什么是 RTU——RTU 的定义与分类 RTU,英文全称 Remote Terminal Units,中文全称为远程测控终端,是 SCADA 系统的基本 组成单元。RTU 是安装在远程现场的电子设备,用来监视和测量安装在远程现场的传感器 和设备,负责对现场信号、工业设备的监测和控制。RTU 将测得的状态或信号转换成可在 通信媒体上发送的数据格式,它还将从中央计算机发送来得数据转换成命令,实现对设备的 功能控制。 RTU 通常可以分为 2 种基本类型——“单板 RTU”和“模块 RTU”。“单板 RTU”在一个版 子中集中了所有的 I/O 接口.“模块 RTU”有一个单独的 CPU 模块,同时也可以有其他的附加 模块,通常这些附加模块是通过加入一个通用的“backplane”来实现的(像在 PC 机的主板 上插入附加板卡一样)。 RTU 至少应具备以下功能:现场信号及工业设备的监测、控制与报警。例如:数据采 集及处理、现场控制、数据传输(网络通信)、现场及远程报警等等;针对油气田应用,某 些 RTU 还具备流量累计等一系列针对特定应用领域的计量功能等等。 RTU 最大的一个特点,就是可以在多尘、高温、低温、潮湿环境等恶劣的环境中工作, 如在温度-40℃至 70℃、相对湿度 5%至 95%的环境下均可以正常工作。RTU 对于模拟量 输入和输出精度的设计在常温下可以达到 0.1%,在全温度范围亦可达到 0.2%。RTU 由硬 件和软件两部分组成。 图表 1 RTU 结构原框图 (一)硬件 RTU 的硬件主要包括 CPU、存储器、以及各种输入输出接口等功能模块。这些模块被 集成到电路板中,通过电路板布线完成 RTU 各功能模块连接。CPU 是 RTU 控制器的中枢 系统,负责处理各种输入信号,经运算处理后,完成输出。存储器是 RTU 记忆系统,用来 存储各种临时或永久性数据。输入输出接口通常包括:开关量输入单元、开关量输出单元、 模拟量输入单元、模拟量输出单元、脉冲量输入单元、脉冲量输出单元等。这些输入输出单 元,就是为了连接各种传感器和执行器,从而构成一个区域范围内的工业设备监测和控制。 1.开关量输入单元。 对现场各种开关信号的采集,如触点开关(无源)、电压信号。采用光隔离器件,可以 抵抗现场各种干扰,能够在强电场、强磁场、多尘埃、潮湿环境下正常工作。 2.开关量输出单元。 用于对设备的开停及声光报警等。 3.模拟量输入单元。 采用光电隔离技术,将现场各种模拟信号采集进来,既可以是 4-20mA 也可以是 0-10V 标准模拟信号;可抗工频 50Hz 干扰、射频干扰等,A/D 变换精度高达 16 位。 4.模拟量输出单元。 用于阀门调节或需要 PID 调节的自控系统。 5.脉冲量输入单元。 采集脉冲信号的频率,带光隔。 6.脉冲量输出单元。 如控制步进电机等。 7.通讯方式 包括 RS485 接口、RS232 接口、以太网接口、HART 仪表接口等各种通讯方式。 (二)软件 软件包括两部分,一个是嵌入式软件 Firmware,固化在 RTU 控制器的 FLASH 中;另 外一个是 Software,也称之为上位机软件,运行于 PC 机,是用于对 RTU 控制器进行通讯、 采集、控制等参数配置,是一个专用的软件。 (三)RTU 的功能 RTU 与主站配合可以实现三遥功能,即:遥测、遥信、遥控。 主要功能 (1)采集状态量并向远方发送,带有光电隔离,遥信变位优先传送; (2)采集数据量并向远方发送,带有光电隔离; (3)直接采集系统工频电量,实现对电压、电流、有功、无功的测量并向远方发送 ,可 计算正反向电度; (4)采集脉冲电度量并向远方发送,带有光电隔离; (5)接收并执行遥控及返校; (6)程序自恢复; (7)设备自诊断(故障诊断到插件级); (8)设备自调; (9)通道监视; (10)接收并执行遥调; (11)接收并执行校时命令(包括 GPS 对时功能 选配); (12)与两个及两个以上的主站通讯; (13)采集事件顺序记录并向远方发送; (14)提供多个数字接口及多个模拟接口; (15)可对每个接口特性进行远方/当地设置; (16)提供若干种通信规约,每个接口可以根据远方/当地设置传输不同规约的数据; (17)接受远方命令,选择发送各类信息; (18)可转发多个子站远动信息; (19)当地显示功能,当地接口有隔离器; (20)支持与扩频、微波、卫星、载波等设备的通讯; (21)选配及多规约同时运行,如 DL451-91 CDT 规约,同进应支持 POLLING 规约和其 他国际标准规约(如 DNP3.0、SC1801、101 规约); (22)可通过电信网和电力系统通道进行远方设置。 (四)行业标准 RTU 尚无统一行业标准,一般来说符合下列技术特征的控制设备,均可称之为 RTU: (1)标准的编程语言环境; (2)极强的环境适应能力,工作温度-40℃—70℃,环境湿度 5%—95%RH; (3)极强的抗电磁干扰能力; (4)多种标准通信协议; (5)丰富的通信接口、支持多种通信方式、通信距离长; (6)大容量存储能力; (7)实时多任务操作系统; (8)灵活互相兼容的开放式接口。 (五)RTU 的分类 1.集中式微机远动装置 集中式微机远动装置的典型体系结构如图 4.2 所示。集中式 RTU 采用的并行总线 一般有三种: (1)796 总线(Multibus)。 (2)STD 总线。 (3)PCI 总线。 集中式 RTU 装置典型结构图 2.分布式微机远动装置 分布式微机远动装置较集中式微机远动装置具有如下优点:布置灵活,便于采集地理上 分布的信号;连线简单,可靠性高;便于扩容,容量可以增大;便于采用交流采样方式;便 于实现多规约转发和一发多收。 分布式微机远动装置的特征为:多 CPU、串行总线、智能模块,既可以柜集中组屏, 又可以分散布置。

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