针对传统RTU通讯速率低、通讯规约不一致、体系不敞开，剖析了在IEC 60870-5-104通讯规约的基础上，结合嵌入式Internet技能，规划了一套敞开、灵敏、牢靠的Webit-GRTU体系结构。经过实例验证了规划方针，为传统RTU低本钱更新换代拓荒了一条途径。
长途终端设备（Remote Terminal Unit，RTU）是一种长途测控智能设备。它不只能够收集、监测、核算和存贮现场的设备信号，并且能独登时完结预订的操控程序、履行上位机的指令，并将履行成果和现场数据回传上位机。RTU比PLC具有更优秀的通讯和操控才能，适用于恶劣的作业环境及完结杂乱的特别算法。
可是，跟着自动化、核算机、网络等技能的不断开展以及ERP战略的广泛施行，各种运用和服务对信息的实时性、牢靠性、可扩展性等提出了越来越高的要求。现在传统RTU不管在结构上仍是完结办法上都现已很难满意实践现场的要求。首要表现在：（1） 通讯规约不一致。存在很多的通讯规约，如DNP 3.0、Modbus、SCI、CDC、CDT等等，各大出产厂家都遵从着自己的一套通讯规约，不同设备之间的互联及晋级较困难；（2） 通讯速率较低。传统的RTU通讯方法多为RS-232/422/485总线方法，最根本的“四遥”量只能以秒级传送，通讯速率成为体系功用的瓶颈，已远远不能满意出产进程中的实时监控要求。
90年代后期，Internet/Intranet技能日趋老练，设备网络化及普适核算形式的概念不断构成，新投入的自动化体系及办理网络开端广泛地选用TCP/IP网络技能，新的自动化操控与通讯世界规范也不断出台。这就要求新式的RTU能够充沛利用现有通讯资源，进步数据的吞吐量，确保体系的实时性，一起又具有更好的敞开性、兼容性。为习惯这一开展潮流，本文遵从世界电工委员会IEC 60870-5-104通讯规范，规划了一套依据嵌入式Internet技能的通用型RTU-Webit-GRTU，可在任何Internet/Intranet的结点上对Webit-GRTU体系进行全面的长途拜访，为传统RTU低本钱更新换代拓荒了一条途径。
1 嵌入式Internet技能与Webit
嵌入式Internet技能是一种设备接入技能或许说是一种异种网络互连技能，它首要处理的问题是经过Web和嵌入式技能完结从不同的子网、不同物理区域对接入到Internet的设备和异类子网进行监控、确诊、办理及保护等操作，运用户对接入到Internet上的各种设备或其他类型的子网具有长途监控、确诊和办理的才能。图1为选用了嵌入式Internet技能的Webit与电视机、摄像机、UPS、RTU等设备绑定后联入互联网的一个示意图。凭借Internet，打破地理上的妨碍，完结全球化的通讯和操控。
Internet通讯协议对核算机体系的CPU速度、存储器容量等的要求较高，用于PC机体系不存在任何困难，可是用于本身资源受限的嵌入式体系就必须依据需求有所取舍，合理挑选通讯协议的完结和处理计划。Webit依据嵌入式体系的特色，在实时内核WebitX 2.0基础上对TCP/IP协议簇中的各层协议做了不同程度的削减，结构细巧、本钱低价、功用牢靠，一起具有高速、敞开、实时的强壮网络通讯才能。
2 IEC 60870-5-104通讯规约及TCP/IP协议栈
IEC 60870-5-104通讯规范是“选用规范传输文件集的IEC 60870-5-101网络拜访”的远动传输规约规范。
它是依据IEC 60870-5的系列文件，将IEC 60870-5-101的运用层与TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）供给的传输功用相结合而构成的通讯规范。
经过这个规范，在TCP/IP的结构内，能够依据实践运用需求，运用到不同的网络类型，包含X.25、FR（Frame Relay） 、ATM（Asynchronous Transfer Mode）和ISDN（Integrated ServiceData Network）。图2为IEC 60870-5-104将IEC 60870-5-101与TCP/IP协议簇相结合而构成的规范结构示意图：因为IEC60870-5-101中未选用运用规约操控信息（APCI），因而IEC60870-5-104 中的运用规约数据单元（APDU） 相当于IEC60870-5-101 中的运用服务数据单元（ASDU） ， 并且IEC60870-5-104还对运用规约操控信息（APCI）作了界说，所以APDU是ASDU与APCI的结合。APCI的操控域界说了避免报文丢失和重复的操控信息，以及对报文的开端、中止和传输衔接的监控。
3 规划与完结
3.1 规划思维
RTU作为一种长途测控智能设备，与Webit绑定后应将RTU与Webit的功用充沛发挥出来，完结现场设备和Internet的通明互联，将设备和网络真实交融在一起。智能、简洁、牢靠、通用、敞开是这套RTU体系的根本规划思维：（1） Webit-GRTU在通讯完结上严厉遵从IEC 60870-5-101/104通讯规约，兼容一切规范的工业自动化作业站软件；供给API、ActiveX、OLE、DDE、OPC、COM、DCOM、ODBC等技能支撑；能便利地与各种自动化操控体系互联，组成强壮的SCADA体系。（2） 选用通讯和操控分隔的体系结构。数据收集和操控选用内部扩展总线，依据体系的杂乱程度不同，进行灵敏的组合，独登时完结逻辑操控。RTU通讯部分选用独自的微操控器，并依据不同的通讯规约下载不同的软件，便于软件晋级及扩展。（3） 运用简洁。
经过嵌入式WEB服务器，技能人员在提示协助下，经过IE或Netscape浏览器设置一切参数；并可经过仿真软件，模仿现场状况，便于调试和训练。（4） 通用性强，既可广泛用于操控相对简略的一般民用设备，也可运用在恶劣环境下的杂乱操控中。
3.2 Webit-GRTU体系结构
Webit-GRTU选用通讯和操控分隔的体系结构。Webit-GRTU的数据收集与操控输出部分选用了INTELMCS80C196芯片，完结遥信、遥测、电能脉冲记数及遥控输出等功用，选用16 bit数据总线。
Webit-GRTU通讯模块则是以Atmel公司的AT90S8515微操控器为中心，配以Realtek RTL8019AS 10M以太网接口芯片，具有RJ-45接口、14位TTL电平双向I/O、UART口和ECP体系编程口，如图3所示。图中软件结构首要包含：实时内核WebitX 2.0、thin TCP/IP协议栈和RSC（Remote System Control）。其间RSC首要用于体系参数设置、电源监测，体系的长途复位和发动；thin TCP/IP协议栈包含ARP、IP、ICMP、UDP、TCP、HTTP、TFTP、SNMP等协议。别的，外部设置了SEEPROM存储器，用于寄存用户数据，如体系参数、HTML网页、GIF和JPEG图画等，由WebitX 2.0的文件体系来办理。体系有RS-232、RS-485串行通讯接口，数据传输率在300～57 600之间挑选，以IEC 60870-5-101通讯规约通讯；以太网通讯速率为10 Mbps，支撑规范的TCP/IP协议，以IEC 60870-5-104通讯规约通讯。
通讯模块和数据收集操控模块的数据交换经过IDT7130拓荒共用内存区进行。这是一种高速双口静态RAM，片内含总线裁定电路，有两套独立的操控和地址总线，适用于CPU间很多数据快速双向传递。
共用内存区则首要用于寄存RTU遥信、遥测等四遥信息。
4 典型运用
图4是某钢厂LF（Laddle Furnace）精粹炉操控体系的网络结构拓扑图，它是Webit-GRTU的一个典型运用（因为该操控体系比较巨大与杂乱，本文首要针对Webit-GRTU的操控部分）。
4.1 工艺
Webit-GRTU操控该体系的喂丝机部分，它与LF炉本体操控PLC、上料操控PLC以及操作员站处于同一TCP/IP局域网络中。在钢水精粹进程中，LF炉要不断地经过喂丝机来增加金属复合材料。而金属增加量因钢水的种类和成份含量的不同而不同，并要求随精粹时刻的推移不断进行调整。其作业现场温度高、电弧搅扰强、环境恶劣，不适合手艺现场操作。
一方面，Webit-GRTU本身能够经过内置软件完结喂丝机的智能操控和人工操控，调整喂丝机的喂丝速度和时刻间隔，另一方面，Webit-GRTU需求和LF炉本体操控体系坚持通讯，不断地承受钢水种类、成份、精粹时刻及其他相关参数和指令，优化喂丝机的操控进程。
4.2 功用剖析
本体系中的主站通讯悉数选用TCP/IP网络结构，分布式I/O选用PROFIBUS现场总线结构。Webit-GRTU、Intouch监控体系、Siemens PLC S7-400等之间无需中心转化设备便能较好地协同作业、交互数据。其间Webit-GRTU发挥了独立智能操控及和谐才能，并饱尝住钢厂恶劣环境的检测。
比较本来运用Modbus通讯的RTU，每个操作站和服务器接纳RTU数据都要装备专门的Modbus通讯模块和通讯软件，而运用Webit-GRTU，经过AcTIveX、DDE、OPC很便利的将RTU操控和PLC操控体系融为一体，无须额定的软硬件出资。Webit-GRTU选用了RTL8019AS 10M以太网卡，经测验，单字节传输速率一般在720μs左右，与传统的RTU串行传输方法比较，速度进步了30～100倍左右。实践运用中，操作站画面的数据扫描周期由本来的5~10 s缩小到2 s以内，完全符合工艺操控要求。一起Webit-GRTU突破了传输间隔的约束，经过网关和路由，能够将信息传递到Internet网的任一旮旯。
5 结 论
Webit-GRTU不只遵从IEC 60870-5-101/104通讯规约，较好地处理了设备之间的互联及晋级问题，并且将RTU的通讯速率进步到了微秒级，确保体系的实时性。实践证明，Webit-GRTU具有网络布线简捷，可扩展性好，抗搅扰才能强。它为传统RTU低本钱更新换代供给改造参阅，经过一致的Internet/Intranet网络覆盖悉数智能设备，为完结管控一体化的通明工厂思维拓荒了一条有效途径。
