基于嵌入式Internet技術的通用RTU設計與實現

摘要:針對傳統(tǒng)RTU通訊速率低、通訊規(guī)約不統(tǒng)一、系統(tǒng)不開放，分析了在IEC 60870-5-104通信規(guī)約的基礎上，結合嵌入式Internet技術，設計了一套開放、靈活、可靠的Webit-GRTU體系結構。通過實例驗證了設計目標，為傳統(tǒng)RTU低成本更新換代開辟了一條途徑。

關鍵詞:嵌入式Internet; 遠程終端設備; IEC 60870-5-104通信規(guī)約; TCP/IP; Webit-GRTU

遠程終端設備(Remote Terminal Unit，RTU)是一種遠程測控智能裝置。它不僅可以采集、監(jiān)測、計算和存貯現場的設備信號，而且能獨立地完成預定的控制程序、執(zhí)行上位機的指令，并將執(zhí)行結果和現場數據回傳上位機。RTU比PLC具有更優(yōu)良的通訊和控制能力，適用于惡劣的工作環(huán)境及實現復雜的特殊算法。

然而，隨著自動化、計算機、網絡等技術的不斷發(fā)展以及ERP戰(zhàn)略的廣泛實施，各種應用和服務對信息的實時性、可靠性、可擴展性等提出了越來越高的要求。目前傳統(tǒng)RTU無論在結構上還是實現方法上都已經很難滿足實際現場的要求。主要表現在：(1) 通信規(guī)約不統(tǒng)一。存在眾多的通信規(guī)約，如DNP 3.0、Modbus、SCI、CDC、CDT等等，各大生產廠家都遵循著自己的一套通信規(guī)約，不同設備之間的互聯及升級較困難;(2) 通訊速率較低。傳統(tǒng)的RTU通信方式多為RS-232/422/485總線方式，最基本的“四遙”量只能以秒級傳送，通信速率成為系統(tǒng)性能的瓶頸，已遠遠不能滿足生產過程中的實時監(jiān)控要求。

90年代后期，Internet/Intranet技術日趨成熟，設備網絡化及普適計算模式的概念不斷形成，新投入的自動化系統(tǒng)及管理網絡開始廣泛地采用TCP/IP網絡技術，新的自動化控制與通訊國際標準也不斷出臺。這就要求新型的RTU能夠充分利用現有通信資源，提高數據的吞吐量，保證系統(tǒng)的實時性，同時又具有更好的開放性、兼容性。為適應這一發(fā)展潮流，本文遵照國際電工委員會IEC 60870-5-104通信標準，設計了一套基于嵌入式Internet技術的通用型RTU-Webit-GRTU，可在任何Internet/Intranet的結點上對Webit-GRTU系統(tǒng)進行全面的遠程訪問，為傳統(tǒng)RTU低成本更新換代開辟了一條途徑。

1 嵌入式Internet技術與Webit

嵌入式Internet技術是一種設備接入技術或者說是一種異種網絡互連技術，它主要解決的問題是通過Web和嵌入式技術實現從不同的子網、不同物理區(qū)域對接入到Internet的設備和異類子網進行監(jiān)控、診斷、管理及維護等操作，使用戶對接入到Internet上的各種設備或其他類型的子網具有遠程監(jiān)控、診斷和管理的能力。圖1為采用了嵌入式Internet技術的Webit與電視機、攝像機、UPS、RTU等設備綁定后聯入互聯網的一個示意圖。借助Internet，打破地理上的障礙，實現全球化的通信和控制。

Internet通信協(xié)議對計算機系統(tǒng)的CPU速度、存儲器容量等的要求較高，用于PC機系統(tǒng)不存在任何困難，但是用于自身資源受限的嵌入式系統(tǒng)就必須根據需要有所取舍，合理選擇通信協(xié)議的實現和處理方案。Webit根據嵌入式系統(tǒng)的特點，在實時內核WebitX 2.0基礎上對TCP/IP協(xié)議簇中的各層協(xié)議做了不同程度的裁減，結構小巧、成本低廉、性能可靠，同時擁有高速、開放、實時的強大網絡通訊能力。