remota, las RTU desempeñan un papel crucial, sobre todo en aplicaciones que requieren adquisición y control de datos a distancia.

Las RTU también pueden describirse como unidades remotas de telemetría o unidades remotas de telecontrol, y su función principal es conectar los dispositivos de campo con los sistemas de control central, lo que permite la transmisión bidireccional de datos y la ejecución de órdenes de control.

Arquitectura RTU

Las unidades terminales remotas pueden supervisar datos analógicos y digitales sobre el terreno y transmitirlos a la estación central de supervisión. Un sistema RTU típico incluye los siguientes componentes clave:

Componentes de hardware

• Tarjeta de Unidad Central de Proceso: Responsable del procesamiento de datos y la ejecución de comandos
• Tarjeta de interfaz de comunicación: Permite la comunicación con los sistemas de control central
• Tarjeta de entrada analógica (AI): Recoge magnitudes físicas que cambian continuamente, como la temperatura, la presión y el caudal
• Tarjeta de entrada digital (DI): Supervisa los estados de los interruptores, como las posiciones de las válvulas y el estado de los disyuntores.
• Tarjeta de salida digital o de control (DO/CO): Ejecuta órdenes de control, como la conmutación de equipos.
• Tarjeta de salida analógica (AO): Proporciona señales de control variables

Fuente de alimentación

Las RTU están equipadas con fuentes de alimentación que convierten la corriente alterna en los distintos voltajes requeridos por las CPU y las tarjetas de interfaz. En aplicaciones críticas, las RTU suelen incluir baterías de reserva y circuitos de carga para garantizar un funcionamiento normal durante las interrupciones de la red eléctrica.

Funciones clave de las RTU

Capacidad de adquisición de datos

• Entradas digitales: Obtienen información del mundo real que puede representarse mediante dos estados, como el estado de encendido/apagado de los equipos y las condiciones de alarma.
• Entradas analógicas: Monitoriza diversas señales analógicas, como lazos de corriente de 4-20 mA y tensión de 0-10 V, convirtiendo las magnitudes físicas en unidades adecuadas.

Funciones de salida de control

• Salidas digitales: Conmutación de equipos de campo de control a través de relés
• Salidas analógicas: Proporcionan entradas variables para controlar dispositivos que requieren un ajuste continuo

Sistema y control lógico

Las RTU modernas pueden ejecutar programas sencillos sin requerir la intervención del sistema principal, lo que no sólo simplifica la implantación del sistema, sino que también proporciona redundancia para la seguridad. Por ejemplo, una RTU de un sistema de gestión de una planta de tratamiento de aguas puede suspender el control automático en modo de mantenimiento para evitar daños en los equipos o lesiones del personal causados por operaciones accidentales.

Capacidades de comunicación

Las RTUs necesitan comunicarse con múltiples sistemas, incluyendo estaciones de trabajo maestras y Dispositivos Electrónicos Inteligentes (IEDs). La comunicación puede realizarse a través de varias redes:

• Comunicación serie: Como RS232, RS485, RS422
• Comunicación Ethernet: Adecuada para escenarios que requieren un mayor ancho de banda
• Comunicación inalámbrica: Apropiada para largas distancias o situaciones en las que la instalación por cable es difícil

Las RTU admiten varios protocolos de comunicación, como Modbus, protocolos de la serie IEC 60870, DNP3 e IEC 61850, para lograr la interoperabilidad con dispositivos de terceros.

Modos de comunicación

• Modo de sondeo: La estación maestra consulta periódicamente los datos de los dispositivos esclavos
• Informes activos: Cuando los cambios de datos superan los umbrales preestablecidos, los dispositivos esclavos informan de forma proactiva
• Sincronización periódica: Intercambio completo de datos a intervalos regulares para garantizar la sincronización de la información.

Características del terminal de telemetría SeRTU200

La empresa Key-IoT SeRTU200 como ejemplo, se trata de un terminal de telemetría multifuncional que integra la recogida de datos con diversas capacidades de comunicación:

Productos

La serie SeRTU200 es un terminal de telemetría multifuncional que integra funciones de comunicación 4G/NB-IoT, LoRa y GPS, equipado con ricas interfaces de control de adquisición que incluyen RS232, RS485, Ethernet, entrada analógica, entrada digital y funciones de relé. El producto presenta un diseño fácil de usar y una rica funcionalidad, capaz de lograr una recopilación de datos automática continua a largo plazo en diversos entornos con informes automáticos en tiempo real.

Características principales

• Instalación sin cables, configuración de red flexible, plug-and-play
• Capacidad de adquisición de imágenes multicanal
• Consulta remota de datos locales
• Compatibilidad con la configuración y actualización del puerto serie local
• Consulta a distancia de la pluviometría actual, el nivel del agua, el caudal, la calidad del agua y otros datos
• Funcionalidad tres en uno: control de imágenes + recopilación de datos de conservación del agua + transmisión de comunicación inalámbrica
• Soporte para la recogida de precipitaciones, activación de alertas, almacenamiento local, informes programados y otras funciones.
• Soporte para gestión remota, actualizaciones y configuración a través de plataformas en la nube

Especificaciones de hardware

• SPI Flash: 16 MB
• Puertos serie industriales: 2 puertos RS232, 2 puertos RS485
• Compatibilidad con RTC y funciones de vigilancia por hardware
• Protección de puesta a tierra: Terminal de protección de puesta a tierra con tornillo M4
• Gigabit Ethernet: 1 puerto Gigabit Ethernet
• Módulo 4G: Interfaz PCIE, señal USB2.0

Configuración de la interfaz

• Interfaz de entrada analógica de 4 canales (AD de 12 bits, admite entrada de señal de corriente de 4-20 mA, entrada de señal de tensión de 0-5 V opcional)
• Interfaz de entrada digital de 2 canales (optoaislada)
• Interfaz de salida de relé de 2 canales
  • Tensión máxima de conmutación: 30VDC/220VAC
  • Corriente de conmutación máxima: 4 A
  • Potencia máxima de conmutación: 120 W/880 VA

Comparación entre las RTU y otros sistemas de control

La funcionalidad de las RTU se solapa cada vez más con la de los controladores lógicos programables (PLC) y los sistemas de control distribuido (DCS), pero sigue habiendo algunas diferencias:

• Ámbito de aplicación: Las RTU son más adecuadas para sistemas de larga distancia, especialmente escenarios que requieren comunicación inalámbrica; los PLC son más aplicables a sistemas de corta distancia, como fábricas y líneas de producción.
• Herramientas de programación: Los PLC utilizan principalmente herramientas de programación basadas en la norma IEC 61131, mientras que las RTU suelen emplear herramientas de programación propias
• Capacidades de comunicación: Las RTU suelen poseer mayores capacidades de comunicación remota y compatibilidad con protocolos

Cabe destacar que, con los avances tecnológicos, muchos fabricantes ofrecen ahora RTU con sencillas interfaces gráficas de usuario, lo que permite a los usuarios planificar fácilmente sus instalaciones, mientras que algunas aplicaciones también han integrado la funcionalidad de registrador de datos.

Escenarios de aplicación de RTU

Las unidades terminales remotas tienen amplias aplicaciones en múltiples ámbitos:

• Vigilancia hidrológica y de la conservación del agua: Como la pluviometría, el nivel del agua, el control del caudal de agua y la alerta temprana.
• Vigilancia medioambiental: Control de la calidad del aire, el ruido, las radiaciones y otros parámetros medioambientales.
• Sistemas de energía: Automatización de subestaciones y supervisión de redes de distribución
• Oleoductos y gasoductos: Control de presión y caudal, detección de fugas en oleoductos de larga distancia
• Riego agrícola: Supervisión y control a distancia de sistemas de riego automatizados
• Instalaciones municipales: Control del alumbrado público, supervisión de estaciones de bombeo de drenaje y gestión de otras infraestructuras urbanas.

Tomando como ejemplo la SeRTU200, resulta especialmente adecuada para la vigilancia del entorno ecológico y los escenarios de vigilancia de fuentes de contaminación, logrando funciones integrales como adquisición, almacenamiento, visualización, control, alarma y transmisión de datos.