幾種遠程測控終端（RTU）的性能比較

1 概述
   

    隨著工業生產規模的不斷擴大和對生產過程自動化要求的不斷提高，利用數據轉換技術作為數據測量、采集處理和過程控制的基本手段，并與計算機技術、通訊技術相結合的分布式監控系統，已取代集中式系統成為控制系統硬件發展的趨勢。遠程測控終端（RTU）作為體現“測控分散、管理集中”思路的產品從上世紀八十年代起介紹到中國并迅速得到廣泛的應用。
   

    在眾多的遠程測控終端（RTU）產品中，英國施倫伯杰公司的IMP、解放軍南京工程兵學院的893-IDCB和北京安控科技發展有限公司的SuperE是國內應用較多并具有代表性的遠程測控終端，本文將先對這三種產品作一簡單介紹，然后對其性能進行綜合比較。

   

    2 三種遠程測控終端（RTU）產品介紹
   

    2.1IMP遠程測控終端
   

    英國施倫伯杰（Schelumberger）公司上世紀八十年代初期開發的IMP遠程測控終端是一個軟硬件齊全的微處理器，它的外形是一個密封的鑄鋁扁平盒體（尺寸為433mm×215mm×35mm）,它可以適應環境較為惡劣的工業現場，有較高的測量精確度和在一定范圍內可變的多種測量參數（如直流模擬量輸入遠程測控終端可測量參數類型有直流電流、直流電壓、熱電偶輸入；直流電壓輸入量程可為20mV、200mV、2V、12V；直流電流0～20mA；熱電偶輸入可為分度號B、E、J、K、N、T、R、S的多個溫度測量范圍）。IMP遠程測控終端所完成的工作可由軟件進行設定，如設置各通道的測量參數類型(包括熱電偶的分度號)和測量范圍、設定熱電偶是否帶冷端溫度補償等等。IMP遠程測控終端的品種有兩種型號的直流模擬量輸入、電阻量輸入、直流模擬量輸出及開關量輸入/輸出等等。
   

    多塊IMP遠程測控終端以并聯方式共享一根總長可達1000m的專用雙芯雙絞屏蔽電纜（稱之為S-網絡）再通過S-網絡適配器接入主計算機，構成數據采集系統。
   

    2.2 893-IDCB遠程測控終端
   

    解放軍南京工程兵學院微機測控研究所在上世紀八十年代后期生產的893-IDCB遠程測控終端，其結構與IMP相似，但功能更強，價格更低。它采用了INTEL8031單片微機及進口大規模集成電路，其外形尺寸為455mm×230mm×60mm,采用鋼殼密封，防塵防潮，較鋁殼抗干擾能力更強。其功能不僅有數據采集，還可以完成工程單位變換、越限報警、歷史數據存儲、事件順序記錄、量程自動轉換、熱電偶冷端溫度補償、零點及增益校正、存貯濾波周期設定、硬件自檢、故障顯示、掉電保護和自復位等功能，從而大大減輕主機負擔，提高了網絡的吞吐率。
   

    893-IDCB遠程測控終端的品種較多，如兩種型號的模擬量輸入、三種型號的電阻量輸入、三種型號的數字量輸入、數字量輸出、數字量輸入/輸出、直流模擬量輸出、工頻交流量輸入、智能調節器等等。
   

    多塊893-IDCB遠程測控終端以并聯方式共享一根總長可達1200m的普通雙芯雙絞屏蔽電纜（稱之為893-網絡）再通過893-網絡適配卡接入多臺計算機，構成可帶PID回路控制功能的數據采集系統。
   

    2.3 SuperE遠程測控終端
   

    北京安控科技發展有限公司的SuperE 遠程測控終端是2001年10月推出的，它征求了諸多專家的意見，采用了在終端內部由用戶選擇不同類型的輸入輸出信號通道的方式。其外形尺寸為447mm×250mm×131mm，通常面板上帶有液晶顯示器及鍵盤。
   

    多塊SuperE 遠程測控終端可通過多種通訊方式與計算機相連，由于有強大的軟件功能，支持梯級邏輯圖、PID算法等功能，因而可構成帶邏輯控制、PID回路控制功能的監控系統。

   

    3 性能比較
   

    從用戶角度出發，我們從以下幾個方面對上述三種遠程測控終端產品進行性能比較：
   

    3.1 外形
   

    三種遠程測控終端外形尺寸相近，而英國施倫伯杰公司的IMP、解放軍南京工程兵學院的893-IDCB（面板式安裝帶顯示面板的智能調節器除外）相當于是一個黑匣子，沒有顯示器及操作鍵盤，操作及顯示都要在上位計算機上進行。而北京安控科技發展有限公司的SuperE可按照用戶要求帶液晶顯示器及操作鍵盤，液晶顯示器為單色，顯示分辨率為240×128，顯示器的顯示對比度及背光可在線顯示及調節，在遠程測控終端的液晶顯示器及操作鍵盤上還可進行現場監控、現場操作、現場診斷、現場維護、現場升級。其最大組態畫面數為40頁，畫面動態元素最大數量為40個，操作鍵盤有28個，可見其操作能力很強、顯示功能非常豐富。
   

    3.2 品種
   

    IMP的品種比較少，只有直流模擬量輸入、電阻量輸入、直流模擬量輸出及開關量輸入/輸出等少數幾個品種，但每一個RTU的通用性較好，如模擬量輸入RTU可接受熱電偶、直流電流、直流電壓三種類型的輸入信號，每一類信號又有多個分度號或多個量程可可供選擇，又如電阻量輸入RTU可接受電阻、直流電壓、Pt100、應變量四種類型的輸入信號，每一類信號又有多種橋路類型或多個量程可供選擇，再如開關量輸入/輸出RTU可自由選擇各點是開關量輸入還是開關量輸出。這種靈活性是同時期其它儀表所不曾具有的，所以它的通用輸入特性受到普遍歡迎。
   

    893-IDCB繼承了IMP上述優點，同時它又根據用戶需要，開發了很多新品種RTU，如工頻交流量輸入、智能調節器等，以適應國內（特別是電廠）對電量信號的采集及PID調節回路的要求。
   

    SuperE則選擇了另一個思路，它在每一塊RTU內部均可配置模擬量輸入、模擬量輸出、開關量輸入、開關量輸出、脈沖量輸入五種類型的信號通道，最大通道數為35個。用戶選型時只要根據現場信號采集類型及數量的要求確定五類信號通道是否都需選用及每一類信號的通道數。我們知道，每一個特定的生產現場往往不是只有單一的信號類型，例如污水處理的曝氣沉淀池，它有溫度、液面、流量、pH值等模擬量輸入信號，也有控制調節閥動作的模擬量輸出信號，還有泵、閘門開啟關閉的開關量輸入和輸出信號，甚至某些流量信號可能是脈沖量輸入信號。所以生產現場要求的是可接受不同信號類型的混合型RTU 。而且，不同的生產現場各類信號類型的點數差別很大，它又要求各類信號的點數可以靈活選擇。在IMP、893-IDCB等RTU現場配線時，要將單一信號類型都接入同一個RTU，必定有部分信號的連接電纜加長。所以像SuperE這樣混合型信號輸入輸出且點數可以適當變動的RTU，就可以靈活地適應各類生產現場的要求，不僅方便用戶選型，還可節省RTU的數量及減少信號電纜的用量。
   

    SuperE小型化的產品SuperE-M，最多15路I/O，它集成了最新的GPRS（通用分組無線業務）技術。另一個產品是SuperE-S，它采用模塊化積木式結構，I/O通道數可少到幾個，多到600個。增加了這些產品后，用戶選型時挑選的余地更大了。
   

    3.3 電源
   

    S-網絡的IMP數量為5塊或5塊以下時，RTU可直接由主計算機供電，IMP數量超過5塊時，由外部供電，電源等級為12～50VDC。
   

    893-IDCB使用220VAC電源，也可按特殊要求，采用12～36VDC供電。
SuperE使用220VAC電源、24VDC供電、12V太陽能電池供電，具有省電模式，并具備電池充電和后備功能。省電模式是指在軟件控制下RTU 進入休眠狀態，電耗降低，而一旦有中斷輸入，系統就恢復供電，這特別適用于太陽能電池供電。SuperE另一個優點是可向現場儀表（如變送器）提供隔離的24V電源輸出，從而大大減少了配電用的專用電源、連接導線及接線工作量。
   

    3.4 通訊
   

    IMP遠程測控終端通過S-網絡相連，S-網絡是一根總長可達1000m的專用雙芯雙絞屏蔽電纜，其通訊波特率為163k，每秒可完成1000個通道的掃描。與主計算機的連接是通過S-網絡適配器，主機數只能是一臺。
   

    893-IDCB遠程測控終端通過893-網絡相連，893-網絡是一根總長可達1200m的普通雙芯雙絞屏蔽電纜，其通訊波特率為187.5k, 每秒可完成1600個通道的掃描。與計算機的連接是通過893-網絡適配器，為多主機系統，主機數最多為31臺。
   

    SuperE在通訊方面則靈活得多，它采用標準的通訊協議和多種通訊方式進行通訊，可提供兩路對外通訊接口。例如可采用以下通訊方式：RS232、RS485、無線電臺、遠程撥號通訊、衛星通訊、專線通訊，通訊距離RS232為16m、RS485為1200m、無線電臺為數十km，專線通訊也超過10km。用戶可根據使用環境從多種通訊方式種中進行選擇或組合。它還支持標準的MODBUS RTU/ASCII通訊協議，也可以自定義通訊協議。在2003年4月舉行的安控科技發展有限公司昆明新產品發布會上還介紹了SuperE 加GPRS模塊后的SMS(短信息業務)無線傳輸方式，這是一種與手機發短信息相似的傳輸方式，與上述傳輸方式相比，它具有結構簡單、投資省、傳輸可靠等優點。
   

    3.5 系統功能
   

    IMP只能構成單一功能的數據采集系統，不能進行PID回路控制和邏輯控制。
893-IDCB因其品種中有智能調節器，所以它可以構成帶PID回路控制的數據采集與控制系統，但這種PID回路控制不應該是太復雜的。
   

    SuperE的軟件中包括邏輯梯級圖程序和C程序，邏輯梯級圖程序可完成一般的計算、邏輯控制、PID回路控制等功能；C程序可完成復雜的計算、邏輯控制、PID回路控制等功能，所以它可以構成帶邏輯控制、PID回路控制的數據采集與控制系統，這樣的系統通常也可以稱之為PLC或DCS系統。
   

    3.6 軟件
   

    IMP僅提供驅動程序、基于Windows的組態軟件包等少數軟件。
893-IDCB僅提供網絡驅動程序、網絡演示調試程序及與多種工控軟件的接口程序等軟件。
   

    SuperE采用的是多任務系統，其內部程序包括：監控程序、邏輯梯級圖程序、C程序、屏幕組態程序等四部分。監控程序控制整個系統的運行，完成數據的采集、存儲、通訊等工作；邏輯梯級圖程序可完成一般的計算、邏輯控制、PID調節等功能；C程序可完成復雜的計算、邏輯控制、PID調節等功能，也可實現自定義的通訊協議；屏幕組態程序完成屏幕畫面的組態顯示。SuperE還可提供多種氣體流量算法和專用監測、控制軟件包，如污水處理、水源井控制、抽油機控制、油氣計量專用軟件包，用戶也可以進行二次開發。