De verschillen tussen PLC's en RTU's

De convergentie tussen programmeerbare logische controllers (PLC's) en remote terminal units (RTU's) is relatief nieuw. Wat betreft de geïnstalleerde basis, hebben PLC's RTU's al lang ingehaald en domineren ze de markt al tientallen jaren en zijn ze praktisch handelswaar geworden.

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

Aan de andere kant is de oorsprong en geschiedenis achter elk apparaat anders. Van hun kant hebben RTU's de evolutie van SCADA-systemen, waarvan ze essentiële componenten zijn, op de voet gevolgd.

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

Figuur 1. Stroomdistributienetwerken vertrouwen op RTU's en SCADA om belangrijke variabelen over lange afstanden te bewaken.

Later, in het begin van de jaren zeventig, kwamen PLC's in beeld. PLC's werden pas mogelijk toen compacte personal computing en microprocessors een bepaald stadium bereikten, waar het levensvatbaar was om in massa te produceren. PLC's gingen rechtstreeks de industriële productiewereld in en vervingen complexe, inflexibele circuits bestaande uit talrijke relais door een compact apparaat dat gemakkelijker op de productievloeren zou passen. De automobielindustrie was een van de eersten die profiteerde van de introductie van PLC's.

Figuur 2. De sterk geautomatiseerde autoproductie is afhankelijk van talrijke PLC's.

Wat is een PLC?

PLC's zijn in wezen computers die zijn 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 soorten modules kunnen typisch worden geïntegreerd met een PLC:onder andere digitale en analoge in- en uitgangen, netwerkcommunicatie, protocoladapters, busuitbreidingen.

Er kunnen verschillende programmeertalen worden gebruikt om instructies voor PLC's te coderen, de meest populaire zijn ladderdiagrammen en gestructureerde tekst. Een ladderdiagram, ook wel ladderlogica genoemd, is een visuele programmeertaal die het openen en sluiten van contacten en relais emuleert. Gestructureerde tekst gebruikt een syntaxis die vergelijkbaar is met op C gebaseerde talen. Het maakt complexere instructies mogelijk dan een ladder; daarom wordt het over het algemeen gebruikt in complexere besturingstoepassingen.

Figuur 3. Een Siemens SIMATIC S7-1500 PLC, een van de meest gebruikte moderne PLC's. Afbeelding gebruikt met dank aan Siemens

Elke PLC werkt door cyclisch drie basistaken achter elkaar uit te voeren:ingangen lezen, het programma uitvoeren en uitgangen schrijven.

Aan het begin van elke cyclus moet de PLC de status bijwerken van alle fysieke ingangen die erop zijn aangesloten, zodat de juiste status wordt gebruikt. Vervolgens wordt het voorgeladen programma uitgevoerd, waarbij de hoofdroutines en subroutines worden doorlopen. Ten slotte worden de fysieke outputs bijgewerkt op basis van de resultaten van de programma-uitvoering. Dit wordt elke PLC-cyclus gedaan, en de cyclustijd is een van de belangrijkste meetgegevens die programmeurs vaak proberen te optimaliseren voor betere systeemprestaties.

Wat is een RTU?

RTU's zijn op microprocessors gebaseerde besturingseenheden die zijn ontworpen voor het bewaken en besturen van veldapparatuur. Ze worden voornamelijk gebruikt in SCADA-systemen en bewijzen de interface tussen de SCADA-besturing en de fysieke processen en hun sensoren en instrumentatie. Net als PLC's, bestaan ​​RTU's ook uit CPU en input- en outputmodules, evenals communicatie- en protocolvertalingsopties.

Figuur 4. Een RTU en I/O in een behuizing. Afbeelding gebruikt met dank aan AIR

Het programmeren van RTU's is over het algemeen veel eenvoudiger dan het programmeren van PLC's. De meeste RTU's worden geconfigureerd via een webinterface en er wordt niet veel meer dan die configuratie uitgevoerd. Hoewel moderne RTU's compatibel zijn, zijn de meeste niet bedoeld of ondersteunen ze geen regelkringen en complexe logica. Cyclustijden zijn extreem snel, meestal in het bereik van 1 milliseconde.

PLC's en RTU's vergelijken

Om te beginnen met de programmeerbaarheid, kan dit als een voor- of nadeel worden gezien, afhankelijk van de situatie. RTU's, met hun eenvoudige interface, kunnen als gebruiksvriendelijker worden beschouwd. Aan de andere kant is deze zelfde interface niet flexibel voor een complex besturingssysteem en soms incompatibel met de applicatie.

RTU's zijn over het algemeen groter dan PLC's. Een reden hiervoor zijn de toegevoegde functies die de duurzaamheid en robuustheid van het apparaat vergroten, die meer ruimte innemen. De meest prominente van dergelijke kenmerken is de behuizing, die nodig is om bestand te zijn tegen zware omgevingsomstandigheden. PLC's zijn deels compacter omdat ze bedoeld zijn voor industrieën en fabrieken waar de beschikbare ruimte normaal gesproken niet overvloedig is.

RTU's zijn gemiddeld duurder dan PLC's vanwege de omvang en duurzaamheidseisen. Dit is echter normaal gesproken geen doorslaggevende factor bij het kiezen van een type apparaat. Met PLC's die zijn gebouwd voor industriële omgevingen en RTU's voor langeafstandssystemen buitenshuis, spelen kostenoverwegingen een rol bij de schaal van het project.

Over het algemeen zijn RTU's beter geschikt voor bewaking op afstand, zoals nutsbedrijven en de landbouwsector. Ondertussen worden PLC's grotendeels in alle industrieën gebruikt en zullen ze waarschijnlijk niet snel worden vervangen. Hoewel beide apparaten enkele overeenkomsten hebben, worden ze op verschillende manieren gebruikt.

Gebruikt u meer RTU's of PLC's in uw werk? Waarom?