PLC's vs RTU's: Belangrijkste verschillen en markttrends

De convergentie tussen programmeerbare logische controllers (PLC's) en remote terminal units (RTU's) is redelijk nieuw. In termen van de geïnstalleerde basis, hebben PLC's RTU's al lang overholt en domineren de markt al decennia, praktisch commoditeiten geworden.

Gedreven door deze groei, hebben veel leveranciers PLC-functies verbeterd en in sommige gevallen geprobeerd in de RTU-markt in te breken door vergelijkbare RTU-achtige functies voor PLC's te ontwikkelen. Dit gebeurt tot op het punt dat sommige PLC's als RTU's worden vermarkt.

Aan de andere kant, de oorsprong en geschiedenis achter elk apparaat zijn anders. Voor hun deel, hebben RTU's nauwgevolgd meegetrokken met de evolutie van SCADA-systemen, waarvan ze essentiële componenten zijn.

SCADA's en RTU's werden voor het eerst geïntroduceerd in de telecommunicatie-industrie, later in elektriciteitscentrales in de jaren 1950. Het probleem dat ze probeerden op te lossen was de communicatie van data van veldinstrumenten over zeer lange afstanden.

PLC's kwamen later op de scene, in de vroege jaren 1970. PLC's wurden pas mogelijk toen compacte personal computing en microprocessoren een bepaald stadium bereikten, waar het haalbaar was om massaal te produceren. PLC's gingen direct in de industriële productiewereld, waar ze complexe, onbuigbare schakelingen bestaande uit talloze relais vervingen door een compact apparaat dat gemakkelijker op de productievloeren past. De automobielfabricagesector was onder de eersten die baat hadden bij de introductie van PLC's.

Wat is een PLC?

PLC's zijn essentieel computers ontworpen voor de automatisering van industriële processen. Een PLC bestaat uit een centrale verwerkingseenheid (CPU) en in- en uitgangen. De CPU is verantwoordelijk voor het uitvoeren van het door de gebruiker geïnstalleerde programma. Verschillende typen modules kunnen typisch geïntegreerd worden met een PLC: digitale en analoge in- en uitgangen, netwerkcommunicatie, protocoladapters, busuitbreidingen, onder andere.

Verschillende programmeertalen kunnen worden gebruikt om instructies voor PLC's te coderen, de meest populaire zijn ladderdiagram en gestructureerde tekst. Een ladderdiagram, soms ladderlogica genoemd, is een visuele programmeertaal die het openen en sluiten van contacten en relais naboots. Gestructureerde tekst gebruikt een syntax vergelijkbaar met C-gebaseerde talen. Het staat meer complexe instructies toe dan ladder; dus wordt het doorgaans gebruikt in complexere controle-applicaties.

Elke PLC werkt door cyclisch drie basistaken in volgorde uit te voeren: inlezen inputs, programma uitvoeren, en uitgangen schrijven.

Aan het begin van elke cyclus moet de PLC de status van alle fysieke inputs die met het verbonden zijn bijwerken, zodat de juiste staat gebruikt wordt. Dan wordt het vooraf geladen programma uitgevoerd, doorlopend hoofdroutines en subroutines. Ten slotte worden de fysieke uitgangen bijgewerkt op basis van de resultaten van de programma-uitvoering. Dit wordt elke PLC-cyclus gedaan, en cyclus-tijd is een belangrijke metriek die programmeurs frequent proberen te optimaliseren voor verhoogde systeemprestaties.

Wat is een RTU?

RTU's zijn microprocessor-gebaseerde controle-eenheden ontworpen om veldapparaten te monitoren en te controleren. Ze worden primair gebruikt in SCADA-systemen, bewijzend de interface tussen de SCADA-controle en de fysieke processen en hun sensoren en instrumentatie. Vergelijkbaar met PLC's, bestaan RTU's ook uit CPU en in- en uitgangmodules, alsook communicatie- en protocolvertalingsopties.

Het programmeren van RTU's is doorgaans veel eenvoudiger dan het programmeren van PLC's. Meeste RTU's worden geconfigureerd via een webinterface, en niet veel meer dan die configuratie wordt uitgehoofd. Hoewel moderne RTU's compatibel zijn, zijn de meeste niet bedoeld of ondersteunen geen regellussen en complexe logica. Cyclus-tijden zijn extreem snel, typisch in de 1-milliseconde bereik.

Vergelijking van PLC's en RTU's

Beginnend met de programmeerbaarheid, kan dit gezien worden als voordeel of nadeel afhankelijk van de situatie. RTU's, met hun eenvoudige interface, kunnen als gebruiksvriendelijker worden beschouwd. Aan de andere kant, is deze dezelfde interface onbuigbaar voor een complex controlesysteem en soms incompatibel met de applicatie.

RTU's zijn doorgaans groter dan PLC's. Een reden hiervoor is de toegevoegde functies die de duurzaamheid en robuustheid van het apparaat vergroten, wat meer ruimte inneemt. De meest prominente van dergelijke functies is de behuizing, die nodig is om harde omgevingsomstandigheden te weerstaan. PLC's zijn compacter deels omdat ze bedoeld zijn voor industrieën en fabrieken waar beschikbare ruimte normaal niet overvloedig is.

RTU's zijn gemiddeld duurder dan PLC's vanwege de grootte en uithoudingsvereisten. Dit is echter normaal geen beslissende factor bij het kiezen van een type apparaat. Met PLC's gebouwd voor industriële omgevingen en RTU's voor lange-afstand buitensystemen, gaan kostenoverwegingen samen met de schaal van het project.

Doorgaans zijn RTU's beter geschikt voor remote monitoring, zoals nutsbedrijven en landbouwindustrie. Terwijl PLC's in grote mate in alle industrieën gebruikt worden, en waarschijnlijk niet snel zullen worden vervangen. Hoewel beide apparaten enkele gelijkenissen hebben, worden ze op verschillende manieren gebruikt.

Gebruik jij meer RTU's of PLC's in je werk? Waarom?