遠端終端裝置

STARDOM的FCN-RTU

遠端終端裝置（Remote terminal unit）簡稱RTU，是微處理器控制，用作裝置介面的電子裝置，將資料引入分散式控制系統或資料採集與監控系統（SCADA），通過傳輸遙測資料到主系統，並且使用主監控系統的資料控制所連接的裝置。RTU也可解釋為遠端遙測裝置或遠端遙控裝置。

體系結構

遠端終端裝置可以監控現場的類比資料及數位資料，並且將資料傳送回中央監控站。遠端終端裝置也包括設定用的軟體，可以連接資料輸入流及資料輸出流、定義通訊協定以及針對安裝問題進行除錯。

遠端終端裝置可以是一張複雜的電路板，其中的各部份會符合客戶需求的機能，也可能是由幾張電路板組成，其中包括中央處理器卡、通訊介面卡、以及以下的介面卡：(AI)類比輸入卡、(DI)數位輸入卡、(DO/CO)數位或是控制（繼電器）輸入卡或(AO)類比輸出卡。

電源供應器

遠端終端裝置中會有電源供應器，將市電的交流電源轉換為不同CPU及介面卡所需要的電源，也可能會包括交流轉換為直流的轉換器，可以配合電池系統工作。

遠端終端裝置可能會包括電池以及充電線路，在緊急應用下，若市電無法供電時可以提供遠端終端裝置的電源。

數位輸入或是狀態輸入

大部份的遠端終端裝置配合輸入模組或是輸入狀態卡來獲得可用二個狀態表示的真實世界資訊，一般會透過隔離電壓源或是電流源來感知遠端現場特定接點的狀態。接點可以放在不同的裝置上，例如電子斷路器、液態閥的位置、警告條件以及裝置的機械位置等。

類比輸入

遠端終端裝置可以監控許多不同種類的類比輸入，例如0-1 mA、4–20 mA電流環、0–10 V、±2.5 V、±5.0 V等。 許多遠端終端裝置的輸入會有緩衝模組，從感測器得到的物理量轉換成遠端終端裝置較靈敏的輸入準位，也可能會進行訊號的隔離。 遠端終端裝置也可以透過通訊系統，接收主站或是IED（智慧型電子裝置）送出的類比資料。

遠端終端裝置或是主系統會將類比輸入得到的原始資料轉換為適當的單位，例如水量、溫度、用電量等，以便這些資料可以作進一步的處理，或是透過人機介面顯示。

數位（控制）輸出

遠端終端裝置可以驅動高電流額定的繼電器，配合數位輸出（DO）介面卡來打開或是關閉現場的裝置。數位輸出（DO）介面卡會切換繼電器的線圈，繼電器的接點會透過接觸器控制裝置的電源。

數位輸出也可以連接PLC的邏輯輸入，或是其他較靈敏，接收5V（或其他低壓）數位輸入的裝置。

類比輸出

雖然不常用，有些控制裝置會需要變動量輸入，就可以用遠端終端裝置的類比輸出連接這些裝置，例如圖形記錄裝置（長條圖）。主SCADA裝置可以產生加總資料或是訊息式資料，在近端或遠端顯示器顯示。

系統及邏輯控制

現代的遠端終端裝置可以在沒有分散式系統或是SCADA系統主電腦介入的情形下，進行簡單的程式，可以簡化系統佈署，在安全上也有冗餘的作用。例如現代水廠管理系統的RTU會有程式，讓維修或是人員維護時，利用開關切換，不進行原有的行為。這個有安全上的考量，例如避免系統作業員及維護人員因為沒有聯絡好，而造成更換泵浦的過程中，系統作業員誤啟動電源開關。

一般在系統維護時，會希望所有相關裝置都斷電並且鎖住，以避免裝置損壞及人員受傷。

通訊

遠端終端裝置會和數台主工作站以及智慧型電子裝置（IED）通訊，通訊可以透過不同的通訊網路來進行（多半是序列的，例如RS232、RS-485、RS422、乙太網）。遠端終端裝置可能會支援不同的通訊協定（例如Modbus、IEC 60870-5-101/103/104、DNP3、IEC 60870-6-ICCP、IEC 61850）來和第三方的裝置通訊。

資料傳播可以由任何一方先開始，並且使用各種不同的機制來確認各裝置的同步，並且減少通訊網路上的資料量。通訊網路上的主站（master）可以定期的輪詢通訊從屬裝置（主站對遠端終端裝置，或是遠端終端裝置對智慧型電子裝置），以交換裝置的資料。類比資料多半是在和上次送出數值差異超過一定值時才會傳送，數位資料也有類似的模式，是在其中有位元變更時才會傳送。另一種作法是當從屬裝置的數位資料或是類比資料有特定的變化時，從屬裝置主動更新相關資料。不過不論使用哪一種方式，都還是要定期交換完整的資料，以確保裝置的資訊都同步，並且不會有因資料陳舊造成的問題。

多台的遠端終端裝置或是智慧型電子裝置會利用多站通訊架構（multi-drop scheme）的方式共享一條通訊線，作法是每一台有唯一不重複的站別，各裝置只有收到給此站別的訊息時才能回覆。

和智慧型電子裝置的通訊

和智慧型電子裝置（IED）的通訊是指智慧型電子裝置和遠端終端裝置之間的通訊，這也可以省去許多遠端終端裝置上的硬體狀態輸入、類比輸出以及繼電器輸出。通訊可以透過導線或是光纖進行，可以用同一條通訊線連接一個遠端終端裝置以及多個智慧型電子裝置。

和主站的通訊

和主站的通訊一般是在控制室中的較大型控制系統，或是大型系統中的資訊收集系統。通訊可以透過導線、光纖或是無線電的進行傳輸，也可以用同一個通訊介質連接數個裝置進行通訊。

和其他控制系統的比較

具有電氣輸入和輸出以及多個通訊連接埠的模組化遠端終端單元

遠端終端裝置和可程式化邏輯控制器（PLC）的不同點在遠端終端裝置更適合一些遠距離的系統（彼此可能會利用無線通訊），而可程式化邏輯控制器適用於距離較近的系統（工廠、生產線等），系統會利用有線的方式進行通訊。PLC主要會用IEC 61131編程工具，而遠端終端裝置多半是使用專屬的編程工具。

遠端終端裝置（RTU）、可程式化邏輯控制器（PLC）及分散式控制系統（DCS）功能上的的重疊部份越來越多，許多廠商會賣有PLC功能的RTU，或是有RTU功能的的PLC。產業界已建立標準，利用IEC 61131-3的功能區塊圖來在RTU及PLC上建立程式，不過幾乎所有廠商也都提供了專屬的替代開發方案以及開發環境。

此外，有些廠商提供的RTU是全面性的先預先定義其功能，有時會以PLC作為其延伸或是轉換用的介面。

有些廠商的RTU已經有簡單的圖形化使用者介面，讓使用者可以輕鬆的規劃其裝置，有些應用中也已經使用資料記錄器。

可程式化自動控制器（programmable automation controller）簡稱PAC，是精簡型的控制器，在傳統的PLC上結合了PC-based控制系統的特點及其能力。PAC一般會用在SCADA系統中，提供相當RTU及PLC的功能。在許多電廠的SCADA應用中， 「分散式RTU」會用資料處理器或是電廠的電腦來和數位保護繼電器、PAC及其他I/O裝置通訊，並且像傳統的RTU一樣的向SCADA主站通訊。

應用

• 功能與裝置的遠端監控：
  • 石油天然氣（離岸平台, 陸上油井）
  • 泵站網（廢水收集、供水）
  • 環境監控系統（污染、空氣品質、排放監控）
  • 礦場
  • 輔助導航的空中交通裝置（DVOR、DME、ILS、GP）
• 功能與裝置的遠端監控：
  • 水文地理（供水, 水庫, 污水）
  • 電網與相關裝置
  • 燃氣網與相關裝置
  • 室外警笛

參見

• 遙測
• 數位保護繼電器
• 智慧型電子裝置（IED）
• 資料採集與監控系統