燃氣管網(wǎng)與遠程終端RTU研究

丁輝

【摘 要】燃氣管網(wǎng)遠程終端（RTU）是城市燃氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)控制單元，對實現(xiàn)城市燃氣自動化起著十分重要的作用。本文在分析遠程監(jiān)控相關(guān)概念及其應用的基礎(chǔ)上，就燃氣終端管網(wǎng)RTU進行分析。

【關(guān)鍵詞】遠程終端設(shè)備;城市燃氣運行;RTU

一、遠程監(jiān)控相關(guān)概念及其應用

在生產(chǎn)過程自動化裝置中，PLC、DCS是兩類應用最廣泛的控制系統(tǒng)，20世紀80年代之前，這些控制系統(tǒng)的I/O卡件均集中在遠離現(xiàn)場的控制室內(nèi)，與現(xiàn)場裝置的連接線都是一對一直接接線。在80年代后期，PLC、DCS兩類控制系統(tǒng)先后推出遠離控制室安裝的遠程I/O卡件，它安裝在現(xiàn)場，可就近與現(xiàn)場裝置連線，而這些遠程I/O 卡件與PLC、DCS系統(tǒng)安裝在控制室的控制器是通過單根電纜的通訊實現(xiàn)信息交換。而在這之前，即在80年代初期，一些相對生產(chǎn)規(guī)模小一些的廠家利用它們在數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換及通訊方面的優(yōu)勢，就已經(jīng)推出遠程測控終端RTU，并采用RTU 構(gòu)成計算機SCADA系統(tǒng)，有時我們又將它稱為四遙（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）系統(tǒng)， 那么什么是RTU呢？RTU是Remote Terminal Unit（遠程測控終端）的縮寫，是SCADA系統(tǒng)的基本組成單元。一個RTU可以有幾個，幾十個或幾百個I/O點，可以放置在測量點附近的現(xiàn)場。RTU應該至少具備以下兩種功能：數(shù)據(jù)采集及處理、數(shù)據(jù)傳輸（網(wǎng)絡(luò)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。 遠程測控終端RTU作為體現(xiàn)“測控分散、管理集中”思路的產(chǎn)品從20世紀80年代起介紹到中國并迅速得到廣泛的應用。它在提高信號傳輸可靠性、減輕主機負擔、減少信號電纜用量、節(jié)省安裝費用等方面的優(yōu)點也得到用戶的肯定。

管網(wǎng)遠程終端技術(shù)是一種以遠程通信技術(shù)為主、經(jīng)過功能組合形成的標準化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，其代替了常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，解決了常規(guī)的繼電保護裝置不能與外界通信的問題。流量計遠程技術(shù)系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計算機的高速計算能力和邏輯判斷功能，可以方便地監(jiān)視設(shè)備的運行和操作，它具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機化、操作監(jiān)視屏幕化、運行管理智能化的顯著特點。通過利用先進的綜合自動化技術(shù)，提高了供氣質(zhì)量、提高了電壓合格率、提高了城市燃氣運行的安全可靠性和系統(tǒng)的運行管理水平，減少了維護工作量、減少了值班員勞動強度。

除了在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)過程中大量應用之外，在測控點特別分散的場合，如在以下行業(yè)中遠程測控終端RTU得到廣泛的應用：城市供水自動化控制系統(tǒng);城市廢水處理系統(tǒng);城市煤氣管網(wǎng)綜合調(diào)度系統(tǒng);天然氣、石油行業(yè)自動化系統(tǒng);電力遠程數(shù)據(jù)集控系統(tǒng);熱網(wǎng)管道自動化控制;大氣/水質(zhì)等環(huán)保監(jiān)測;水情水文測報系統(tǒng);燈塔信標、江河航運、港口、礦山調(diào)度系統(tǒng)。合肥中石油昆侖燃氣有限公司遠程監(jiān)控系統(tǒng)由控制中心和分散在轄區(qū)燃氣管網(wǎng)上數(shù)十個監(jiān)控點的遠程測控終端組成，遠程測控終端采用的是帶GSM/GPRS模塊的微型PLC。遠程測控終端將監(jiān)控點的數(shù)據(jù)（包括管線壓力、瞬時流量等數(shù)據(jù)），通過無線通信實時將以上數(shù)據(jù)傳送到控制中心，進行實時累計。在每天晚上的固定時間將當日累計數(shù)據(jù)上報數(shù)據(jù)中心。此外，控制中心監(jiān)控人員可隨時察看管網(wǎng)終端參數(shù)，了解各監(jiān)控點實際運行情況。

燃氣終端管網(wǎng)參數(shù)實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目標可以歸結(jié)為：提高運行安全、穩(wěn)定，降低運行成本，確保向用戶不間斷優(yōu)質(zhì)供氣;提高城鄉(xiāng)燃氣網(wǎng)整體供氣能力。對于燃氣企業(yè)實現(xiàn)燃氣終端管網(wǎng)參數(shù)實現(xiàn)遠程監(jiān)控實施的具體意義在于：可以大幅度提高供氣安全，可靠性，同時具有減員增效，降低經(jīng)營成本的作用;遠期的意義即針對在良好一次網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上的自動化系統(tǒng)可優(yōu)化運行，保持能量平衡，減少尖峰負荷，進而具有推遲新建項目的潛在經(jīng)濟效益。

二、燃氣終端管網(wǎng)RTU

1.發(fā)展概況

燃氣終端管網(wǎng)RTU是SCADA系統(tǒng)的基本組成單元，它負責采集管網(wǎng)終端燃氣運行狀態(tài)的模擬量和狀態(tài)量，監(jiān)視并向調(diào)度中心傳送這些模擬量和狀態(tài)量，實現(xiàn)調(diào)度中心對管網(wǎng)的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)“四遙”功能。RTU的發(fā)展歷程是與“三遙”工程技術(shù)相聯(lián)系。“三遙”工程技術(shù)是指遙測、遙控、遙調(diào)技術(shù)，是研究遠處人們不易到達的地點，對物理變化過程、生產(chǎn)過程進行檢測（遙測）、調(diào)節(jié)（遙調(diào)）、控制（遙控）的一門學科。服務于變電站自動化的RTU還具有了配電故障信息采集與處理、電能質(zhì)量測量、斷路器在線監(jiān)測等功能，以達到調(diào)度自動化對用戶可靠優(yōu)質(zhì)供氣的最終目標。

隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，燃氣系統(tǒng)自動化程度日益提高，電氣測量儀表無論在原理、結(jié)構(gòu)和準確度上都產(chǎn)生了巨大變革，計算機技術(shù)的引入使儀表的原理、結(jié)構(gòu)和功能大為改觀。能夠?qū)崿F(xiàn)對交流燃氣參數(shù)精確測量和分析并具有多種功能的新型RTU成為自動化領(lǐng)域的主攻方向和熱門課題。

2.功能分析

在管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，遠程終端的功能是指終端對管網(wǎng)的監(jiān)視和控制能力，也包括終端的自檢自調(diào)和自恢復的能力。由于管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)面對一個龐大而錯綜復雜的對象，遠程終端的任務不僅數(shù)量多，而且復雜。通常的遠程終端功能可劃分為遠程功能和當?shù)毓δ堋＿h程終端是安裝在管網(wǎng)終端流量計上的一種遠程終端，它與調(diào)度中心相距遙遠，與調(diào)度中心計算機同多信道相連接。遠程終端與調(diào)度中心之間通過遠距離信息傳輸所完成的監(jiān)控功能稱為遠程終端的遠程功能。

遠程測量將采集到的被監(jiān)控管線主要參數(shù)按規(guī)約傳送給調(diào)度中心。這些測量參數(shù)是門站或減壓站輸送能力，管網(wǎng)壓力承受能力的實時數(shù)據(jù)，對比運行動態(tài)供調(diào)度人員進行事故分析。遙信即遠程信號，它將采集到的被監(jiān)控管網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)信號，按規(guī)約傳動給調(diào)度中心。這些設(shè)備狀態(tài)可能是斷路器，隔離開關(guān)位置狀態(tài)，繼電保護和自動裝置的動作狀態(tài)，遠程設(shè)備的運行狀態(tài)等。通常，一臺RTU可能處理多個遙信量。

3.技術(shù)指標

根據(jù)《中華人民共和國國家標準地區(qū)管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》，該標準適用于地區(qū)管網(wǎng)及各類供氣網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)的技術(shù)指標如下：在電源參數(shù)上，交流額定電壓為AC220V/1A，額定頻率為50Hz，直流額定電壓為DC24V/10A;在容量配置上，模擬量輸入為15路，數(shù)字量輸入為8路，數(shù)字量輸出為8路;在測量精度上，三相電壓、電流為0.5級，有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)為l級，諧波檢測精度為l級，頻率測量誤差為0.01Hz;在控制輸出上，觸電容量為AC220V/1A。

三、結(jié)語

遠程終端設(shè)備是安裝在遠程現(xiàn)場的電子設(shè)備，用來監(jiān)視和測量安裝在遠程現(xiàn)場的傳感器和設(shè)備。RTU將測得的狀態(tài)或信號轉(zhuǎn)換成可在通信媒體上發(fā)送的數(shù)據(jù)格式。它還將從中央計算機發(fā)送來得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成命令，實現(xiàn)對設(shè)備的功能控制。與常用的可編程控制器PLC相比，RTU通常要具有優(yōu)良的通訊能力和更大的存儲容量，適用于更惡劣的溫度和濕度環(huán)境，提供更多的計算功能。遠程終端設(shè)備可以用各種不同的硬件和軟件來實現(xiàn)。這取決于被控現(xiàn)場的性質(zhì)、系統(tǒng)的復雜性、對數(shù)據(jù)通信的要求、實時報警報告、模擬信號測量精度、狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備的調(diào)節(jié)控制和開關(guān)控制。 ?正是由于RTU完善的功能，使得RTU產(chǎn)品在SCADA系統(tǒng)中得到大量應用。

參考文獻：

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