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几种远程测控终端(RTU)的性能比较

供稿:ETROL-北京安控科技股份有限公司 2005/3/14 16:37:00

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摘要:介绍了在国内应用较多的几种远程测控终端(RTU):英国施伦伯杰公司的IMP、解放军南京工程兵学院的893-IDCB和北京安控科技发展有限公司的SuperE,对其性能进行了综合比较。
关键词: 远程测控终端 IMP 893-IDCB SuperE 性能比较
1 概述
随着工业生产规模的不断扩大和对生产过程自动化要求的不断提高,利用数据转换技术作为数据测量、采集处理和过程控制的基本手段,并与计算机技术、通讯技术相结合的分布式监控系统,已取代集中式系统成为控制系统硬件发展的趋势。远程测控终端(RTU)作为体现“测控分散、管理集中”思路的产品从上世纪八十年代起介绍到中国并迅速得到广泛的应用。
在众多的远程测控终端(RTU)产品中,英国施伦伯杰公司的IMP、解放军南京工程兵学院的893-IDCB和北京安控科技发展有限公司的SuperE是国内应用较多并具有代表性的远程测控终端,本文将先对这三种产品作一简单介绍,然后对其性能进行综合比较。2 三种远程测控终端(RTU)产品介绍
2.1IMP远程测控终端

英国施伦伯杰(Schelumberger)公司上世纪八十年代初期开发的IMP远程测控终端是一个软硬件齐全的微处理器,它的外形是一个密封的铸铝扁平盒体(尺寸为433mm×215mm×35mm),它可以适应环境较为恶劣的工业现场,有较高的测量精确度和在一定范围内可变的多种测量参数(如直流模拟量输入远程测控终端可测量参数类型有直流电流、直流电压、热电偶输入;直流电压输入量程可为20mV、200mV、2V、12V;直流电流0~20mA;热电偶输入可为分度号B、E、J、K、N、T、R、S的多个温度测量范围)。IMP远程测控终端所完成的工作可由软件进行设定,如设置各通道的测量参数类型(包括热电偶的分度号)和测量范围、设定热电偶是否带冷端温度补偿等等。IMP远程测控终端的品种有两种型号的直流模拟量输入、电阻量输入、直流模拟量输出及开关量输入/输出等等。
多块IMP远程测控终端以并联方式共享一根总长可达1000m的专用双芯双绞屏蔽电缆(称之为S-网络)再通过S-网络适配器接入主计算机,构成数据采集系统。
2.2 893-IDCB远程测控终端
解放军南京工程兵学院微机测控研究所在上世纪八十年代后期生产的893-IDCB远程测控终端,其结构与IMP相似,但功能更强,价格更低。它采用了INTEL8031单片微机及进口大规模集成电路,其外形尺寸为455mm×230mm×60mm,采用钢壳密封,防尘防潮,较铝壳抗干扰能力更强。其功能不仅有数据采集,还可以完成工程单位变换、越限报警、历史数据存储、事件顺序记录、量程自动转换、热电偶冷端温度补偿、零点及增益校正、存贮滤波周期设定、硬件自检、故障显示、掉电保护和自复位等功能,从而大大减轻主机负担,提高了网络的吞吐率。
893-IDCB远程测控终端的品种较多,如两种型号的模拟量输入、三种型号的电阻量输入、三种型号的数字量输入、数字量输出、数字量输入/输出、直流模拟量输出、工频交流量输入、智能调节器等等。
多块893-IDCB远程测控终端以并联方式共享一根总长可达1200m的普通双芯双绞屏蔽电缆(称之为893-网络)再通过893-网络适配卡接入多台计算机,构成可带PID回路控制功能的数据采集系统。
2.3 SuperE远程测控终端
北京安控科技发展有限公司的SuperE 远程测控终端是2001年10月推出的,它征求了诸多专家的意见,采用了在终端内部由用户选择不同类型的输入输出信号通道的方式。其外形尺寸为447mm×250mm×131mm,通常面板上带有液晶显示器及键盘。
多块SuperE 远程测控终端可通过多种通讯方式与计算机相连,由于有强大的软件功能,支持梯级逻辑图、PID算法等功能,因而可构成带逻辑控制、PID回路控制功能的监控系统。3 性能比较
从用户角度出发,我们从以下几个方面对上述三种远程测控终端产品进行性能比较:
3.1 外形
三种远程测控终端外形尺寸相近,而英国施伦伯杰公司的IMP、解放军南京工程兵学院的893-IDCB(面板式安装带显示面板的智能调节器除外)相当于是一个黑匣子,没有显示器及操作键盘,操作及显示都要在上位计算机上进行。而北京安控科技发展有限公司的SuperE可按照用户要求带液晶显示器及操作键盘,液晶显示器为单色,显示分辨率为240×128,显示器的显示对比度及背光可在线显示及调节,在远程测控终端的液晶显示器及操作键盘上还可进行现场监控、现场操作、现场诊断、现场维护、现场升级。其最大组态画面数为40页,画面动态元素最大数量为40个,操作键盘有28个,可见其操作能力很强、显示功能非常丰富。
3.2 品种
IMP的品种比较少,只有直流模拟量输入、电阻量输入、直流模拟量输出及开关量输入/输出等少数几个品种,但每一个RTU的通用性较好,如模拟量输入RTU可接受热电偶、直流电流、直流电压三种类型的输入信号,每一类信号又有多个分度号或多个量程可可供选择,又如电阻量输入RTU可接受电阻、直流电压、Pt100、应变量四种类型的输入信号,每一类信号又有多种桥路类型或多个量程可供选择,再如开关量输入/输出RTU可自由选择各点是开关量输入还是开关量输出。这种灵活性是同时期其它仪表所不曾具有的,所以它的通用输入特性受到普遍欢迎。
893-IDCB继承了IMP上述优点,同时它又根据用户需要,开发了很多新品种RTU,如工频交流量输入、智能调节器等,以适应国内(特别是电厂)对电量信号的采集及PID调节回路的要求。
SuperE则选择了另一个思路,它在每一块RTU内部均可配置模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出、脉冲量输入五种类型的信号通道,最大通道数为35个。用户选型时只要根据现场信号采集类型及数量的要求确定五类信号通道是否都需选用及每一类信号的通道数。我们知道,每一个特定的生产现场往往不是只有单一的信号类型,例如污水处理的曝气沉淀池,它有温度、液面、流量、pH值等模拟量输入信号,也有控制调节阀动作的模拟量输出信号,还有泵、闸门开启关闭的开关量输入和输出信号,甚至某些流量信号可能是脉冲量输入信号。所以生产现场要求的是可接受不同信号类型的混合型RTU 。而且,不同的生产现场各类信号类型的点数差别很大,它又要求各类信号的点数可以灵活选择。在IMP、893-IDCB等RTU现场配线时,要将单一信号类型都接入同一个RTU,必定有部分信号的连接电缆加长。所以像SuperE这样混合型信号输入输出且点数可以适当变动的RTU,就可以灵活地适应各类生产现场的要求,不仅方便用户选型,还可节省RTU的数量及减少信号电缆的用量。
SuperE小型化的产品SuperE-M,最多15路I/O,它集成了最新的GPRS(通用分组无线业务)技术。另一个产品是SuperE-S,它采用模块化积木式结构,I/O通道数可少到几个,多到600个。增加了这些产品后,用户选型时挑选的余地更大了。
3.3 电源
S-网络的IMP数量为5块或5块以下时,RTU可直接由主计算机供电,IMP数量超过5块时,由外部供电,电源等级为12~50VDC。
893-IDCB使用220VAC电源,也可按特殊要求,采用12~36VDC供电。
SuperE使用220VAC电源、24VDC供电、12V太阳能电池供电,具有省电模式,并具备电池充电和后备功能。省电模式是指在软件控制下RTU 进入休眠状态,电耗降低,而一旦有中断输入,系统就恢复供电,这特别适用于太阳能电池供电。SuperE另一个优点是可向现场仪表(如变送器)提供隔离的24V电源输出,从而大大减少了配电用的专用电源、连接导线及接线工作量。
3.4 通讯
IMP远程测控终端通过S-网络相连,S-网络是一根总长可达1000m的专用双芯双绞屏蔽电缆,其通讯波特率为163k,每秒可完成1000个通道的扫描。与主计算机的连接是通过S-网络适配器,主机数只能是一台。
893-IDCB远程测控终端通过893-网络相连,893-网络是一根总长可达1200m的普通双芯双绞屏蔽电缆,其通讯波特率为187.5k, 每秒可完成1600个通道的扫描。与计算机的连接是通过893-网络适配器,为多主机系统,主机数最多为31台。
SuperE在通讯方面则灵活得多,它采用标准的通讯协议和多种通讯方式进行通讯,可提供两路对外通讯接口。例如可采用以下通讯方式:RS232、RS485、无线电台、远程拨号通讯、卫星通讯、专线通讯,通讯距离RS232为16m、RS485为1200m、无线电台为数十km,专线通讯也超过10km。用户可根据使用环境从多种通讯方式种中进行选择或组合。它还支持标准的MODBUS RTU/ASCII通讯协议,也可以自定义通讯协议。在2003年4月举行的安控科技发展有限公司昆明新产品发布会上还介绍了SuperE 加GPRS模块后的SMS(短信息业务)无线传输方式,这是一种与手机发短信息相似的传输方式,与上述传输方式相比,它具有结构简单、投资省、传输可靠等优点。
3.5 系统功能
IMP只能构成单一功能的数据采集系统,不能进行PID回路控制和逻辑控制。
893-IDCB因其品种中有智能调节器,所以它可以构成带PID回路控制的数据采集与控制系统,但这种PID回路控制不应该是太复杂的。
SuperE的软件中包括逻辑梯级图程序和C程序,逻辑梯级图程序可完成一般的计算、逻辑控制、PID回路控制等功能;C程序可完成复杂的计算、逻辑控制、PID回路控制等功能,所以它可以构成带逻辑控制、PID回路控制的数据采集与控制系统,这样的系统通常也可以称之为PLCDCS系统。
3.6 软件
IMP仅提供驱动程序、基于Windows的组态软件包等少数软件。
893-IDCB仅提供网络驱动程序、网络演示调试程序及与多种工控软件的接口程序等软件。
SuperE采用的是多任务系统,其内部程序包括:监控程序、逻辑梯级图程序、C程序、屏幕组态程序等四部分。监控程序控制整个系统的运行,完成数据的采集、存储、通讯等工作;逻辑梯级图程序可完成一般的计算、逻辑控制、PID调节等功能;C程序可完成复杂的计算、逻辑控制、PID调节等功能,也可实现自

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