燃?xì)夤芫W(wǎng)與遠(yuǎn)程終端RTU研究

丁輝

【摘 要】燃?xì)夤芫W(wǎng)遠(yuǎn)程終端（RTU）是城市燃?xì)庀到y(tǒng)的基礎(chǔ)控制單元，對(duì)實(shí)現(xiàn)城市燃?xì)庾詣?dòng)化起著十分重要的作用。本文在分析遠(yuǎn)程監(jiān)控相關(guān)概念及其應(yīng)用的基礎(chǔ)上，就燃?xì)饨K端管網(wǎng)RTU進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】遠(yuǎn)程終端設(shè)備;城市燃?xì)膺\(yùn)行;RTU

一、遠(yuǎn)程監(jiān)控相關(guān)概念及其應(yīng)用

在生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化裝置中，PLC、DCS是兩類(lèi)應(yīng)用最廣泛的控制系統(tǒng)，20世紀(jì)80年代之前，這些控制系統(tǒng)的I/O卡件均集中在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的控制室內(nèi)，與現(xiàn)場(chǎng)裝置的連接線(xiàn)都是一對(duì)一直接接線(xiàn)。在80年代后期，PLC、DCS兩類(lèi)控制系統(tǒng)先后推出遠(yuǎn)離控制室安裝的遠(yuǎn)程I/O卡件，它安裝在現(xiàn)場(chǎng)，可就近與現(xiàn)場(chǎng)裝置連線(xiàn)，而這些遠(yuǎn)程I/O 卡件與PLC、DCS系統(tǒng)安裝在控制室的控制器是通過(guò)單根電纜的通訊實(shí)現(xiàn)信息交換。而在這之前，即在80年代初期，一些相對(duì)生產(chǎn)規(guī)模小一些的廠家利用它們?cè)跀?shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換及通訊方面的優(yōu)勢(shì)，就已經(jīng)推出遠(yuǎn)程測(cè)控終端RTU，并采用RTU 構(gòu)成計(jì)算機(jī)SCADA系統(tǒng)，有時(shí)我們又將它稱(chēng)為四遙（遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)）系統(tǒng)， 那么什么是RTU呢？RTU是Remote Terminal Unit（遠(yuǎn)程測(cè)控終端）的縮寫(xiě)，是SCADA系統(tǒng)的基本組成單元。一個(gè)RTU可以有幾個(gè)，幾十個(gè)或幾百個(gè)I/O點(diǎn)，可以放置在測(cè)量點(diǎn)附近的現(xiàn)場(chǎng)。RTU應(yīng)該至少具備以下兩種功能：數(shù)據(jù)采集及處理、數(shù)據(jù)傳輸（網(wǎng)絡(luò)通信），當(dāng)然，許多RTU還具備PID控制功能或邏輯控制功能、流量累計(jì)功能等等。 遠(yuǎn)程測(cè)控終端RTU作為體現(xiàn)“測(cè)控分散、管理集中”思路的產(chǎn)品從20世紀(jì)80年代起介紹到中國(guó)并迅速得到廣泛的應(yīng)用。它在提高信號(hào)傳輸可靠性、減輕主機(jī)負(fù)擔(dān)、減少信號(hào)電纜用量、節(jié)省安裝費(fèi)用等方面的優(yōu)點(diǎn)也得到用戶(hù)的肯定。

管網(wǎng)遠(yuǎn)程終端技術(shù)是一種以遠(yuǎn)程通信技術(shù)為主、經(jīng)過(guò)功能組合形成的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其代替了常規(guī)的測(cè)量和監(jiān)視儀表，解決了常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的問(wèn)題。流量計(jì)遠(yuǎn)程技術(shù)系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力和邏輯判斷功能，可以方便地監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行和操作，它具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化的顯著特點(diǎn)。通過(guò)利用先進(jìn)的綜合自動(dòng)化技術(shù)，提高了供氣質(zhì)量、提高了電壓合格率、提高了城市燃?xì)膺\(yùn)行的安全可靠性和系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平，減少了維護(hù)工作量、減少了值班員勞動(dòng)強(qiáng)度。

除了在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中大量應(yīng)用之外，在測(cè)控點(diǎn)特別分散的場(chǎng)合，如在以下行業(yè)中遠(yuǎn)程測(cè)控終端RTU得到廣泛的應(yīng)用：城市供水自動(dòng)化控制系統(tǒng);城市廢水處理系統(tǒng);城市煤氣管網(wǎng)綜合調(diào)度系統(tǒng);天然氣、石油行業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng);電力遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)集控系統(tǒng);熱網(wǎng)管道自動(dòng)化控制;大氣/水質(zhì)等環(huán)保監(jiān)測(cè);水情水文測(cè)報(bào)系統(tǒng);燈塔信標(biāo)、江河航運(yùn)、港口、礦山調(diào)度系統(tǒng)。合肥中石油昆侖燃?xì)庥邢薰具h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由控制中心和分散在轄區(qū)燃?xì)夤芫W(wǎng)上數(shù)十個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的遠(yuǎn)程測(cè)控終端組成，遠(yuǎn)程測(cè)控終端采用的是帶GSM/GPRS模塊的微型PLC。遠(yuǎn)程測(cè)控終端將監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)（包括管線(xiàn)壓力、瞬時(shí)流量等數(shù)據(jù)），通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信實(shí)時(shí)將以上數(shù)據(jù)傳送到控制中心，進(jìn)行實(shí)時(shí)累計(jì)。在每天晚上的固定時(shí)間將當(dāng)日累計(jì)數(shù)據(jù)上報(bào)數(shù)據(jù)中心。此外，控制中心監(jiān)控人員可隨時(shí)察看管網(wǎng)終端參數(shù)，了解各監(jiān)控點(diǎn)實(shí)際運(yùn)行情況。

燃?xì)饨K端管網(wǎng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目標(biāo)可以歸結(jié)為：提高運(yùn)行安全、穩(wěn)定，降低運(yùn)行成本，確保向用戶(hù)不間斷優(yōu)質(zhì)供氣;提高城鄉(xiāng)燃?xì)饩W(wǎng)整體供氣能力。對(duì)于燃?xì)馄髽I(yè)實(shí)現(xiàn)燃?xì)饨K端管網(wǎng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)施的具體意義在于：可以大幅度提高供氣安全，可靠性，同時(shí)具有減員增效，降低經(jīng)營(yíng)成本的作用;遠(yuǎn)期的意義即針對(duì)在良好一次網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上的自動(dòng)化系統(tǒng)可優(yōu)化運(yùn)行，保持能量平衡，減少尖峰負(fù)荷，進(jìn)而具有推遲新建項(xiàng)目的潛在經(jīng)濟(jì)效益。

二、燃?xì)饨K端管網(wǎng)RTU

1.發(fā)展概況

燃?xì)饨K端管網(wǎng)RTU是SCADA系統(tǒng)的基本組成單元，它負(fù)責(zé)采集管網(wǎng)終端燃?xì)膺\(yùn)行狀態(tài)的模擬量和狀態(tài)量，監(jiān)視并向調(diào)度中心傳送這些模擬量和狀態(tài)量，實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心對(duì)管網(wǎng)的遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)“四遙”功能。RTU的發(fā)展歷程是與“三遙”工程技術(shù)相聯(lián)系。“三遙”工程技術(shù)是指遙測(cè)、遙控、遙調(diào)技術(shù)，是研究遠(yuǎn)處人們不易到達(dá)的地點(diǎn)，對(duì)物理變化過(guò)程、生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)（遙測(cè)）、調(diào)節(jié)（遙調(diào)）、控制（遙控）的一門(mén)學(xué)科。服務(wù)于變電站自動(dòng)化的RTU還具有了配電故障信息采集與處理、電能質(zhì)量測(cè)量、斷路器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)等功能，以達(dá)到調(diào)度自動(dòng)化對(duì)用戶(hù)可靠?jī)?yōu)質(zhì)供氣的最終目標(biāo)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，燃?xì)庀到y(tǒng)自動(dòng)化程度日益提高，電氣測(cè)量?jī)x表無(wú)論在原理、結(jié)構(gòu)和準(zhǔn)確度上都產(chǎn)生了巨大變革，計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入使儀表的原理、結(jié)構(gòu)和功能大為改觀。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)交流燃?xì)鈪?shù)精確測(cè)量和分析并具有多種功能的新型RTU成為自動(dòng)化領(lǐng)域的主攻方向和熱門(mén)課題。

2.功能分析

在管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程終端的功能是指終端對(duì)管網(wǎng)的監(jiān)視和控制能力，也包括終端的自檢自調(diào)和自恢復(fù)的能力。由于管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)面對(duì)一個(gè)龐大而錯(cuò)綜復(fù)雜的對(duì)象，遠(yuǎn)程終端的任務(wù)不僅數(shù)量多，而且復(fù)雜。通常的遠(yuǎn)程終端功能可劃分為遠(yuǎn)程功能和當(dāng)?shù)毓δ堋＿h(yuǎn)程終端是安裝在管網(wǎng)終端流量計(jì)上的一種遠(yuǎn)程終端，它與調(diào)度中心相距遙遠(yuǎn)，與調(diào)度中心計(jì)算機(jī)同多信道相連接。遠(yuǎn)程終端與調(diào)度中心之間通過(guò)遠(yuǎn)距離信息傳輸所完成的監(jiān)控功能稱(chēng)為遠(yuǎn)程終端的遠(yuǎn)程功能。

遠(yuǎn)程測(cè)量將采集到的被監(jiān)控管線(xiàn)主要參數(shù)按規(guī)約傳送給調(diào)度中心。這些測(cè)量參數(shù)是門(mén)站或減壓站輸送能力，管網(wǎng)壓力承受能力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)比運(yùn)行動(dòng)態(tài)供調(diào)度人員進(jìn)行事故分析。遙信即遠(yuǎn)程信號(hào)，它將采集到的被監(jiān)控管網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，按規(guī)約傳動(dòng)給調(diào)度中心。這些設(shè)備狀態(tài)可能是斷路器，隔離開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)，繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的動(dòng)作狀態(tài)，遠(yuǎn)程設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。通常，一臺(tái)RTU可能處理多個(gè)遙信量。

3.技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)地區(qū)管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》，該標(biāo)準(zhǔn)適用于地區(qū)管網(wǎng)及各類(lèi)供氣網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)如下：在電源參數(shù)上，交流額定電壓為AC220V/1A，額定頻率為50Hz，直流額定電壓為DC24V/10A;在容量配置上，模擬量輸入為15路，數(shù)字量輸入為8路，數(shù)字量輸出為8路;在測(cè)量精度上，三相電壓、電流為0.5級(jí)，有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)為l級(jí)，諧波檢測(cè)精度為l級(jí)，頻率測(cè)量誤差為0.01Hz;在控制輸出上，觸電容量為AC220V/1A。

三、結(jié)語(yǔ)

遠(yuǎn)程終端設(shè)備是安裝在遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的電子設(shè)備，用來(lái)監(jiān)視和測(cè)量安裝在遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的傳感器和設(shè)備。RTU將測(cè)得的狀態(tài)或信號(hào)轉(zhuǎn)換成可在通信媒體上發(fā)送的數(shù)據(jù)格式。它還將從中央計(jì)算機(jī)發(fā)送來(lái)得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的功能控制。與常用的可編程控制器PLC相比，RTU通常要具有優(yōu)良的通訊能力和更大的存儲(chǔ)容量，適用于更惡劣的溫度和濕度環(huán)境，提供更多的計(jì)算功能。遠(yuǎn)程終端設(shè)備可以用各種不同的硬件和軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。這取決于被控現(xiàn)場(chǎng)的性質(zhì)、系統(tǒng)的復(fù)雜性、對(duì)數(shù)據(jù)通信的要求、實(shí)時(shí)報(bào)警報(bào)告、模擬信號(hào)測(cè)量精度、狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備的調(diào)節(jié)控制和開(kāi)關(guān)控制。 ?正是由于RTU完善的功能，使得RTU產(chǎn)品在SCADA系統(tǒng)中得到大量應(yīng)用。

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