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宸特科技:RTU技術發展與應用

1、RTU的發展過程

RTU是Remote Terminal Unit(遠程測控終端)的縮寫,是SCADA系統的基本組成單元。SCADA是Supervisory Control and Data Acquisition 的縮寫,是對分布距離遠,生產單位分散的生產系統的一種數據采集與監視控制系統。

一個RTU可以有幾個、幾十個或幾百個I/O點組成,可以放置在測量點附近的現場。RTU至少具備以下兩種功能:數據采集及處理、數據傳輸(網絡通信),當然,許多RTU還具備PID控制功能或邏輯控制功能、流量累計功能等等。 在生產過程自動化裝置中,DCS控制系統、PLC控制器是兩類應用最廣泛的自動化控制產品,20世紀80年代之前,這些控制器的I/O卡件均集中在遠離現場的控制室內,與現場裝置儀表(其中包括AI/AO模擬量輸入輸出裝置和DI/DO 開關量輸入輸出裝置等)的連接線都是一對一直接接線,我們現在還可以在很多現場看到進出控制室的大量電纜和敷設電纜的大尺寸橋架。在80年代后期,PLC、DCS兩類控制系統先后推出遠離控制室安裝的遠程I/O卡件,它安裝在現場,可就近與現場裝置連線,而這些遠程I/O 卡件與安裝在控制室的控制器是通過單根電纜的通信實現信息交換。但也同時遇到了受制于安裝地點的環境因素的影響,限制了其進行更大范圍的應用。隨著RTU的出現這方面的問題也隨之得到了解決,RTU在遠端數據采集轉換及通信方面的優勢明顯。90年代后期通信技術不斷發展帶動了SCADA系統有了長足發展,RTU產品有了更廣泛的應用領域,成為自動化行業產品應用的一個重要分支。

隨著中國的工業化水平和信息化水平不斷提高,SCADA系統技術的應用領域也越來越廣泛。低碳經濟、綠色環保的需求,更加使得市場對RTU產品的需求呈持續增加態勢,對產品性能的要求也越來越高,推動了行業的技術改造和產業升級。在油氣行業生產方面,中國的三大石油生產集團已經進入國際市場,正在承受著日益加大的來自國際石油行業的競爭壓力。以低勞務成本取勝不會是永遠的優勢。數字石油建設對提高油氣開發與生產能力和管理決策水平、降低經營風險具有重大意義。另外,數字油田和數字石化也是石油石化企業全面升級與再造的需要。這些需求越來越迫切,越來越復雜,越來越苛刻,只有建設全面數字化的油田和企業才是最終的解決之道。而組成數字油田最基本單元就是RTU控制器。長輸管線和城市管網以及市政供水領域是SCADA系統運用最為廣泛的行業,是RTU應用最為密集的行業,也是應用最為成熟的行業。在其它眾多行業中,RTU都是可以得到廣泛應用的,因此,市場前景非常廣闊。由此吸引了更多的國際知名自動化公司參與到RTU的研發制造中來。

2、RTU的技術特性和特征

  1. 標準的編程語言,符合國際標準IEC61131-3的編程語言;

  2. 工作環境溫度:-40℃ ~70℃,環境濕度5~95%;

  3. 電磁抗干擾符合IEC61000-4 和EN55011;

  4. 具備多種標準通信協議,如MODBUS TCP/IP、MODBUS RTU、MODBUS ASCII、DNP3等;

  5. 豐富的通信接口,支持多種通信方式,通信距離長;

  6. 大容量存儲;

  7. 模塊化結構,便于擴展;

  8. 具備實時多任務操作系統;

  9. 靈活互相兼容的開放式接口。

雖然RTU和PLC在工程編程、數據采集和控制等方面很相似,但它們之間還是有很大區別的。PLC一般主要用于工廠車間流水線的控制,主要在室內環境應用,而RTU 不僅可以用于室內應用場合,更大的特點是具備用于室外控制裝置中,環境條件非常惡劣的場合。由于PLC 的工作環境溫度是0~50℃,因此在一些無人值守的野外站點,PLC不能做到可靠工作。

3、RTU和PLC產品的對比

兩者共同點是均采用編程語言IEC61131-3,但在環境等方面差別較大。

(1)應用場合范圍優勢:

  • RTU主要應用于現場設備附近,所以RTU對工作的環境要求比較寬泛:

  • RTU對環境的要求:

  • 工作溫度:-40℃到75℃;

  • 存儲溫度:-40℃到85℃;

  • 相對濕度:5%到95%; 

  • RTU產品具有可靠的優質特性,極端的環境工作溫度,適合各類場所應用,屬于全天候不受環境和地域的限制。

  • PLC對環境的要求:

  • 工作溫度:0℃到55℃;

  • 存儲溫度:-40℃到70℃;

  • 相對濕度:5%到95%;

  • PLC產品更適合室內環境應用,工作溫度范圍較窄。

(2)通信協議及靈活性

  • RTU產品有較多的通信接口

  • RTU產品一般都具備3到5個通信接口或更多,如RS232、RS485,主要適應現場各類智能儀表及各類控制器的方便接入;

  • RTU產品具備支持多種通信協議 MODBUS、DNP3等多種協議;

  • 支持新增特殊協議的接口驅動功能??梢苑奖闩c其它不同種類設備相連,特別適合SCADA系統應用;

  • PLC產品通信接口及通信協議較單一,只適合相對固定和統一的站內控制系統。

(3)功能方面

RTU在應用方面除了一些和PLC的基本相似功能外更面向一些行業專有技術,具有一些行業專用功能,如天然氣RTU具備AGA算法,井口RTU具備專用控制算法等。對于小型站點來說,兩者的應用范圍都差不多,RTU系列具有的存儲空間,遠大于PLC。此外,RTU采用內嵌式流量計算程序,可代替流量計算機,直接用于計量,存儲歷史記錄等。

在配置點數方面兩者相當,在模擬量方面,RTU要略優于PLC;RTU主要針對于現場應用環境設置,對環境的要求要比PLC系列寬泛的多。從內存空間及附帶功能來看,RTU要優于PLC。對于現場環境比較好的地方,采用PLC會更經濟一些;對于現場環境比較惡劣的地方,如石油行業的灌區監控、天然氣管道、油氣井場的監控、市政管網等眾多具有室外環境因素的則采用RTU產品更合適。綜合來看,兩類產品各有其特色和特點,且主要針對的應用范圍也不盡相同。

4、RTU市場競爭狀況

在國際市場上,RTU產品市場的前景廣闊。除幾個大品牌RTU廠商外,還有一些一直從事DCS和PLC產品研發的廠商開始推出自己的RTU產品。目前的RTU產品市場雖然競爭日趨激烈,但由于其應用范圍寬廣,市場需求還是非常充足。

在國內市場上,隨著工業企業SCADA系統的應用與發展,RTU產品也受到相應重視,但總的看來,還是采用國外品牌的RTU產品居多,國內RTU品牌的產品尚未形成應有的市場。

隨著國內高新技術產業的出現與發展,這種狀況正在發生變化。但RTU的應用還處在起步階段,雖然已經有了不少較好的實用案例,但個別場合還是有拿PLC來當RTU應用的情況,特別是在較為惡劣環境中,這種應用可靠性很難保證。國內低端控制器市場則競爭非常激烈,許多不具備RTU基本特性,單片機制作的產品,也自稱RTU,多在一些項目和工程中應用。由于其不具備RTU基本特性,品質較低,應用范圍受限,很難形成產業化。不利于RTU行業的規?;l展、產品推廣應用和走國際化道路。不是RTU產品發展的道路。目前這樣的公司較多,產品種類雜亂,沒有形成規模,不成產品體系。

在國內高端市場上,真正RTU產品公司的主要競爭對手是國外的RTU廠商和少數國內的RTU產品公司。高端產品的RTU由于受技術水平的限制,國內目前只有極少數公司在技術和標準上可以和國際自動化公司制造的RTU產品相比擬。上海宸特電子科技有限公司的RTU產品已經處于國際領先地位,產品品質處于國際先列。公司目前在油氣田和油氣管線及城市管網應用領域的競爭對手主要為RTU行業國際一流公司Emerson、Honeywell、Motorola、ABB等,在油氣田井口主要競爭對手為EP、LUFKIN公司。上海宸特科技的RTU產品與國際公司相比,有高的性價比,具有良好全球市場前景。

5、RTU產品在油氣田行業中的應用

由于RTU的特點更適合各類廣域環境的SCADA數據采集控制系統,在國外石油天然氣行業中RTU應用非常廣,上海宸特科技產品在國內石油天然氣行業得到大面積應用,在這一行業得到長足發展,并開發出適合該行業的一系列RTU控制器等產品。在油田井口方面開發出智能抽油機控制器,目前在石油天然氣行業中具有抽油機控制器產品的廠家只有LUFKIN、EP公司,是唯一一家可以和這兩家公司在抽油機控制器性能和技術上競爭的。同時開發出國內第一款適合國際流行的天然氣計量標準AGA3、AGA7、AGA8 、GB/T21446-2008算法的RTU產品。國內其他廠家基本上采用單片機制作井口單一功能的數據采集器,并非采用在線智能控制器,其功能單一,不利于產品升級和長期發展。

宸特科技的RTU產品在油氣田應用市場占有率較高,產品應用覆蓋從油氣田采油井口、注水井口、水源井井口、計量站、轉油站、油氣處理站、管線閥站到中心控制室,產品種類齊全,率先研發出2.4G無線RTU及相關變送器產品。


 
 
 
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