远程终端单元（RTU）的使用最早出现于20世纪80年代的美国石油天然气行业，今天已经发展到了基础设施、环境保护、供热网管、水力工程和长距离管道应用中。
        RTU被引入主要用于帮助工业企业有效地应对大型分散作业。它们与监督控制和数据采集系统（SCADA）紧密地结合在一起，通过有效地实施远程监控、诊断和资产管理，为分散的资产提供数据采集和分析。

图1 很多工业应用中要求实现远程数据监控，包括石油天然气、电力、污水处理和环境监控。图片来源：Honeywell Process Solutions

        本文的讨论将会聚焦于RTU技术的近期发展，介绍其如何在广泛的工业应用中对数据采集和控制进行优化。
        为什么选择RTU？
        很多工业应用中要求实现远程数据监控，包括石油天然气、电力、污水处理和环境监控。其共性部分在于需要对分散于广阔的地理区域内的目标进行监控。大量远程安装的RTU和安装在危险区域内的RTU需要使用来自于传感和测量设备的数据和警报，然后将这些信息发送给位于中央控制室的SCADA系统。RTU也有可能接收来自于中央站点的数据用于完成过程任务。
        SCADA通常指用来监控和控制整个设施的中央系统或者指分布于广泛的地理范围内的综合系统。通常来说，SCADA在工厂范畴之外操控事务，而DCS（分布式控制系统）的控制更多地聚焦于工厂和过程单元更加密集的项目。
        RTU通过对其输入进行扫描来工作，通常扫描速率很快。它还会执行某些处理任务，例如状态转变处理、为变化添加时间标签以及存储数据等待SCADA主站轮询。某些RTU具有向SCADA主站进行初始报告的功能，而其他RTU依赖于SCADA系统对RTU发出指令并作出变更响应。RTU还能够完成警报处理，特别是针对一些受损网络或者窄带网络，这些网络的更新速率较低，仅仅依靠SCADA管理警报很有可能忽略重大事件。
        SCADA系统中的RTU所具备的的数据采集功能差异很大。RTU的设计使其既能够读取模拟测量数据也能够读取数字状态数据。它使用配置软件将输入数据流与输出数据流连接起来，定义通讯协议，然后对安装故障进行排查。
        在很多工业应用中，数据采集始于RTU层级，包括测量读数和设备状态报告，然后按需发送给SCADA系统。数据随后被编译并格式化处理，确保控制室操作人员或者使用HMI的管线控制器能够对变化执行监督决策。由于执行类似监控和控制功能的RTU的数量十分庞大，所以通常使用表格进行整理。这与DCS面向过程的显示方式不同。而且，数据可以提供给历史数据应用程序，用于实现趋势分析和其他分析。
        市场上有两种基本的RTU类型，一种是单板RTU，其结构紧凑将，所有I/O集成在一块母版上。另一种是模块化RTU，具有独立的CPU模块，通常只需要插在底板上就可以添加其他的模块。
        技术发展
        今天的RTU具有更强的可编程能力，支持更多的通讯方式和协议。它们为远程控制应用增加了更大的灵活性。处于这个原因，RTU现在被广泛地应用在关键的工业自动化环境中，例如快速发展的“绿色”工业，太阳能发电站、风力发电厂和智能楼宇等都是RTU的新应用领域。
        由于多种原因，RTU正在被广泛地接纳：
        ■ 在竞争激烈的商业环境中，企业对于信息的需求空前迫切。以前，一些测量作业不得不被放弃，因为它们过于分散，而数据采集的成本过于高昂。现在进入了“大数据”时代，数据采集的重要性不言而喻。
        ■ 由于商业和生产的地域越来越广，它们遍布于广泛的地理区域内控制工程网版权所有，本地支持将是一种非常昂贵的方式。中央管理要求使用远程数据采集方案CONTROL ENGINEERING China版权所有，即使在最为分散的企业也是如此。
        ■ 那些需要不连续远程数据采集的企业对于投资成本有一定考虑，它们会发现当今较为廉价的RTU系统不失为一个好的选择。
        ■ 新兴的3G和4G网络加上新型无线设备，都导致RTU信号传输方法更加可靠和划算。
        ■ 经济实惠的光伏技术和改进后的电池，加上新型的低功耗RTU，一扫以前RTU不经济的阴霾。
        性能提升
        最近几年，RTU在硬件和软件技术上获得了长足的进步。这些进步确保更多的仪器仪表可以被置于现场，数据可以被成功地发送回控制室。传统RTU根植于专用操作系统和架构，新型的仪器仪表采用嵌入式系统技术，使其具有更高的性价比，应用也更为灵活。
        RTU的设计也愈发进步，提供更优的通讯、数据库和信号传输能力。设备具有低功耗特性，可以作为传感器网络的中继站点，也可以作为现场用户的登录点。它们还能够响应用户的需求从特定传感器收集数据。
        现代RTU更进一步www.cechina.cn，将来自于自动化、监控和遥感的先进特性集成一体。它们通常配备有以太网协议和网络能力，允许用户在手机、平板电脑或者笔记本电脑上，借助网页从以太网或者内网、电子邮件和文本消息读取现场信息（见图2）。

图2  现代RTU将先进的自动化能力、监控功能和遥感功能集于一身。

        新型RTU的设计能够帮助工业企业监督和维护大型分散设施，覆盖上百甚至上千个远程生产设备。这需要借助负载的远程自动化和控制应用的帮助。
        RTU和SCADA系统的联手允许用户通过高效的远程监控、诊断和资产管理挖掘分散设备的生产潜力。有些产品的设计能够通过内置的板载智能I/O优化这一过程，将现场设备管理功能集成，例如提取设备数据和诊断以及运营手段等功能全部依靠RTU 来实现。
        供应商还在提升RTU的整体用户体验上做足了功课。例如引入可移除的插接式端子块，简化了接线，缩短了机柜装配所需的工时。其他的改进包括便于未来扩展的模块化设计以及整体复制能力。强大的批量配置工具帮助用户将配置文件从模板中复制到多个RTU中，一次设置多个RTU，不同的RUT参数可以随后在每一个副本上独立更新。
        派遣人员赶赴远程现场的时代已经一去不复返了。这不仅仅成本高昂，也并不安全——而且这仅仅是到现场走一趟而已。保留了传统RTU数据登陆和子系统与现场设备间良好的通讯能力，加上带有HART功能的新颖的智能设备，实现了RTU和中央站点更好地故障建模。这意味着可以根据远程资产的实际健康水平做出更好的决策，推迟现场维护服务的时间。
        与SCADA系统集成
        SCADA系统最近几年发展迅速，采用了更多智能传感器和控制器、更强大的计算架构和更复杂的应用程序。它们能够更好地分析数据，为作业人员提供更好的监控和管理能力。
        现代SCADA系统能够在上千个分散设施上简化工程复杂度，提供优化的HMI功能。借助模板对大量类似资产的信息进行表格化管理控制工程网版权所有，加上基于任务的作业板www.cechina.cn，告知操作人员和管线控制器需要关注的事项。一度非常耗时的监控任务现在只需几秒就可以完成，而且使用了辅助工具后，每一个操作人员的状态都能达到最佳，因为RTU能够确保升级至最优状态。如果管线与过程工厂连接，今天的SCADA系统还能够作为集成的通用HMI使用，与DCS类似。不再需要各种不同的作业平台了。
        然而，当今市场上的RTU和PLC种类繁多，SCADA系统工程师和决策者也面临着一些挑战。对于某一给定SCADA应用，哪一等级的设备能够提供最佳的功能、扩展性和性价比？
        笼统地说，PLC的设计更适合于工厂车间，和配有大量本地I/O的可编程自动化应用。分布于远程站点的广域SCADA系统则是RTU的核心竞争力。它们能够在本地子系统和远程上行网络的通讯网络接口、通讯协议、广域网智能作业、数据采集能力和低功耗设计方面满足用户的需求。RTU还能够在石油天然气、电力和基础设施应用中的危险场所和严酷的条件下作业。
        通过通信外设、存储和处理功能，RTU控制器就能够完成复杂的通讯作业（例如编码），或者大量的前端数据处理，包括时间戳协议、历史数据的时间戳和历史数据检索功能等。SCADA系统设计人员还能够采用分布式RTU，以降低整体架构的部署成本。
        RTU技术在不停发展，在功能特性上也越来越完备。使其从基本的数据采集和本地控制应用向智能数据管理方向发展，极大地提升了作业效率和可靠性，降低了维护成本，并减少了作业人员赴现场的次数。