远程终端装置

STARDOM的FCN-RTU

远程终端装置（Remote terminal unit）简称RTU，是微处理器控制，用作装置界面的电子装置，将资料引入分布式控制系统或数据采集与监控系统（SCADA），通过传输遥测数据到主系统，并且使用主监控系统的数据控制所连接的装置。RTU也可解释为远程遥测装置或远程遥控装置。

体系结构

远程终端装置可以监控现场的模拟资料及数字资料，并且将资料发送回中央监控站。远程终端装置也包括设置用的软件，可以连接资料输入流及资料输出流、定义通讯协议以及针对安装问题进行调试。

远程终端装置可以是一张复杂的电路板，其中的各部分会符合客户需求的机能，也可能是由几张电路板组成，其中包括中央处理器卡、通讯接口卡、以及以下的界面卡：(AI)模拟输入卡、(DI)数字输入卡、(DO/CO)数字或是控制（继电器）输入卡或(AO)模拟输出卡。

电源供应器

远程终端装置中会有电源供应器，将市电的交流电源变换为不同CPU及接口卡所需要的电源，也可能会包括交流变换为直流的变换器，可以配合电池系统工作。

远程终端装置可能会包括电池以及充电线路，在紧急应用下，若市电无法供电时可以提供远程终端装置的电源。

数字输入或是状态输入

大部分的远程终端装置配合输入模块或是输入状态卡来获得可用二个状态表示的真实世界信息，一般会透过隔离电压源或是电流源来感知远程现场特定接点的状态。接点可以放在不同的装置上，例如电子断路器、液态阀的位置、警告条件以及装置的机械位置等。

模拟输入

远程终端装置可以监控许多不同种类的模拟输入，例如0-1 mA、4–20 mA电流环、0–10 V、±2.5 V、±5.0 V等。 许多远程终端装置的输入会有缓冲模块，从传感器得到的物理量变换成远程终端装置较灵敏的输入准位，也可能会进行信号的隔离。 远程终端装置也可以透过通讯系统，接收主站或是IED（智慧电子装置）提交的模拟资料。

远程终端装置或是主系统会将模拟输入得到的原始资料变换为适当的单位，例如水量、温度、用电量等，以便这些资料可以作进一步的处理，或是透过人机界面显示。

数字（控制）输出

远程终端装置可以驱动高电流额定的继电器，配合数字输出（DO）接口卡来打开或是关闭现场的装置。数字输出（DO）接口卡会切换继电器的线圈，继电器的接点会透过接触器控制装置的电源。

数字输出也可以连接PLC的逻辑输入，或是其他较灵敏，接收5V（或其他低压）数字输入的装置。

模拟输出

虽然不常用，有些控制装置会需要变动量输入，就可以用远程终端装置的模拟输出连接这些装置，例如图形记录装置（长条图）。主SCADA装置可以产生加总资料或是消息式资料，在近端或远程显示器显示。

系统及逻辑控制

现代的远程终端装置可以在没有分布式系统或是SCADA系统主电脑介入的情形下，进行简单的程序，可以简化系统布署，在安全上也有冗余的作用。例如现代水厂管理系统的RTU会有程序，让维修或是人员维护时，利用开关切换，不进行原有的行为。这个有安全上的考量，例如避免系统作业员及维护人员因为没有联络好，而造成更换泵浦的过程中，系统作业员误启动电源开关。

一般在系统维护时，会希望所有相关装置都断电并且锁住，以避免装置损坏及人员受伤。

通讯

远程终端装置会和数台主工作站以及智慧电子装置（IED）通讯，通讯可以透过不同的通讯网络来进行（多半是序列的，例如RS232、RS-485、RS422、以太网）。远程终端装置可能会支持不同的通讯协议（例如Modbus、IEC 60870-5-101/103/104、DNP3、IEC 60870-6-ICCP、IEC 61850）来和第三方的装置通讯。

资料传播可以由任何一方先开始，并且使用各种不同的机制来确认各装置的同步，并且减少通讯网络上的资料量。通讯网络上的主站（master）可以定期的轮询通讯从属装置（主站对远程终端装置，或是远程终端装置对智慧电子装置），以交换装置的资料。模拟资料多半是在和上次提交数值差异超过一定值时才会发送，数字资料也有类似的模式，是在其中有位元变更时才会发送。另一种作法是当从属装置的数字资料或是模拟资料有特定的变化时，从属装置主动更新相关资料。不过不论使用哪一种方式，都还是要定期交换完整的资料，以确保装置的信息都同步，并且不会有因资料陈旧造成的问题。

多台的远程终端装置或是智慧电子装置会利用多站通信架构（multi-drop scheme）的方式共享一条通讯线，作法是每一台有唯一不重复的站别，各装置只有收到给此站别的消息时才能回复。

和智慧电子装置的通讯

和智慧电子装置（IED）的通讯是指智慧电子装置和远程终端装置之间的通讯，这也可以省去许多远程终端装置上的硬件状态输入、模拟输出以及继电器输出。通讯可以透过导线或是光纤进行，可以用同一条通讯线连接一个远程终端装置以及多个智慧电子装置。

和主站的通讯

和主站的通讯一般是在控制室中的较大型控制系统，或是大型系统中的信息收集系统。通讯可以透过导线、光纤或是无线电的进行传输，也可以用同一个通讯介质连接数个装置进行通讯。

和其他控制系统的比较

具有电气输入和输出以及多个通讯连接端口的模块化远程终端单元

远程终端装置和可编程逻辑控制器（PLC）的不同点在远程终端装置更适合一些远距离的系统（彼此可能会利用无线通讯），而可编程逻辑控制器适用于距离较近的系统（工厂、生产线等），系统会利用有线的方式进行通讯。PLC主要会用IEC 61131编程工具，而远程终端装置多半是使用专属的编程工具。

远程终端装置（RTU）、可编程逻辑控制器（PLC）及分布式控制系统（DCS）功能上的的重叠部分越来越多，许多厂商会卖有PLC功能的RTU，或是有RTU功能的的PLC。产业界已建立标准，利用IEC 61131-3的功能区块图来在RTU及PLC上建立程序，不过几乎所有厂商也都提供了专属的替代开发方案以及开发环境。

此外，有些厂商提供的RTU是全面性的先预先定义其功能，有时会以PLC作为其延伸或是变换用的接口。

有些厂商的RTU已经有简单的图形用户界面，让用户可以轻松的规划其装置，有些应用中也已经使用数据记录器。

可编程自动控制器（programmable automation controller）简称PAC，是精简型的控制器，在传统的PLC上结合了PC-based控制系统的特点及其能力。PAC一般会用在SCADA系统中，提供相当RTU及PLC的功能。在许多电厂的SCADA应用中， “分布式RTU”会用资料处理器或是电厂的电脑来和数字保护继电器、PAC及其他I/O装置通讯，并且像传统的RTU一样的向SCADA主站通讯。

应用

• 功能与装置的远程监控：
  • 石油天然气（离岸平台, 陆上油井）
  • 泵站网（废水收集、供水）
  • 环境监控系统（污染、空气质量、排放监控）
  • 矿场
  • 辅助导航的空中交通装置（DVOR、DME、ILS、GP）
• 功能与装置的远程监控：
  • 水文地理（供水, 水库, 污水）
  • 电网与相关装置
  • 燃气网与相关装置
  • 室外警笛

参见

• 遥测
• 数字保护继电器
• 智慧电子装置（IED）
• 数据采集与监控系统