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了解遠程終端單元 (RTU) 的基礎知識以及它們如何融入 SCADA 系統。

RTU 代表遠程終端單元。RTU 是一種控制設備，通常作為大型系統的一部分安裝在遠程位置。RTU 的主要用途是監視和控制現場設備，例如閥門、執行器、傳感器等。RTU 是監控和數據采集( SCADA) 系統的重要組成部分，可在 SCADA 控制和物理過程之間建立接口。

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

RTU 有時被誤歸類為可編程邏輯控制器 (PLC)，因為它們的相似性以及后者在工業自動化領域的主導地位。然而，它們之間存在一些技術差異，以及一種比另一種更適合的不同應用。 

RTU 的歷史與 SCADA 的歷史密切相關。最早的 SCADA 系統起源于 1950 年代的發電廠。當時的挑戰是從互連變電站收集數據并將其發送到主控制室。這要歸功于第一個遙測應用程序，本質上是第一個 RTU。 

后來，在 1960 年代和 1970 年代，隨著計算機科學的進步，實現第一個基于電子的 SCADA 和 RTU 系統成為可能。儀器的安裝距離比以前更遠，RTU 提供了獲取更大量數據和執行一些基本控制功能的能力。

RTU 的現代版本是在 1980 年代推出的，并在整個 1990 年代得到發展。RTU 現在基于微處理器，能夠執行更高級的邏輯，類似于 PLC。引入了新的通信協議，允許可靠地交換更多信息。RS-232、RS-482 和后來的以太網是一些最廣泛使用的協議。現代 RTU 具有更多特性和功能。

RTU 組件

RTU 包含一個硬件面板，其中安裝了一個或多個輸入/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。接下來我們將更詳細地回顧這些組件。

圖 2.典型的 RTU 硬件結構。圖片由ResearchGate 提供

中央處理器 (CPU)

CPU 可以由一個或多個執行中央功能處理的復雜電路卡組成。現代 RTU 使用 32 位微處理器。CPU 使用看門狗定時器來驗證循環執行是否正確完成。CPU 模塊也可以配備以太網通信端口。一些 RTU 帶有雙 CPU，在這種情況下，它們被配置為主備，為設備提供冗余。

許多 RTU 可以使用類似于 PLC 的語言和語法進行編程，例如梯形邏輯和結構化文本。其他人可能需要使用 C# 或其他語言進行更復雜的編碼。另一方面，一些簡單應用程序中的 RTU 可以使用 Web 界面進行編程。

電源

RTU 通常由主線連續供電。然而，可以安裝 RTU 的遠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間內不間斷運行。使用的電池的最常見的類型是鉛酸，盡管鋰電池已被最近日益普及。

通訊端口

每個 RTU 都需要一種與客戶端（或主）SCADA 站進行外部通信的方式。為此，它們至少配備了一個通信端口。RTU 支持多種通信協議，包括以太網、RS-232 和Modbus。RTU 和 SCADA 網絡支持的一些最常見的拓撲是環形、串聯、星形等。

物理輸入/輸出

RTU 支持四種最常見的 I/O 模塊：數字輸入、數字輸出、模擬輸入和模擬輸出。數字輸入模塊捕獲來自現場設備的狀態和報警信號。數字輸出是向現場設備發送信號和命令所必需的。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。 

現在我們了解了 RTU 的工作原理及其組件，讓我們簡要地看看它們如何適應 SCADA 系統。

SCADA 系統中的 RTU

完整的 SCADA 架構包括不同類型的現場設備。這些設備可以連接到系統中的一個或多個 RTU 并傳輸有關物理事件的數據。考慮到不同 SCADA 系統的數量，當今市場上有各種各樣的現場設備。 

圖3。流量計和連接到 RTU 的無線傳感器的示例。圖片由Bentek Systems 提供

一些最常見的設備是接近傳感器、溫度傳感器、流量計、液位計（用于液體）、無線傳感器等。RTU 的作用是編譯這些現場設備提供的信息，并將其傳送到中央 SCADA 控制。

RTU 是 SCADA 中的重要設備，尤其是長距離傳輸。它們很容易集成到控制系統中，并且在遠程監控條件（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。