基于嵌入式Internet技術(shù)的通用RTU設計與實(shí)現

摘要:針對傳統RTU通訊速率低、通訊規約不統一、系統不開(kāi)放，分析了在IEC 60870-5-104通信規約的基礎上，結合嵌入式Internet技術(shù)，設計了一套開(kāi)放、靈活、可靠的Webit-GRTU體系結構。通過(guò)實(shí)例驗證了設計目標，為傳統RTU低成本更新?lián)Q代開(kāi)辟了一條途徑。

關(guān)鍵詞:嵌入式Internet; 遠程終端設備; IEC 60870-5-104通信規約; 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、監測、計算和存貯現場(chǎng)的設備信號，而且能獨立地完成預定的控制程序、執行上位機的指令，并將執行結果和現場(chǎng)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(shí)現復雜的特殊算法。

然而，隨著(zhù)自動(dòng)化、計算機、網(wǎng)絡(luò )等技術(shù)的不斷發(fā)展以及ERP戰略的廣泛實(shí)施，各種應用和服務(wù)對信息的實(shí)時(shí)性、可靠性、可擴展性等提出了越來(lái)越高的要求。目前傳統RTU無(wú)論在結構上還是實(shí)現方法上都已經(jīng)很難滿(mǎn)足實(shí)際現場(chǎng)的要求。主要表現在：(1) 通信規約不統一。存在眾多的通信規約，如DNP 3.0、Modbus、SCI、CDC、CDT等等，各大生產(chǎn)廠(chǎng)家都遵循著(zhù)自己的一套通信規約，不同設備之間的互聯(lián)及升級較困難;(2) 通訊速率較低。傳統的RTU通信方式多為RS-232/422/485總線(xiàn)方式，最基本的“四遙”量只能以秒級傳送，通信速率成為系統性能的瓶頸，已遠遠不能滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)時(shí)監控要求。

90年代后期，Internet/Intranet技術(shù)日趨成熟，設備網(wǎng)絡(luò )化及普適計算模式的概念不斷形成，新投入的自動(dòng)化系統及管理網(wǎng)絡(luò )開(kāi)始廣泛地采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，新的自動(dòng)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，保證系統的實(shí)時(shí)性，同時(shí)又具有更好的開(kāi)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(huì )IEC 60870-5-104通信標準，設計了一套基于嵌入式Internet技術(shù)的通用型RTU-Webit-GRTU，可在任何Internet/Intranet的結點(diǎn)上對Webit-GRTU系統進(jìn)行全面的遠程訪(fǎng)問(wèn)，為傳統RTU低成本更新?lián)Q代開(kāi)辟了一條途徑。

1 嵌入式Internet技術(shù)與Webit

嵌入式Internet技術(shù)是一種設備接入技術(shù)或者說(shuō)是一種異種網(wǎng)絡(luò )互連技術(shù)，它主要解決的問(wèn)題是通過(guò)Web和嵌入式技術(shù)實(shí)現從不同的子網(wǎng)、不同物理區域對接入到Internet的設備和異類(lèi)子網(wǎng)進(jìn)行監控、診斷、管理及維護等操作，使用戶(hù)對接入到Internet上的各種設備或其他類(lèi)型的子網(wǎng)具有遠程監控、診斷和管理的能力。圖1為采用了嵌入式Internet技術(shù)的Webit與電視機、攝像機、UPS、RTU等設備綁定后聯(lián)入互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)示意圖。借助Internet，打破地理上的障礙，實(shí)現全球化的通信和控制。

Internet通信協(xié)議對計算機系統的CPU速度、存儲器容量等的要求較高，用于PC機系統不存在任何困難，但是用于自身資源受限的嵌入式系統就必須根據需要有所取舍，合理選擇通信協(xié)議的實(shí)現和處理方案。Webit根據嵌入式系統的特點(diǎn)，在實(shí)時(shí)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(shí)擁有高速、開(kāi)放、實(shí)時(shí)的強大網(wǎng)絡(luò )通訊能力。