واحد ترمینال راه دور (RTU) چیست؟

در صنایع مخابرات و فناوری اطلاعات، واحد تله‌متری از راه دور یا همان RTU (Remote Terminal Unit)، یک دستگاه از راه دور مبتنی بر میکروپروسسور است که رویدادهای رخ‌داده در یک مکان دور از مرکز را پایش و گزارش می‌دهد. «مکان دور» به جایی اطلاق می‌شود که خارج از دفتر مرکزی یا محل اصلی شما واقع شده باشد؛ به عنوان مثال، ممکن است چندین برج مخابراتی در سراسر محدوده پوشش شما وجود داشته باشد که هر یک نیاز به دسترسی از راه دور به RTU داشته باشد. در این مقاله، با مفهوم RTU آشنا خواهید شد و خواهید آموخت که چگونه پایش از راه دور می‌تواند به حفاظت از شبکه شما کمک کند.

مفهوم RTU و نقش آن در پایش از راه دور شبکه

تله‌متری به جمع‌آوری و پردازش داده‌ها اشاره دارد؛ به طوری که در نهایت اطلاعات از یک منبع راه دور به شما منتقل شود. استفاده از تله‌متری بی‌سیم باعث افزایش انعطاف‌پذیری و کاهش هزینه‌های انتقال کابل‌های فیزیکی به هر سایت می‌شود. این فناوری به اپراتور شبکه یا تکنسین تله‌متری کمک می‌کند تا شبکه را به شکلی کارآمد مدیریت کند، خدمات را به مشتریان ارائه دهد و جریان درآمدی را حفظ نماید.

بر خلاف کنترل‌کننده‌های منطقی برنامه‌پذیر (PLC) که برای برنامه‌نویسی نیازمند دانش خاصی از منطق پلکانی (ladder logic) هستند، RTUها امکان برنامه‌ریزی از طریق یک رابط ساده در مرورگر وب را فراهم می‌کنند.

امکانات و قابلیت‌های RTU

برخی از RTUها علاوه بر جمع‌آوری اطلاعات، قادر به کنترل از راه دور دستگاه‌های سیستم نیز هستند؛ این کار از طریق ورودی‌های رله‌ای کنترلی یا فرمان‌های مبتنی بر پروتکل انجام می‌شود. در صورت نداشتن این قابلیت، RTU فقط اطلاعات را جمع‌آوری و رویدادهای راه دور را گزارش می‌دهد. اگرچه این عملکرد ارزشمند است، اما در صورت نیاز به تغییر در یک موقعیت، مجبور به مراجعه حضوری خواهید بود.

یک RTU با قابلیت کنترل از راه دور، نیاز به تحویل تجهیزات (مانند رفت و آمد با کامیون به محل) را به یک کلیک ساده تبدیل می‌کند. برخی از RTUها حتی در کنار راهکارهای پیشرفته تله‌متری بی‌سیم، قادر به پاسخگویی کاملاً اتوماتیک نیز هستند.

RTUها از اجزای حیاتی سیستم‌های SCADA محسوب می‌شوند. سامانه‌های نظارت و کنترل صنعتی (SCADA) از RTUها برای جمع‌آوری اطلاعات و ارسال آن به ایستگاه مرکزی استفاده می‌کنند؛ به کمک تله‌متری بی‌سیم، این سیستم‌ها حتی در مناطق جغرافیایی چالش‌برانگیز به‌خوبی عمل می‌کنند.

یک RTU معمولاً دارای ورودی‌ها و خروجی‌های متعددی است. به عنوان مثال، ورودی‌ها می‌توانند وضعیت منبع تغذیه (خط برق اصلی یا ماژول‌های باتری پشتیبان) یا حتی شاخص‌های حیاتی در سیستم‌های بهداشتی را پایش کنند؛ خروجی‌ها نیز ممکن است شامل رله‌های کنترلی برای راه‌اندازی ژنراتور یا سایر تجهیزات مهم باشند.

هنگام انتخاب یک RTU، باید اطمینان حاصل کنید که فروشنده دقیقاً آنچه نیاز دارید را ارائه می‌دهد؛ اگر برای ارتباطات از راه دور در فاصله‌های طولانی نیاز به تله‌متری بی‌سیم دارید، فروشنده باید راهکاری برای شما داشته باشد. بسیاری از شرکت‌ها سیستم‌های تله‌متری سفارشی و اقتصادی را مطابق نیاز مشتری طراحی می‌کنند.

کاربردهای RTU

RTUها در طیف گسترده‌ای از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند، از مخابرات و خدمات شهری گرفته تا ایمنی عمومی. در ادامه به چند نمونه از صنایع اشاره می‌شود که در آن RTUها به بهترین نحو ظاهر می‌شوند:

• پالایشگاه‌های پتروشیمی: تضمین عملکرد روان و ایمنی در فرآیندهای پالایش نفت.
• نیروگاه‌های هسته‌ای: پایش سیستم‌های حیاتی در محیط‌های حساس و پرریسک.
• کشاورزی: افزایش بهره‌وری از طریق کنترل دقیق آبیاری و سایر فرآیندها.
• کنترل کیفیت: ارائه داده‌های لازم برای حفظ استانداردهای بالا در تولید.
• کارخانجات شیمیایی: مدیریت فرآیندهای پیچیده شیمیایی با دقت بالا.
• تصفیه خانه‌های فاضلاب و آب: نظارت بر فرآیندهای تصفیه (مانند دبی عبوری) به منظور رعایت استانداردهای زیست محیطی.
• صنایع غذایی: حفظ ایمنی و کارایی خطوط تولید.
• تولید خودرو و داروسازی: پشتیبانی از اتوماسیون و تضمین کیفیت در فرآیندهای تولید.

این دستگاه‌ها در محیط‌های دورافتاده و شرایط سخت بسیار ارزشمند هستند؛ چرا که در شرایطی که دماهای بالا، مواجهه با مواد شیمیایی یا لرزش‌های شدید ممکن است به سایر کنترل‌کننده‌ها آسیب برسانند، RTUها به دلیل ساختار مقاوم خود، همچنان عملکرد مطلوبی ارائه می‌دهند.

اجزای اصلی یک RTU

یک RTU برای عملکرد بهینه در سیستم‌های اتوماسیون، از اجزای حیاتی زیر تشکیل شده است:

واحد پردازش مرکزی (CPU)

CPU قلب RTU محسوب می‌شود؛ چون وظیفه پردازش اصلی داده‌ها را بر عهده دارد. RTUهای مدرن معمولاً از میکروپروسسورهای 32 بیتی پیشرفته استفاده می‌کنند و امکاناتی مانند تایمرهای واچداگ برای تضمین اجرای دقیق وظایف را دارا هستند. بسیاری از مدل‌ها همچنین پورت‌های اترنت برای اتصال به شبکه دارند و برخی حتی دارای پردازنده‌های پشتیبان برای تضمین عملکرد بدون وقفه می‌باشند.

منبع تغذیه

RTUها به یک منبع تغذیه مطمئن نیاز دارند؛ به‌طور معمول بر روی برق اصلی کار می‌کنند، اما در مکان‌های دورافتاده از باتری‌های پشتیبان (معمولاً با استفاده از فناوری‌های نوین مانند باتری‌های لیتیومی) استفاده می‌شود تا در صورت قطعی برق، سیستم به کار خود ادامه دهد.

پورت‌های ارتباطی

برای ارتباط موثر با سیستم‌های نظارتی مانند SCADA، RTUها از پورت‌های ارتباطی استفاده می‌کنند. این پورت‌ها از پروتکل‌هایی همچون اترنت، RS-232 و Modbus پشتیبانی کرده و امکان تبادل داده با سایر دستگاه‌ها را فراهم می‌سازند. بسته به نیاز، RTUها ممکن است به صورت حلقه‌ای، سریالی یا ستاره‌ای پیکربندی شوند.

ورودی/خروجی فیزیکی (I/O)

عملکرد I/O امکان پایش و کنترل اجزای مختلف سیستم را فراهم می‌کند. ورودی‌های دیجیتال برای دریافت سیگنال‌های وضعیت و آلارم از دستگاه‌های میدانی به کار می‌روند، در حالی که خروجی‌های دیجیتال فرمان‌های کنترل را به دستگاه‌های متصل ارسال می‌کنند. علاوه بر این، ورودی‌های آنالوگ سیگنال‌های متغیر را دریافت و خروجی‌های آنالوگ نیز فرمان‌های کنترل متغیر را به تجهیزات خارجی منتقل می‌کنند.

هر یک از این اجزا برای عملکرد درست RTU در یک سیستم اتوماسیون ضروری هستند و با همکاری یکدیگر، امکان پایش دقیق و کنترل کارآمد تجهیزات در محیط‌های صنعتی فراهم می‌شود.

نحوه جمع‌آوری اطلاعات توسط RTU

RTUها اطلاعات محیطی را از چندین طریق جمع‌آوری می‌کنند:

• پایش مستقیم تجهیزات شبکه: تجهیزاتی که ستون فقرات شبکه شما را تشکیل می‌دهند، معمولاً در لحظه بروز مشکل آن را گزارش می‌دهند؛ این گزارش‌ها به صورت آلارم‌های بسته شدن تماس یا پیام‌های پروتکلی ارائه می‌شوند.
• حسگرهای داخلی و خارجی: RTUها ممکن است دارای حسگرهایی برای اندازه‌گیری دما، رطوبت، سطح باتری، سطح مخازن و ولتاژهای برق باشند. اطلاعات جمع‌آوری‌شده سپس از طریق یک یا چند کانال ارتباطی (مانند LAN/Ethernet، مودم‌های dial-up، ارتباطات بی‌سیم GSM/CDMA یا ارتباطات سریال RS232/RS485) به ایستگاه مرکزی ارسال می‌شود.

برای انتقال داده، RTU از پروتکل‌هایی مانند SNMP (Simple Network Management Protocol) در محیط‌های مخابراتی یا پروتکل‌های تخصصی مانند DNP3 و Modbus در سیستم‌های SCADA استفاده می‌کند. در برخی از RTUهای نظارتی، رابط وب داخلی وجود دارد که امکان دسترسی و نظارت از طریق مرورگرهای وب فراهم می‌کند.

در پیاده‌سازی‌های بزرگ، ممکن است ده‌ها یا صدها RTU در میادین نصب شوند. در این شرایط، استفاده از یک ایستگاه مرکزی (Master Station) توصیه می‌شود که داده‌های جمع‌آوری‌شده از تمامی RTUها را در یک رابط کاربری یکپارچه نمایش دهد. اگر تعداد RTUها محدود باشد، می‌توانید از رابط وب هر واحد برای مشاهده رویدادها استفاده کنید. برخی از RTUها و ایستگاه‌های مرکزی پیشرفته حتی قادرند در مواقع بروز مشکل، از طریق پیامک یا تماس تلفنی، هشدار ارسال کنند.

مقایسه RTU و PLC

هنگامی که به بررسی تفاوت‌های بین RTUها و PLCها می‌پردازیم، چند نکته کلیدی قابل توجه است:

پایداری محیطی

RTUها برای کار در محیط‌های سخت طراحی شده‌اند؛ دماهای بسیار بالا، لرزش شدید، گرد و غبار و مواجهه با مواد شیمیایی برای آن‌ها مسئله‌ای نیست؛ در مقابل، PLCها بیشتر در شرایط محیطی ملایم مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پیچیدگی و اجزا

یک RTU مانند یک کامپیوتر کوچک عمل می‌کند؛ دارای پردازنده، حافظه و حتی منابع تغذیه پشتیبان (باتری یا پنل خورشیدی) است که تضمین می‌کند در شرایط بحرانی نیز به کار خود ادامه دهد.

یکپارچگی سیستم‌ها

RTUها به راحتی با سیستم‌های توزیع‌شده (DCS) و سیستم‌های نظارتی SCADA یکپارچه می‌شوند؛ در حالی که PLCها عمدتاً با سیستم‌های SCADA همراه هستند و اغلب دارای نمایشگر داخلی برای ارائه وضعیت و آلارم‌ها به اپراتور می‌باشند.

هزینه

به دلیل طراحی مقاوم و قابلیت‌های وسیع، RTUها معمولاً از PLCها گران‌تر هستند. PLCها برای فرآیندهای ساده‌تر و در محیط‌های محدودتر انتخاب مناسبی محسوب می‌شوند.

نتیجه‌گیری

در مجموع، واحد ترمینال راه دور (RTU) ابزاری حیاتی برای نظارت، جمع‌آوری داده و کنترل دستگاه‌ها در مکان‌های دورافتاده است. از طریق جمع‌آوری داده‌های محیطی، پردازش آن‌ها و انتقال اطلاعات به ایستگاه‌های مرکزی، RTUها نقش مهمی در سیستم‌های SCADA و زیرساخت‌های شبکه‌ای دارند. انتخاب بین RTUها و PLCها به نیازهای خاص کاربرد، محیط عملیاتی و سطح کنترل مورد نظر بستگی دارد. RTUها با ارائه قابلیت‌های پیشرفته نظیر تله‌متری بی‌سیم و کنترل از راه دور، راهکاری موثر برای مدیریت و بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌های پراکنده و در مناطق چالش‌برانگیز ارائه می‌دهند.

منبع: https://www.dpstele.com/rtu/overview.php