RTU

RTU

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基本概念

RTU(遠程終端單元),英文全稱RemoteTerminalUnit,中文全稱為遠程終端控制系統,負責對現場信號、工業設備的監測和控制。RTU(RemoteTerminalUnit)是構成企業綜合自動化系統的核心裝置,通常由信號輸入/出模組、微處理器、有線/無線通訊設備、電源及外殼等組成,由微處理器控制,並支持網路系統。它通過自身的軟體(或智慧型軟體)系統,可理想地實現企業中央監控與調度系統對生產現場一次儀表的遙測、遙控、遙信和遙調等功能。

特點

RTU,是SCADA系統的基本組成單元。RTU是安裝在遠程現場的電子設備,用來監視和測量安裝在遠程現場的感測器和設備,負責對現場信號、工業設備的監測和控制。RTU將測得的狀態或信號轉換成可在通信媒體上傳送的數據格式,它還將從中央計算機傳送來得數據轉換成命令,實現對設備的功能控制。
RTU通常可以分為2種基本類型——“單板RTU”和“模組RTU”。“單板RTU”在一個版子中集中了所有的I/O接口.“模組RTU”有一個單獨的CPU模組,同時也可以有其他的附加模組,通常這些附加模組是通過加入一個通用的“backplane”來實現的(像在PC機的主機板上插入附加板卡一樣)。
RTU是一種耐用的現場智慧型處理器,它支持SCADA控制中心與現場器件間的通訊。它是一個獨立的數據獲取與控制單元。它的作用是在遠端控制控制現場設備,獲得設備數據,並將數據傳給SCADA系統的調度中心。至少應具備以下功能:
現場信號及工業設備的監測、控制與報警。例如:數據採集及處理、現場控制、數據傳輸(網路通信)、現場及遠程報警等等;某些RTU還具備流量累計等一系列針對特定套用領域的計量功能等等。
由於RTU是專用的器件,現在還沒有統一的標準,尤其是在通訊方面,通常情況下一個產家的RTU是不能和另一個產家的RTU混用的。協定的轉化和競爭已經形成了一個產業。近期中國自動化學會專家諮詢委員會將向市場發布RTU的通用標準,這些標準大致包括如下:
通信標準DNPs和IEC870。
RTU編程標準IEC1131-3。
中央處理器單元可以包含一個內置的或獨立的modem。這些modems可以通過無條件租借的聲音級電話線或類似的聲道如:微波、無線電、光纖。也可以用異步串列數據連線埠來代替modem,來擴展通訊設備最大可達36.6Kbaud。
中央處理器連續的選擇輸入通道將當前的狀態或模擬量和以前的狀態作對比。如果模擬量的改變超過了死區限,就會向監控中心通知發生了狀態改變;如果沒有改變發生,一個簡短的確認信號會返回到監控中心。所有其他的信息都是在連續選取信息將交叉存取的,在忽略選取掃描時間衝突時,獲得最優的回響時間。

RTU構成

RTU的硬體主要包括CPU、存儲器、以及各種輸入輸出接口等功能模組。這些模組被集成到電路板中,通過電路板布線完成RTU各功能模組連線。CPU是RTU控制器的中樞系統,負責處理各種輸入信號,經運算處理後,完成輸出。存儲器是RTU記憶系統,用來存儲各種臨時或永久性數據。
其中開關量輸入單元:對現場各種開關信號的採集,現場信號可以是繼電器觸點開關(無源),也可以是電壓信號,還可以是電流信號。由於採用光隔離器件,可以抵抗現場各種干擾,能夠在強電場、強磁場、多塵埃、潮濕環境下正常工作。
開關量輸出單元:用於遙控遠端設備的開停、聲光、告警等。
模擬量輸入單元:採用模擬開關及光電隔離技術,將現場各種模擬信號採集進來,既可以是4-20mA、0-10mA標準模擬信號;也可以是非標準模擬信號,如交流220V等,A/D板採用智慧型A/D變換和利用軟體技術,可抗工頻50Hz干擾,射頻干擾等,A/D變換精度高達14位。模擬量路路隔離,可以用於不同的地電位設備同時採集。
模擬量輸出單元:用於PID調節方式下的各種自控系統。
脈衝量輸入單元:採集脈衝信號的頻率,帶光隔。採集信號的頻率範圍為0~20MHz。
數字量輸入單元:接收各種串列數據信號。可以是RS485接口,RS232,RS422接口,或V11,V28等各種波特率下的異步串列數據。也可以採集64K同步數據。
包括RS485接口、RS232接口、乙太網接口、HART儀表接口等各種通訊方式。

基本概念RTU

RTU(遠程終端單元),英文全稱RemoteTerminalUnit,中文全稱為遠程終端控制系統,負責對現場信號、工業設備的監測和控制。RTU(RemoteTerminalUnit)是構成企業綜合自動化系統的核心裝置,通常由信號輸入/出模組、微處理器、有線/無線通訊設備、電源及外殼等組成,由微處理器控制,並支持網路系統。它通過自身的軟體(或智慧型軟體)系統,可理想地實現企業中央監控與調度系統對生產現場一次儀表的遙測、遙控、遙信和遙調等功能。

特點

RTU,是SCADA系統的基本組成單元。RTU是安裝在遠程現場的電子設備,用來監視和測量安裝在遠程現場的感測器和設備,負責對現場信號、工業設備的監測和控制。RTU將測得的狀態或信號轉換成可在通信媒體上傳送的數據格式,它還將從中央計算機傳送來得數據轉換成命令,實現對設備的功能控制。
RTU通常可以分為2種基本類型——“單板RTU”和“模組RTU”。“單板RTU”在一個版子中集中了所有的I/O接口.“模組RTU”有一個單獨的CPU模組,同時也可以有其他的附加模組,通常這些附加模組是通過加入一個通用的“backplane”來實現的(像在PC機的主機板上插入附加板卡一樣)。
RTU是一種耐用的現場智慧型處理器,它支持SCADA控制中心與現場器件間的通訊。它是一個獨立的數據獲取與控制單元。它的作用是在遠端控制控制現場設備,獲得設備數據,並將數據傳給SCADA系統的調度中心。至少應具備以下功能:
現場信號及工業設備的監測、控制與報警。例如:數據採集及處理、現場控制、數據傳輸(網路通信)、現場及遠程報警等等;某些RTU還具備流量累計等一系列針對特定套用領域的計量功能等等。
由於RTU是專用的器件,現在還沒有統一的標準,尤其是在通訊方面,通常情況下一個產家的RTU是不能和另一個產家的RTU混用的。協定的轉化和競爭已經形成了一個產業。近期中國自動化學會專家諮詢委員會將向市場發布RTU的通用標準,這些標準大致包括如下:
通信標準DNPs和IEC870。
RTU編程標準IEC1131-3。
中央處理器單元可以包含一個內置的或獨立的modem。這些modems可以通過無條件租借的聲音級電話線或類似的聲道如:微波、無線電、光纖。也可以用異步串列數據連線埠來代替modem,來擴展通訊設備最大可達36.6Kbaud。
中央處理器連續的選擇輸入通道將當前的狀態或模擬量和以前的狀態作對比。如果模擬量的改變超過了死區限,就會向監控中心通知發生了狀態改變;如果沒有改變發生,一個簡短的確認信號會返回到監控中心。所有其他的信息都是在連續選取信息將交叉存取的,在忽略選取掃描時間衝突時,獲得最優的回響時間。

主要功能

(1)採集狀態量並向遠方傳送,帶有光電隔離,遙信變位優先傳送;
(2)直接採集系統工頻電量,實現對電壓、電流、有功、無功的測量並向遠方傳送 ,可計算正反向電度;
(3)採集脈衝電度量並向遠方傳送,帶有光電隔離
(4)接收並執行遙控及返校;
(5)程式自恢復;
(6)設備自診斷(故障診斷到外掛程式級);
(7)設備自調;
(8)通道監視;
(9)接收並執行遙調;
(10)接收並執行校時命令(包括GPS對時功能 選配);
(11)與兩個及兩個以上的主站通訊;
(12)採集事件順序記錄並向遠方傳送;
(13)提供多個數字接口及多個模擬接口;
(14)可對每個接口特性進行遠方/當地設定;
(15)提供若干種通信規約,每個接口可以根據遠方/當地設定傳輸不同規約的數據;
(16)接受遠方命令,選擇傳送各類信息;
(17)可轉發多個子站遠動信息;
(18)當地顯示功能,當地接口有隔離器;
(19)支持與擴頻、微波、衛星、載波等設備的通訊;
(20)選配及多規約同時運行,如DL451-91 CDT規約,同進應支持POLLING規約和其他國際標準規約(如DNP3.0、SC1801、101規約);
(21)可通過電信網和電力系統通道進行遠方設定。

套用

與常用的可程式控制器PLC相比,RTU通常具有優良的通訊能力和更大的存儲容量,適用於更惡劣的溫度和濕度環境,提供更多的計算功能。RTU產品在石油天然氣、水利、電力調度、市政調度等行業SCADA系統中廣泛套用。

RTU發展階段及發展趨勢

RTU技術的發展經歷了幾個階段:
第一代RTU只是進行簡單的數據採集,和一些開關量的控制,此時的RTU數據處理能力十分有限,現場的數據必須要傳送到中心控制站,由中心控制站或主站進行數據的處理。此時的RTU通信能力也很弱,特點是通信數率慢 ,方式單一,且大多數採用的是自定義的非標準協定。
隨著半導體技術的飛速發展,RTU的核心晶片--微處理器的功能日益強大,RTU的數據處理能力得到很大的提高,許多比較複雜的算法和通信協定得以實現,輸出控制也不單純依賴於中心控制站,通常提供本地的閉環控制和調節。
網路和通信技術的快速發展為RTU技術提供了更先進、更優良的性能,同時也為RTU產品帶來了更廣泛的套用。基於IP技術的網路化RTU具備快速的回響能力、開放式的通信協定和平台,已經成為市場上的主流工業控制產品。越來越多的傳統工業控制器的生產廠家已經將其產品重點轉向RTU,同時有越來越多的新企業加入到RTU的行業中來,包括許多類似Motorola這樣的通信企業。
如今,RTU技術正向著智慧型化方向發展。智慧型化RTU可以自動判斷獲取的數據是否需要立即上報給中心控制站,還是可以暫時保留在本地以後再傳,或直到中心控制站要求時再傳。智慧型化RTU可以自動檢測到通信的中斷,並立即開始將數據保存到存儲器中,從而可以最有效的利用通信網路。智慧型化RTU還可以同時向幾個中心控制站傳送那些關鍵的數據。此外,由於安全性是目前通信網路中最大的問題,智慧型化RTU可以將數據在傳輸前進行加密,也可以拒絕那些來自未知地址的訪問。

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