什么是远程终端单元 (RTU)？

了解远程终端单元 (RTU) 的基础知识以及它们如何融入 SCADA 系统。

RTU 代表远程终端单元。RTU 是一种控制设备，通常作为大型系统的一部分安装在远程位置。RTU 的主要用途是监视和控制现场设备，例如阀门、执行器、传感器等。RTU 是监控和数据采集( SCADA) 系统的重要组成部分，可在 SCADA 控制和物理过程之间建立接口。

图 1. ACE3600 是摩托罗拉流行的 RTU。图片由EBIPAX 提供

RTU 有时被误归类为可编程逻辑控制器 (PLC)，因为它们的相似性以及后者在工业自动化领域的主导地位。然而，它们之间存在一些技术差异，以及一种比另一种更适合的不同应用。 

RTU 的历史与 SCADA 的历史密切相关。最早的 SCADA 系统起源于 1950 年代的发电厂。当时的挑战是从互连变电站收集数据并将其发送到主控制室。这要归功于第一个遥测应用程序，本质上是第一个 RTU。 

后来，在 1960 年代和 1970 年代，随着计算机科学的进步，实现第一个基于电子的 SCADA 和 RTU 系统成为可能。仪器的安装距离比以前更远，RTU 提供了获取更大量数据和执行一些基本控制功能的能力。

RTU 的现代版本是在 1980 年代推出的，并在整个 1990 年代得到发展。RTU 现在基于微处理器，能够执行更高级的逻辑，类似于 PLC。引入了新的通信协议，允许可靠地交换更多信息。RS-232、RS-482 和后来的以太网是一些最广泛使用的协议。现代 RTU 具有更多特性和功能。

RTU 组件

RTU 包含一个硬件面板，其中安装了一个或多个输入/输出 (I/O) 模块。RTU 最重要的组件是中央处理单元 (CPU)、电源、通信端口和物理 I/O。接下来我们将更详细地回顾这些组件。

图 2.典型的 RTU 硬件结构。图片由ResearchGate 提供

中央处理器 (CPU)

CPU 可以由一个或多个执行中央功能处理的复杂电路卡组成。现代 RTU 使用 32 位微处理器。CPU 使用看门狗定时器来验证循环执行是否正确完成。CPU 模块也可以配备以太网通信端口。一些 RTU 带有双 CPU，在这种情况下，它们被配置为主备，为设备提供冗余。

许多 RTU 可以使用类似于 PLC 的语言和语法进行编程，例如梯形逻辑和结构化文本。其他人可能需要使用 C# 或其他语言进行更复杂的编码。另一方面，一些简单应用程序中的 RTU 可以使用 Web 界面进行编程。

电源

RTU 通常由主线连续供电。然而，可以安装 RTU 的远程位置通常也配备有备用电池模块。这有助于确保在一段时间内不间断运行。使用的电池的最常见的类型是铅酸，尽管锂电池已被最近日益普及。

通讯端口

每个 RTU 都需要一种与客户端（或主）SCADA 站进行外部通信的方式。为此，它们至少配备了一个通信端口。RTU 支持多种通信协议，包括以太网、RS-232 和Modbus。RTU 和 SCADA 网络支持的一些最常见的拓扑是环形、串联、星形等。

物理输入/输出

RTU 支持四种最常见的 I/O 模块：数字输入、数字输出、模拟输入和模拟输出。数字输入模块捕获来自现场设备的状态和报警信号。数字输出是向现场设备发送信号和命令所必需的。模拟输入和输出以可变电流或电压工作，通常分别在 0-1 mA 或 0-10 V 范围内。 

现在我们了解了 RTU 的工作原理及其组件，让我们简要地看看它们如何适应 SCADA 系统。

SCADA 系统中的 RTU

完整的 SCADA 架构包括不同类型的现场设备。这些设备可以连接到系统中的一个或多个 RTU 并传输有关物理事件的数据。考虑到不同 SCADA 系统的数量，当今市场上有各种各样的现场设备。 

图3。流量计和连接到 RTU 的无线传感器的示例。图片由Bentek Systems 提供

一些最常见的设备是接近传感器、温度传感器、流量计、液位计（用于液体）、无线传感器等。RTU 的作用是编译这些现场设备提供的信息，并将其传送到中央 SCADA 控制。

RTU 是 SCADA 中的重要设备，尤其是长距离传输。它们很容易集成到控制系统中，并且在远程监控条件（例如液位）方面很受欢迎。在下一篇文章中，我们将深入探讨 RTU 和 PLC 之间的差异。

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