什么是RTU

RTU英文全称 Remote Terminal Unit，中文全称远程终端控制系统。RTU其特点是： 1.通信距离长 2.用于各种恶劣的工业场所 3、模块结构化设计，便于扩展。 4.广泛应用于水利、电力调度、市政调度等行业，具有遥信、遥测、遥控等领域。 RTU 产品目前与无线设备，工业TCP/IP产品的结合正在发挥越来越大的作用。 RTU（Remote Terminal Unit）负责现场信号和工业设备监控的远端测控单元装置。常用的可编程控制器PLC相比，RTU它通常具有良好的通信能力和更大的存储容量，适用于温度和湿度较差的环境，并提供更多的计算功能。正是由于RTU完善的功能，使得RTU产品在SCADA该系统得到了广泛的应用。 远程终端设备（RTU）是安装在远程现场的电子设备，用于监控和测量安装在远程现场的传感器和设备。RTU将测量状态或信号转换为可在通信媒体上发送的数据格式。它还将从中央计算机发送的数据转换为命令，以控制设备的功能。 监控和数据采集是一个具有广泛意义的术语，控制和监控安装在远程场地的设备。SCADA该系统可设计满足各种应用（水、电、气、报警、通信、安全等）的设计指标和操作概念。SCADA该系统可以简单地通过一对电线连接到远端的开关或计算机网络，它由许多无线远程终端设备组成（RTU）组成并与安装在中控室的功能强大的微机通信。 SCADA该系统的远程终端设备可以通过各种硬件和软件来实现。这取决于被控现场的性质、系统的复杂性、数据通信的要求、实时报警报告、模拟信号测量精度、状态监控、设备的调整控制和开关控制。

远程测控终端（RTU）述评一、概述 自动化装置在生产过程中，PLC、DCS在20世纪80年代之前，这些控制系统是两种应用最广泛的控制系统I/O卡集中在远离现场的控制室和现场装置(包括AI/AO模拟输入输出装置DI/DO 开关输入输出装置等。)连接线是一对一直接接线，我们还可以在许多现场看到大量的电缆进出控制室和铺设电缆的大桥。80年代末，PLC、DCS远离控制室安装的远程控制系统推出了两种控制系统I/O卡，安装在现场，可以在附近连接到现场设备，这些远程设备I/O 卡件与PLC、DCS安装在控制室的控制器通过单根电缆的通信实现信息交换。而在这之前，即在80年代初期，一些相对生产规模小一些的厂家利用它们在数据采集转换及通讯方面的优势，就已经推出远程测控终端RTU，并采用RTU 构成计算机SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，有时我们称之为四遥(遥测、遥信、遥控、遥调)系统，就像我们知道的英国施伦伯杰一样（Schelumberger）公司于20世纪80年代初开发IMP由其组成的远程测控终端及其SCADA系统就是RTU一个早期成功应用的例子。 那么什么是RTU呢？RTU是Remote Terminal Unit(远程测控终端)的缩写是SCADA系统的基本组成单元。一个RTU可以有几个，几十个或几百个I/O点，可放置在测量点附近的现场。RTU至少应具备以下两个功能：数据采集与处理、数据传输（网络通信）RTU还具备PID控制功能或逻辑控制功能、流量积累功能等。 远程测控终端RTU自20世纪80年代以来，作为一种理念的产品，自20世纪80年代以来已被引入中国，并迅速得到了广泛的应用。它在提高信号传输可靠性、减轻主机负担、减少信号电缆消耗、节省安装成本等方面的优势也得到了用户的肯定。 二、远程测控终端RTU的应用 (一)应用场合 除大量应用于传统工业生产过程(如电厂、钢铁厂、化工厂)外，在测控点特别分散的场合，例如，在以下行业中，远程测控终端RTU应用广泛：城市供水自动化控制系统、城市废水处理系统、城市燃气管网综合调度系统、天然气、石油行业自动化系统、电力远程数据集控系统、热网管道自动化控制、大气/水质环境监测；水文测报系统；灯塔信标、河流航运、港口和矿山调度系统。 (二)应用实例 甘肃玉门发电厂2×130t/h锅炉、25MW893-IDCB 类型远程测控终端RTU和5台微机组成，采集控制全系统380个模拟量输入信号、30个模拟量输出信号、125个开关量输入信号和6个开关量输出信号，实现了在线监测、设备故障诊断、参数变化趋势分析等功能。 新疆塔里木油田桑塔木缘的新疆塔里木油田桑塔木作业区作业区，位于塔克拉玛干沙漠边缘，自然环境十分恶劣。全区有80口油井，平时无人值守，油井的计量数据采集只能手动检查。但由于地域宽阔，自然条件差，一次检查往往需要半天以上的时间才能完成，设备故障无法及时发现。因此，作业区下定决心对涉及5个计量站和2个阀组站的油田计量系统进行改造，数字采矿和控制部分采用利时公司FOPLC系统，然后通过数传电台将设备运行状态信息传输到中心站。塔里木油田应用后，该系统运行稳定，中心站7个RTU只需几分钟需几分钟即可完成(中心站和RTU站距13公里)，所有数据采集准确，避免人为因素采集数据错误，真正实现测量自动化。 昆明市环保局污水远程监测系统由控制中心和数百个分散在昆明市的监测点的远程测控终端组成。远程测控终端采用带有GSM/GPRS模块的微型PLC。远程测控终端通过电信部门提供的短信业务，定期将监控点数据（包括排放污水流量值、污水处理设备运行时间等数据）传输到控制中心SQL Server实时累计排放污水流量值和污水处理设备的运行时间。当日累计数据在每晚固定时间上报数据中心。此外，控制中心监控人员可以随时查看分散在昆明的监控点的实时运行数据，了解各监控点的实际运行情况，如污水处理装置是否运行、实际污水排放量等。 三、远程测控终端RTU性能比较 从用户的角度来看，我们可以从以下几个方面比较各种远程测控终端产品的性能： （一）外形 远程测控终端的形状通常是矩形的，大部分相当于一个黑匣子，没有显示器和操作键盘，操作和显示必须在上位计算机上进行。北京安控科技发展有限公司SuperE液晶显示器和操作键盘可按用户要求携带。液晶显示器为单色，显示分辨率为240×128.显示器的显示对比度和背光值可在线调整，现场监控、现场操作、现场诊断、现场维护和升级也可在远程测控终端的液晶显示器和操作键盘上进行。最大组态画面数为40页，最大动态元素为40个，操作键盘28个，可见其操作能力强，显示功能丰富。主题相关图片如下：

图1 埃波罗公司EP105 RTU

（二）品种 英国施伦伯杰IMP品种较少，只有几个品种，如直流模拟输入、电阻输入、直流模拟输出和开关输入/输出，但每个品种IMP通用性好，如模拟输入IMP可接受热电偶、直流电流、直流电压三种输入信号，每种信号都有多个分度号或多个量程可供选择，又如电阻输入IMP电阻、直流电压、Pt100、应变量四种输入信号，每种类型的信号有多种桥梁类型或多个量程可供选择，如开关量输入/输出IMP开关量输入或开关量输出可入还是开关量输出。这种灵活性是同时期其他仪器所没有的，因此其通用输入特性受到广泛欢迎。 南京工程兵学院893-IDCB继承了IMP同时，根据中国用户的需求，开发了许多新品种RTU，如工频交流输入、智能调节器等，以适应国内(尤其是电厂)对电源信号的收集和收集PID调整回路的要求。本主题相关图片如下：

图2 北京安控RTU产品

北京安控科技发展有限公司SuperE选择另一个想法，它在每一块RTU模拟输入、模拟输出、开关输入、开关输出、脉冲输入五种信号通道可配置在内部，最大通道为35种。用户只需根据现场信号采集的类型和数量来确定5种信号通道是否需要选择和每种信号的通道数量。众所周知，每个特定的生产现场往往不仅是单一的信号类型，比如污水处理的曝气沉淀池，它有温度、液位、流量、pH值等模拟输入信号、控制调节阀动作的模拟输出信号、开关输入输出信号，甚至部分流量信号也可能是脉冲输入信号。因此，生产现场需要不同信号类型的混合型RTU。而且不同生产现场各种信号类型的点数差别很大，需要灵活选择各种信号的点数。在IMP、893-IDCB等RTU现场配线时，应连接相同类型的单个信号RTU，连接电缆连接电缆必须加长。所以像SuperE这样，混合信号输入输出和点数可以适当变化RTU，灵活适应各种生产现场的要求，不仅方便用户选择，而且节省RTU减少信号电缆的数量和数量。 SuperE小产品SuperE-M，最多15路I/O，它集成了最新的GPRS(通用分组无线业务)技术。另一种产品是SuperE-S，采用模块化积木结构，I/O通道数可以少到几个，多到600个。添加这些产品后，用户在选择时有更多的选择空间。 澳大利亚悉雅特公司MOX Origin卡件I/O包括 8点AI、8点DI、8点DO、2点计数脉冲，MOX Unity用户可以选择4张卡I/O模块，如果用户需要更多I/O点，可通过RS485.以太网和各种方式AI、AO、DI、DO卡件连接。MOX Unity卡也可以实现I/O点和电源的冗余配置，冗余功能在RTU不多见。MOX GATEWAY现场总线组件可提供各种标准的现场总线Profibus-DP、Interbus、DeviceNet、ControlNet、CANOpen、AS-I和工业标准协议（如MODBUS、MODNET）的转换。 （三）电源 英国施伦伯杰公司S-网络的IMP数量为5块或5块以下时，IMP可直接由主计算机供电，IMP数量超过5块时，由外部供电，电源等级为12～50VDC。　　南京工程兵学院893-IDCB使用220VAC电源，也可按特殊要求，采用12～36VDC供电。 北京安控科技发展有限公司的SuperE使用220VAC电源、24VDC供电、12V太阳能电池供电，具有省电模式，并具备电池充电和后备功能。省电模式是指在软件控制下RTU 进入休眠状态，电耗降低，而一旦有中断输入，系统就恢复供电，这特别适用于太阳能电池供电。SuperE另一个优点是可向现场仪表（如变送器）提供隔离的24V电源输出，从而大大减少了配电用的专用电源、连接导线及接线工作量。 北京华迅通信电子技术公司eNET无线RTU使用10~30VDC供电，支持太阳能电池供电。 澳大利亚埃波罗（ELPRO）公司的RTU可提供交流供电、直流供电、太阳能电池供电、蓄电池供电、24VDC环形供电等多种方式。 （四）通讯 通讯一般分为有线和无线两大类，有线方式采用各个公司专用网络或符合国际标准的现场总线网络通讯，无线方式称则采用远程拨号通讯、无线电台、卫星通讯、专线通讯、GSM/GPRS通讯。 英国施伦伯杰公司IMP远程测控终端通过S-网络相连，S-网络是一根总长可达1000m的专用双芯双绞屏蔽电缆，其通讯波特率为163k，每秒可完成1000个通道的扫描。与主计算机的连接是通过S-网络适配器，主机数只能是一台。 南京工程兵学院893-IDCB远程测控终端通过893-网络相连，893-网络是一根总长可达1200m的普通双芯双绞屏蔽电缆，其通讯波特率为187.5k，每秒可完成1600个通道的扫描。与计算机的连接是通过893-网络适配器，为多主机系统，主机数最多为31台。 北京安控科技发展有限公司的SuperE在通讯方面则灵活得多，它采用标准的通讯协议和多种通讯方式进行通讯，可提供两路对外通讯接口。例如可采用以下通讯方式：RS232、RS485、无线电台、远程拨号通讯、卫星通讯、专线通讯。通讯距离RS232为16m、RS485为1200m、无线电台为数10km、专线通讯也超过10km。用户可根据使用环境从多种通讯方式种中进行选择或组合。它还支持标准的MODBUS RTU/ASCII通讯协议，也可以自定义通讯协议。 （五）系统功能 英国施伦伯杰公司IMP只能构成单一功能的数据采集系统，不能进行PID回路控制和逻辑控制。 南京工程兵学院893-IDCB因其品种中有智能调节器，所以它可以构成带PID回路控制的数据采集与控制系统，但这种PID回路控制不应该是太复杂的。 北京安控科技发展有限公司的SuperE的软件中包括逻辑梯级图程序和C程序，逻辑梯级图程序可完成一般的计算、逻辑控制、PID回路控制等功能；C程序可完成复杂的计算、逻辑控制、PID回路控制等功能，所以它可以构成带逻辑控制、PID回路控制的数据采集与控制系统，这样的系统通常也可以称之为PLC或DCS系统。 （六）软件 英国施伦伯杰公司IMP仅提供驱动程序、基于Windows的组态软件包等少数软件。 南京工程兵学院893-IDCB仅提供网络驱动程序、网络演示调试程序及与多种工控软件的接口程序等软件。 北京安控科技发展有限公司的SuperE采用的是多任务系统，其内部程序包括：监控程序、逻辑梯级图程序、C程序、屏幕组态程序等4部分。监控程序控制整个系统的运行，完成数据的采集、存储、通讯等工作；逻辑梯级图程序可完成一般的计算、逻辑控制、PID调节等功能；C程序可完成复杂的计算、逻辑控制、PID调节等功能，也可实现自定义的通讯协议；屏幕组态程序完成屏幕画面的组态显示。SuperE还可提供多种气体流量算法和专用监测、控制软件包，如污水处理、水源井控制、抽油机控制、油气计量专用软件包，用户也可以进行二次开发。