内容导读：

一概述
RTU（Remote Terminal Unit）是一种远端测控单元装置，它对现场变送器的物理信号（如温度、压力、差压）及工业设备的运行状态进行监测和控制。以完成远方维护、数据存储、子站转发、与调度室微机接口等功能,与常用的可编程控制器PLC相比，RTU作为远端测控单元装置，具有两个突出功能：
1 简单适用的通讯功能，适用于全天侯的恶劣工作环境。高可靠性、现场免维护、功能强、体积小、价格合理。
2远程诊断功能：通过拨号连接，可实现远程诊断、远程维护和参数的远方设置及修改。
同常规的数字控制设备一样，RTU同样具有多个A/D、D/A、I/O输入、输出通道、记录数据的存储介质及各种各样的计算方法。由于RTU完善的功能，使得RTU在工业自动化集散控制系统和SCADA系统中得到了大量的应用。
嵌入式系统是计算机的一种应用形式，在嵌入式系统中，计算机的硬件和软件为其宿主设备剪裁定制，使宿主设备的功能强大化、智能化。嵌入式Internet是随着Intermet/Internet的迅猛发展而产生的新型技术，它将Internet应用于以单片机为核心各个领域，实现了基于Internet数据通信协议及其服务。
它具有性能可靠、功能全面、I/O点精简、应用灵活、适应性强、性价比高等优点，可广泛应用于行业自动化控制及设备成套等领域。

二 应用需求
重庆燃气集团供气公司的输配气站地域分布极为分散，流量计量及场站工作状况的监测和控制也较为繁杂，特别是大量的无人值守站点和阀室、阀井的管理更是难以实现。一般由工作人员或维修工人定期巡回，随着城市天然气输配管理水平的不断提高，这种原始的工作方式将逐渐被淘汰。并将以RTU为基本单元的远程自控无人值守站代替。并通过数据通讯形成计量管理监控网。
由于城市天然气输配气系统的特殊性，要在城市输配气系统的无人值守站点和阀室、阀井中大量应用的RTU，除了具备不停机连续工作、大容量的存储介质、高精度的信号采样、完备的计算方法和稳定可靠的数据通讯等特性外。还必须具有下列特点：
1结构紧骤、体积小易于安装使用。
2运行费用低，
本文提出一种在通信载体基于公用电话交换网（PSTN），通信协议遵从Internet协议蔟的嵌入式Intenet RTU。
三 系统组成
3．1 通信载体
随着我国公用有线电话网络和无线移动通讯网络的发展，特别是GPRS和CDMA的出现，为各种智能设备的远程无线通讯提供了新的手段。这主要是由于无线移动通讯网络把互联网（Internet）的通讯方式引入到无线通讯领域，使得用户可以采用熟悉的标准TCP/IP通讯模式与在互联网上的数据中心直接交换数据，而无须关心数据具体是如何传送。
用有线和无线电话网构成的计量局域网，建网时不须铺设通讯电缆，也不须申请无线通讯频段。使用时也无维护费用。由于公用电话网覆盖了我国城市和农村的各个地域，这种RTU可广泛分布于天然气的各个计量监控点，使用者只须向电信局或移动通信公司申办电话或购买SIM卡即可进行通讯。每次需要数据时即可向相应场站拨号通讯，完成数据传输。通讯成本非常低廉。


3．2 嵌入式Intenet RTU
基于TCP/IP协议的RTU具有Internet 模式，支持Internet/Intranet 访问。Internet 模式是基于浏览器/服务器模式的一种新型的客户/服务器体系结构，采用基于Web Server的三层结构。客户端(如个人计算机)以通用的浏览器（IE）为基础，服务器端(RTU)由Web 服务器及数据库两层结构组成。Internet 是以TCP/IP 协议为基础，以Web 为核心的网络，由于简单易用的客户浏览器以及客户端操作界面的一致性，克服了两层结构C/S 模式客户端多种程序带来的不一致性;服务器端的开放和基于标准的连接方案大大加强了管理监控中心与外部计量站场的联系，数据库不是直接服务于单个客户机，而与Web 服务器沟通，有利于实现对客户信息服务的动态性、实时性和交互性。随着计算机、计算机网络在全世界范围的发展，这种基于TCP/IP协议的开放式网络技术正逐渐地应用于自动化系统内并逐渐地取代各其它行形式的工业监控网。同目前各大公司推出的各式各样的RTU监控网相比较，它更接近客户，更接近应用，更有利于网络的进一步扩展。是当今信息系统发展趋势的主流。

由于RTU嵌入了HTTP（Hypertext Transfer Protocol）超文本传输协、FTP（File transfer Protocol）文件传输协等网络基础协议，它既是远端测控单元，又是Web和文件服务器。使用者不须编写专用软件，可直接使用Web浏览器（如IE）读取RTU采集和记录的计量监控点的现场信号，同时也可以用通用软件（如 Excel）或第三方软件处理这些数据文件。

二 硬件结构
2．1 嵌入式Internet RTU硬件构成如图




2.2 CPU模块
嵌入式Internet RTU采用Intel公司的高性能、32-bit、嵌入式微处理器作为CPU模块。CPU模块通过与PCBIOS、PCDOS兼容性的实现，为应用软件的运行提供了与PC完全兼容的环境，同时也为各种应用软件开发平台和工具的使用提供了完善的目标环境
CPU模块采用PC104的外形结构及安装方式，其外形尺寸为96mm×90mm。扩展总线为标准PC104总线的一个子集，采用8位数据总线，8KB地址总线，支持标准PC硬中断功能，可与大部分流行的PC104总线的测控模块相接，是一款符合PC104标准构架的单板计算机
为保证充足的存储空间，CPU模块包含了一个M-Systems公司的快闪固态IDE磁盘FFD(Fast Flash Disk)，使应用程序访问CPU模块上的FFD象访问普通磁盘文件系统一样方便快捷。
CPU模块提供两个标准RS232C接口。支持符合的串行通信。可挂接有线和无线MODEM
2.3 FFD(Fast Flash Disk)
FFD(Fast Flash Disk)是FFD是以快闪技术为基础的先进固态IDE磁盘。它遵从ATA-III介面并与现存之系统完全兼容。FFD是M-Systems公司的 TrueFFS-FTL 技术杰出产品，它独特的设计使FFD减少了搜寻时间和传统磁盘易出现的电子机械方面的延迟现象，从而提供了磁盘读写速率，增强了数据保存的耐久性。是在恶劣操作环境下可靠保存数据的理想产品。
FFD的容量为64 Mbytes至2.4 Gbytes，是目前容量最大的快速闪存磁盘。
2.4 A/D模块
A/D模块可选用ADVANTECH公司的12位分辨率A/D转换模块PCM3718HG，它基于PC104总线、有16个单端A/D转换通道，可接收16个现场物理量（如压力、温度或差压）。采样精度等级可达0.03%。
2.5 调制解调器(Modem)
2.5.1 有线Modem选用ADVANTECH公司的PCM3601，它是基于PC104总线结构的、波特率为56K的Fax/Modem。外挂有线电话网络即可完成数据通讯
2.5.2 GPRS无线Modem （选件）
　 GPRS无线Modem是以西门子工业级模块—mc35核心的无线数字移动通讯Mondem，它应用于中国移动通信公司覆盖的地域。根据中国移动通信公司的网络情况，目前可提供20—40Kbps的稳定数据传输。它作为“即插即用”可选设备外挂在CPU模板的RS232接口上完成数据通讯。
2.5.3 CDMA 无线Modem（选件）
它作为“即插即用”可选设备外挂在CPU模板的RS232接口上。应用于中国联通公司覆盖的地域。
软件结构
嵌入式Internet RTU可用任意一种嵌入式计算机语言（如C语言）编写程序。考虑计量数据的安全性，对远程数据请求须作合法性判断，相关数据传送由嵌入式系统按Internet数据通信协议传送，程序员不须编程。
硬件特色
1、先进的UNVRAM，保证RAM数据的可靠性和完整性。
2、防雷、抗干扰设计。
3、多重WATCHDOG措施，，保证系统运行可靠。
软件特色
1、采用结构化、模块化设计，易写易读，为用户掌握及再开发提供了极大的方便。软件经严格测试和长时间现场应用考验。
2、友好人机对话，采用中文菜单和中文提示，操作简单明了，易于监视系统的运行和通讯状况，便于维护。
3、较强的自检功能，包括整个系统和各子功能模块的自检。
4、支持与微机保护装置数据通信。
使用结论
基于公用电话网的RTU在重庆燃气集团城市输配气系统中己有多处使用。从价格上看同一台进口仪表差不多。从功能上来说，同一般场站的计算机系统类似。特别适合应用在无人值守的站点上。RTU装置主要是完成遥信、遥测、遥调、遥控功能，实时接受下行命令，并将各种实时信息或结果组装成报文上送到调度中心系统。
综上所述，作为以微处理器为核心的计算机应用系统的控制部分及I/O接口等，从应用角度来讲，已经处于成熟阶段。我们应用的这些RTU远动装置各具特色，均能可靠地运行， RTU传到公司调度室微机上的数据也很准确，测量数据在允许的误差范围内。由于是无人值守站点，所以RTU不能经常停运，要求具有较高的整机可靠性水平，以确保系统能长期稳定运行。另外，为适应今后的发展，RTU远动装置还必须具备有足够的扩充容量的余地，以适应日益扩大的要求。在应用中我们也发现了一些不足之处。希望生产厂家研制出更新的，更具有扩展性、系统的控制部分可靠性更高、整机可靠性水平也更好的RTU远动装置，以适应飞速发展的城市输配气系统测控管理的需要。

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来源:电子产品世界 作者: 时间:2006/5/11 17:23:00