了解遠(yuǎn)程終端單元 (RTU) 的基礎(chǔ)知識(shí)以及它們?nèi)绾稳谌?SCADA 系統(tǒng)。

RTU 代表遠(yuǎn)程終端單元。RTU 是一種控制設(shè)備，通常作為大型系統(tǒng)的一部分安裝在遠(yuǎn)程位置。RTU 的主要用途是監(jiān)視和控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，例如閥門(mén)、執(zhí)行器、傳感器等。RTU 是監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集( SCADA) 系統(tǒng)的重要組成部分，可在 SCADA 控制和物理過(guò)程之間建立接口。

圖 1. ACE3600 是摩托羅拉流行的 RTU。圖片由EBIPAX 提供

RTU 有時(shí)被誤歸類為可編程邏輯控制器 (PLC)，因?yàn)樗鼈兊南嗨菩砸约昂笳咴诠�業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。然而，它們之間存在一些技術(shù)差異，以及一種比另一種更適合的不同應(yīng)用。 

RTU 的歷史與 SCADA 的歷史密切相關(guān)。最早的 SCADA 系統(tǒng)起源于 1950 年代的發(fā)電廠。當(dāng)時(shí)的挑戰(zhàn)是從互連變電站收集數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到主控制室。這要?dú)w功于第一個(gè)遙測(cè)應(yīng)用程序，本質(zhì)上是第一個(gè) RTU。 

后來(lái)，在 1960 年代和 1970 年代，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)第一個(gè)基于電子的 SCADA 和 RTU 系統(tǒng)成為可能。儀器的安裝距離比以前更遠(yuǎn)，RTU 提供了獲取更大量數(shù)據(jù)和執(zhí)行一些基本控制功能的能力。

RTU 的現(xiàn)代版本是在 1980 年代推出的，并在整個(gè) 1990 年代得到發(fā)展。RTU 現(xiàn)在基于微處理器，能夠執(zhí)行更高級(jí)的邏輯，類似于 PLC。引入了新的通信協(xié)議，允許可靠地交換更多信息。RS-232、RS-482 和后來(lái)的以太網(wǎng)是一些最廣泛使用的協(xié)議�，F(xiàn)代 RTU 具有更多特性和功能。

RTU 組件

RTU 包含一個(gè)硬件面板，其中安裝了一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出 (I/O) 模塊。RTU 最重要的組件是中央處理單元 (CPU)、電源、通信端口和物理 I/O。接下來(lái)我們將更詳細(xì)地回顧這些組件。

圖 2.典型的 RTU 硬件結(jié)構(gòu)。圖片由ResearchGate 提供

中央處理器 (CPU)

CPU 可以由一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行中央功能處理的復(fù)雜電路卡組成�，F(xiàn)代 RTU 使用 32 位微處理器。CPU 使用看門(mén)狗定時(shí)器來(lái)驗(yàn)證循環(huán)執(zhí)行是否正確完成。CPU 模塊也可以配備以太網(wǎng)通信端口。一些 RTU 帶有雙 CPU，在這種情況下，它們被配置為主備，為設(shè)備提供冗余。

許多 RTU 可以使用類似于 PLC 的語(yǔ)言和語(yǔ)法進(jìn)行編程，例如梯形邏輯和結(jié)構(gòu)化文本。其他人可能需要使用 C# 或其他語(yǔ)言進(jìn)行更復(fù)雜的編碼。另一方面，一些簡(jiǎn)單應(yīng)用程序中的 RTU 可以使用 Web 界面進(jìn)行編程。

電源

RTU 通常由主線連續(xù)供電。然而，可以安裝 RTU 的遠(yuǎn)程位置通常也配備有備用電池模塊。這有助于確保在一段時(shí)間內(nèi)不間斷運(yùn)行。使用的電池的最常見(jiàn)的類型是鉛酸，盡管鋰電池已被最近日益普及。

通訊端口

每個(gè) RTU 都需要一種與客戶端（或主）SCADA 站進(jìn)行外部通信的方式。為此，它們至少配備了一個(gè)通信端口。RTU 支持多種通信協(xié)議，包括以太網(wǎng)、RS-232 和Modbus。RTU 和 SCADA 網(wǎng)絡(luò)支持的一些最常見(jiàn)的拓?fù)涫黔h(huán)形、串聯(lián)、星形等。

物理輸入/輸出

RTU 支持四種最常見(jiàn)的 I/O 模塊：數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、模擬輸入和模擬輸出。數(shù)字輸入模塊捕獲來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)和報(bào)警信號(hào)。數(shù)字輸出是向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)送信號(hào)和命令所必需的。模擬輸入和輸出以可變電流或電壓工作，通常分別在 0-1 mA 或 0-10 V 范圍內(nèi)。 

現(xiàn)在我們了解了 RTU 的工作原理及其組件，讓我們簡(jiǎn)要地看看它們?nèi)绾芜m應(yīng) SCADA 系統(tǒng)。

SCADA 系統(tǒng)中的 RTU

完整的 SCADA 架構(gòu)包括不同類型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。這些設(shè)備可以連接到系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè) RTU 并傳輸有關(guān)物理事件的數(shù)據(jù)。考慮到不同 SCADA 系統(tǒng)的數(shù)量，當(dāng)今市場(chǎng)上有各種各樣的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。 

圖3。流量計(jì)和連接到 RTU 的無(wú)線傳感器的示例。圖片由Bentek Systems 提供

一些最常見(jiàn)的設(shè)備是接近傳感器、溫度傳感器、流量計(jì)、液位計(jì)（用于液體）、無(wú)線傳感器等。RTU 的作用是編譯這些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供的信息，并將其傳送到中央 SCADA 控制。

RTU 是 SCADA 中的重要設(shè)備，尤其是長(zhǎng)距離傳輸。它們很容易集成到控制系統(tǒng)中，并且在遠(yuǎn)程監(jiān)控條件（例如液位）方面很受歡迎。在下一篇文章中，我們將深入探討 RTU 和 PLC 之間的差異。