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幾種遠(yuǎn)程測控終端(RTU)的性能比較

http://mamafrist.com 2015年09月19日        

1 概述
   

    隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大和對生產(chǎn)過程自動化要求的不斷提高,利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)作為數(shù)據(jù)測量、采集處理和過程控制的基本手段,并與計算機技術(shù)、通訊技術(shù)相結(jié)合的分布式監(jiān)控系統(tǒng),已取代集中式系統(tǒng)成為控制系統(tǒng)硬件發(fā)展的趨勢。遠(yuǎn)程測控終端(RTU)作為體現(xiàn)“測控分散、管理集中”思路的產(chǎn)品從上世紀(jì)八十年代起介紹到中國并迅速得到廣泛的應(yīng)用。
   

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

   

    2 三種遠(yuǎn)程測控終端(RTU)產(chǎn)品介紹
   

    2.1IMP遠(yuǎn)程測控終端
   

    英國施倫伯杰(Schelumberger)公司上世紀(jì)八十年代初期開發(fā)的IMP遠(yuǎn)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(yīng)環(huán)境較為惡劣的工業(yè)現(xiàn)場,有較高的測量精確度和在一定范圍內(nèi)可變的多種測量參數(shù)(如直流模擬量輸入遠(yuǎn)程測控終端可測量參數(shù)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(yuǎn)程測控終端所完成的工作可由軟件進行設(shè)定,如設(shè)置各通道的測量參數(shù)類型(包括熱電偶的分度號)和測量范圍、設(shè)定熱電偶是否帶冷端溫度補償?shù)鹊?。IMP遠(yuǎn)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(guān)量輸入/輸出等等。
   

    多塊IMP遠(yuǎn)程測控終端以并聯(lián)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(wǎng)絡(luò))再通過S-網(wǎng)絡(luò)適配器接入主計算機,構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
   

    2.2 893-IDCB遠(yuǎn)程測控終端
   

    解放軍南京工程兵學(xué)院微機測控研究所在上世紀(jì)八十年代后期生產(chǎn)的893-IDCB遠(yuǎn)程測控終端,其結(jié)構(gòu)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(guī)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(shù)據(jù)采集,還可以完成工程單位變換、越限報警、歷史數(shù)據(jù)存儲、事件順序記錄、量程自動轉(zhuǎn)換、熱電偶冷端溫度補償、零點及增益校正、存貯濾波周期設(shè)定、硬件自檢、故障顯示、掉電保護和自復(fù)位等功能,從而大大減輕主機負(fù)擔(dān),提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。
   

    893-IDCB遠(yuǎn)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(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、數(shù)字量輸入/輸出、直流模擬量輸出、工頻交流量輸入、智能調(diào)節(jié)器等等。
   

    多塊893-IDCB遠(yuǎn)程測控終端以并聯(lián)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(wǎng)絡(luò))再通過893-網(wǎng)絡(luò)適配卡接入多臺計算機,構(gòu)成可帶PID回路控制功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
   

    2.3 SuperE遠(yuǎn)程測控終端
   

    北京安控科技發(fā)展有限公司的SuperE 遠(yuǎn)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(nèi)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(yuǎn)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(gòu)成帶邏輯控制、PID回路控制功能的監(jiān)控系統(tǒng)。

   

    3 性能比較
   

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

    3.1 外形
   

    三種遠(yuǎn)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(xué)院的893-IDCB(面板式安裝帶顯示面板的智能調(diào)節(jié)器除外)相當(dāng)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(fā)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(diào)節(jié),在遠(yuǎn)程測控終端的液晶顯示器及操作鍵盤上還可進行現(xiàn)場監(jiān)控、現(xiàn)場操作、現(xiàn)場診斷、現(xiàn)場維護、現(xiàn)場升級。其最大組態(tài)畫面數(shù)為40頁,畫面動態(tài)元素最大數(shù)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(guān)量輸入/輸出等少數(shù)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(yīng)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(guān)量輸入/輸出RTU可自由選擇各點是開關(guān)量輸入還是開關(guān)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(yōu)點,同時它又根據(jù)用戶需要,開發(fā)了很多新品種RTU,如工頻交流量輸入、智能調(diào)節(jié)器等,以適應(yīng)國內(nèi)(特別是電廠)對電量信號的采集及PID調(diào)節(jié)回路的要求。
   

    SuperE則選擇了另一個思路,它在每一塊RTU內(nèi)部均可配置模擬量輸入、模擬量輸出、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、脈沖量輸入五種類型的信號通道,最大通道數(shù)為35個。用戶選型時只要根據(jù)現(xiàn)場信號采集類型及數(shù)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(shù)。我們知道,每一個特定的生產(chǎn)現(xiàn)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(diào)節(jié)閥動作的模擬量輸出信號,還有泵、閘門開啟關(guān)閉的開關(guān)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(chǎn)現(xiàn)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(chǎn)現(xiàn)場各類信號類型的點數(shù)差別很大,它又要求各類信號的點數(shù)可以靈活選擇。在IMP、893-IDCB等RTU現(xiàn)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(shù)可以適當(dāng)變動的RTU,就可以靈活地適應(yīng)各類生產(chǎn)現(xiàn)場的要求,不僅方便用戶選型,還可節(jié)省RTU的數(shù)量及減少信號電纜的用量。
   

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

    3.3 電源
   

    S-網(wǎng)絡(luò)的IMP數(shù)量為5塊或5塊以下時,RTU可直接由主計算機供電,IMP數(shù)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(tài),電耗降低,而一旦有中斷輸入,系統(tǒng)就恢復(fù)供電,這特別適用于太陽能電池供電。SuperE另一個優(yōu)點是可向現(xiàn)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(dǎo)線及接線工作量。
   

    3.4 通訊
   

    IMP遠(yuǎn)程測控終端通過S-網(wǎng)絡(luò)相連,S-網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)適配器,主機數(shù)只能是一臺。
   

    893-IDCB遠(yuǎn)程測控終端通過893-網(wǎng)絡(luò)相連,893-網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)適配器,為多主機系統(tǒng),主機數(shù)最多為31臺。
   

    SuperE在通訊方面則靈活得多,它采用標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)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(yuǎn)程撥號通訊、衛(wèi)星通訊、專線通訊,通訊距離RS232為16m、RS485為1200m、無線電臺為數(shù)十km,專線通訊也超過10km。用戶可根據(jù)使用環(huán)境從多種通訊方式種中進行選擇或組合。它還支持標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS RTU/ASCII通訊協(xié)議,也可以自定義通訊協(xié)議。在2003年4月舉行的安控科技發(fā)展有限公司昆明新產(chǎn)品發(fā)布會上還介紹了SuperE 加GPRS模塊后的SMS(短信息業(yè)務(wù))無線傳輸方式,這是一種與手機發(fā)短信息相似的傳輸方式,與上述傳輸方式相比,它具有結(jié)構(gòu)簡單、投資省、傳輸可靠等優(yōu)點。
   

    3.5 系統(tǒng)功能
   

    IMP只能構(gòu)成單一功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),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(diào)節(jié)器,所以它可以構(gòu)成帶PID回路控制的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng),但這種PID回路控制不應(yīng)該是太復(fù)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(fù)雜的計算、邏輯控制、PID回路控制等功能,所以它可以構(gòu)成帶邏輯控制、PID回路控制的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng),這樣的系統(tǒng)通常也可以稱之為PLC或DCS系統(tǒng)。
   

    3.6 軟件
   

    IMP僅提供驅(qū)動程序、基于Windows的組態(tài)軟件包等少數(shù)軟件。
893-IDCB僅提供網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序、網(wǎng)絡(luò)演示調(diào)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(wù)系統(tǒng),其內(nèi)部程序包括:監(jiān)控程序、邏輯梯級圖程序、C程序、屏幕組態(tài)程序等四部分。監(jiān)控程序控制整個系統(tǒng)的運行,完成數(shù)據(jù)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(diào)節(jié)等功能;C程序可完成復(fù)雜的計算、邏輯控制、PID調(diào)節(jié)等功能,也可實現(xiàn)自定義的通訊協(xié)議;屏幕組態(tài)程序完成屏幕畫面的組態(tài)顯示。SuperE還可提供多種氣體流量算法和專用監(jiān)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(fā)。
 
 

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