RTU,究竟是什么? ——北京安控科技股份有限公司副总工程师董爱民谈 RTU 技术发展与应用 2011-5-19 12:19:46 《PLC&FA》 RTU,作为一种继 PLC 后起的远程逻辑控制单元,随着其在广域范围内应用的杰出表 现,已逐步为业界认可,同时也已经吸引了一批具有前瞻性战略眼光的自动化制造商进 行了专业的研发与制造。 这绝对是一个异于 PLC 的新产品, 然而目前市场上一些叫做 RTU 的产品似乎与 PLC 更相像,虽然也具有 RTU 宽温耐蚀的特性,但是却无法准确定位它的 应用。人们在热烈讨论这个控制器新成员的同时,也对它充满疑惑。从使用 RTU,认识 RTU,进而研发制造 RTU,北京安控科技股份有限公司副总工程师董爱民从1998年开始致 力于国产 RTU 的自主研发制造,十多年以后 RTU 市场应用基本打开局面的今天,董工依 然说:“我认为‘十二五’规划中高端制造业也是指将一个工业产品进行可持续发展的 深研产业化,RTU 是我多年前看中的一个细分行业,而且到现在及以后也只做 RTU,争取 比肩于世界 NO.1品牌。” 如此被一个专业技术出身的总工认可,RTU,究竟是什么?我们为此特别采访了董爱 民副总工程师。 《PLC&FA》 :RTU 技术对于大多数人来说比较陌生,请您介绍一下 RTU 技术在国内外 的技术进步与应用发展情况? 董爱民:谈到 RTU,我想大部分业内人对这个概念也比较陌生,下面我来做一下详细 介绍: RTU 是 Remote Terminal Unit(远程测控终端)的缩写,是 SCADA 系统的基本组成 单元。SCADA 是 Supervisory Control and Data Acquisition 的缩写,是对分布距离远、 生产单位分散的生产系统的一种数据采集与监视控制系统。 一个 RTU 可以由几个、几十个或几百个 I/O 点组成,可以放置在测量点附近的现场。 RTU 至少具备以下两种功能:数据采集及处理、数据传输(网络通信) ,当然,许多 RTU 还具备 PID 控制功能或逻辑控制功能、流量累计功能等等。 远程控制单元——RTU,大概于十九世纪八十年代初在美国石油天然气行业提出该产 品概念,RTU 产品最早产生于美国,应用于北美,并随着石油天然气、电力行业的自动化 发展而被普遍应用。 逻辑控制器的发展不是一种产品独步天下,也不是多种产品繁花同开,而是随着其 它电子通讯技术的发展不断推陈出新的过程。最早的 PLC 只是一个逻辑控制器,诞生于 欧洲,在工业自动化发达的车床领域被广泛应用,当时逻辑控制以继电器为主,而在三 十年前随着计算机电子技术的发展,PLC 已向具有 CPU 的自动化方向发展了。可以说 PLC 是逻辑控制最早的历史。DCS 系统诞生于美国,它相当于分散式控制系统,以前是只有一 台机器设备的所有仪表进入 PLC 实行控制,后来工厂发展至有更多的设备需要统一控制, 然后就出现了分散式控制,最后实行统一集中控制,就产生了 DCS 系统。现在 PLC 和 DCS 越来越接近,最后恨不得分不清彼此,如西门子 PLC S300,到 S400的时候就基本上与艾 默生、霍尼韦尔、福克斯波罗的 DCS 没有太大的区别了。也就是说有些行业应用既可以 用 DCS,也可以用 S400,所以 S400也已不称 PLC,而只称控制器,与之相同的 ABB 同类 产品也不说它叫 PLC,也不说它叫 DCS,也只称控制器。当前一定要严格区分 PLC 与 DCS 是比较难的一件事,其实他们之间已没有太严格的界限。在这二者发展的过程中产生了 另一类控制器 RTU,它更多的依赖于通信技术的发展,RTU 更多的是在广域范围内,如石 油天然气长输管线和油气田领域等。国内应用得最好是西气东输项目中从新疆到上海的 输气管线,包括阀池站、中间站等一整套控制都是基于通讯系统的完善,在站内可以用 PLC,在控制阀池这块更多的应用远程控制单元 RTU。整套控制体系化就是一个完整的 SCADA 系统。 随着 SCADA 系统、通讯系统的发展,RTU 逐步走向更广泛的应用,其市场需求在短时 间内扩大。相对来说,国内 RTU 的发展与应用都比较滞后,北京安控科技股份有限公司 最早作为一个工程公司在承接石油控制系统集成项目中第一次认识了引进的 RTU 产品技 术的先进性,并于2000年正式研发并推出了属于自己的 RTU 产品。 《PLC&FA》 :RTU 概念是在 PLC 的应用基础上发展起来,随着通讯网络技术的发展, 二者在应用上有着怎样的严格区分? 董爱民:RTU 是随着 PLC 的应用才有这样的一个概念,它具有开放式的发展,也有着 更加开放式的应用, 特别是在网络通讯技术发达的今天, RTU 能够适用于很多 PLC 达不到 的领域。 PLC 与 RTU 之间是有一些区别与联系的,我曾在“RTU 技术发展与应用”这篇文章中系统 的以九项特点进行了明确的区分, 总体来讲, RTU 在工业通讯与环境适应能力方面更加强 大,而业界有时分不清二者的地方往往在于有些行业领域既可以使用 PLC,也可以使用 RTU。在这里我想明确的是:可以用 PLC 的地方,也可以用 RTU;PLC 不能达到的地方, RTU 也可以用。但是鉴于二者各自的特别优势,在数控机床、工业制造等设备的装置上, 更多的在有限局部距离实现整个系统逻辑控制与逻辑顺序持续控制这方面更偏向于 PLC 逻辑控制的优势;在过程控制、数据采集、信息收集和 PID 控制、模拟量这一领域,RTU 有更强的优势。 因为它的存储量、 宽温环境适应能力等更强, 所有的温度指标都是0~ PLC 50℃,RTU 温度指标是-40~70℃,这个宽温表明 RTU 不需要任何的装置保护,没有任何 的温度限制,在戈壁滩或是极寒地带的各种特高温和特低温下都可以正常工作。例如在 油气田自动化控制应用中,安控的 RTU 基本覆盖从井口、计量站、联合站、中心控制室 至输送到外面的全线自动化控制应用,只有在天然气站使用的是 DCS,相对来说,RTU 的 IO 点只有几点到几百点,而 DCS 的 IO 则有上千点,这是它所具备的优势。 RTU 与 PLC,它们就像两个圆相交具有公共部分与非公共部分,不是两个可以完全重 合的圆,人们之所以会分不清,是因为他们更多地只看到二者交集的部分,其实这二者 在应用范围与产品本质技术方面有明确区别。 《PLC&FA》 :RTU 在国际与国内相关的行业里已有杰出的应用,那么这个产品市场也必将在 短期内会迅速壮大,请您就国际与国内的 RTU 市场竞争情况作一下介绍。 董爱民: 随着对于 RTU 市场前景的看好, 众多国际知名自动化巨头都参与了 RTU 领域的 竞争,特别是近两年,他们在 RTU 方面都有加速研发和并购、贴牌的动向。 艾默生具有 ROC800等系列 RTU,为了巩固 RTU 绝对市场地位,在2006年收购了知名的 RTU 厂商 Bristol-Babcock (BB)公司; 2008年之前,Honeywell 所作 SCADA 系统以外购 RTU 为主,主要采购品牌为 Sixnet,BB 等。自2008年,Honeywell 开始有自己 RC500系列; Schneider 工业应用控制系统是以 PLC 为主的公司,为开发 RTU 应用领域,在2009年收 购了加拿大 RTU 专业厂商 Control Microsystems 公司; ABB 公司也是近两年推出自己的 RTU560系列,进一步扩展了 RTU 应用领域; Sixnet 公司也是一直从事研发生产 RTU 的专业公司,除了自己销售以外,这两年重点 是为知名自动化公司做贴牌业务; 2010年9月,主要以研发生产 DCS、PLC 知名的日本横河推出了一款 RTU 产品。 在国际市场上主要有这几家知名企业在 RTU 市场有着激烈的竞争, 而在以北美与欧洲两 个自控派系里, 都有着各自不同的市场保护措施, 如北美以美国与加拿大为主的石油行业发 达,则这种远程控制更多的是采用罗克韦尔自动化、艾默生等本土的品牌产品,但是他们的 产品标准是开放的,而在欧洲的保护措施则是制定了一系列如 PROFIBUS、CAN open 等通讯 标准,而这些标准更多的是在西门子、施耐德等这些品牌设备之间交互。当然现在有些品牌 则在控制器通讯中加一个 PROFIBUS、CAN open 专门的通讯模块也可以解决问题。 说到国内 RTU 制造商,可以说是寥寥无几,有一些厂家号称研发制造 RTU,但我认为那 不是真正意义的上的 RTU。为何如此说呢?与国外 RTU 制造商相比,国内一些控制器制造厂 家更多的是面对一个项目需求而针对这个项目做出一个远程控制解决方案的一个特殊产品, 简而言之,其远程控制实现主要以一个单片机,将数据、模拟量、开关量等采集回来,输出 DO, 通过通讯把数据传输出去??这似乎简单到只用一个单片机就可以实现! 其实这是一个 表面现象,并不是一种产品的发展思路。作为一种控制产品,只有符合国际标准化工程语言 IEC61131-3,这种产品才能被第三方应用和认可,才能与国际接轨,因为 PLC、DCS、RTU 都有,因此可以作为一个产品,而单片机就被排除在外了,所以一些以单片机解决问题的特 殊产品,不是一个 RTU 产品,同时国内这样的 RTU 发展之路是不健康、不利于产业化发展, 也就不会有技术创新与品牌的建立。 在国内真正从事 RTU 产品研发制造的企业安控算是名副其实的一家, 曾经某国际知名企 业的 RTU 产品负责人来安控考察并商谈投资事宜,在谈到国内 RTU 产品时,他说:“其它企 业的 RTU 与你们的不是一种产品, 而我们和你们的产品是可以在一起的。 ”他对我们产品的 评价给予了我们很大的信心,其实在后来的一系列国外公司来与安控商谈投资的事情来看, 确实证明了安控在一直与国外先进 RTU 制造厂商比肩的过程中取得了技术品质上的快速进 步,并在市场应用中获得了业界同行的认可。 在这里想更多说的一点是, 从2000年安控研发成功属于自己的 RTU 之后, 就一直在进行 核心技术沉淀,从元器件研发、电路设计到成品,都是安控自己的核心技术,即使给别人贴 牌生产也不是 OEM,而是 ODM,所以我们不会走被并购的老路,踏踏实实钻研技术,致力于 做一流 RTU 民族品牌,也希望国内同行企业能够走上 RTU 的产业化发展之路。 《PLC&FA》 :RTU 俨然已成为国际自动化巨头企业看中的一个新的朝阳产业,而 RTU 必 然会随着竞争在技术上不断得以创新发展,在您看来,RTU 未来的技术市场研发趋势将如何 走向? 董爱民:RTU 所具有的特征与特性决定了 RTU 的行业优势与美好的发展前景。RTU 具有 特殊的通讯协议及可适应室外高湿、高压环境,并具有抗强电、抗干扰能力,是未来物联网 基础设备的最好选择, 有着广阔的市场应用前景。 这就是国际自控巨头看好 RTU 市场的原因, 这也是我们专业选择 RTU 产业的原因。 在当前的技术发展中,RTU 与 PLC 两个产业都不可能被彼此替代,不然众多国际自控巨 头就不会同时在两三年内在 PLC 的基础上,还会去收购、研发 RTU 产品。在未来的技术发展 中,PLC 与 RTU 的技术性能研发将会靠得越来越近,二者肯定会有更多的技术融合。我认为 PLC 与 RTU 在一些核心环境技术设计、 元器件筛选、 电路设计、 电磁抗干扰设计等诸多方面, 从产品研发到设计二者就有不一致的研发思路。我认为即使有二者融合的可能,也是 RTU 技术性能会越来越走向 PLC,而从 PLC 走向 RTU,还需要一个过程。