リモートターミナルユニットの定義と基本概念

リモートターミナルユニット(RTU)は、マイクロプロセッサー制御の電子デバイスで、機器のインターフェースとして機能し、分散制御システムまたは監視制御およびデータ収集(SCADA)システムにデータを取り込みます。RTUはテレメトリデータをマスターシステムに送信し、メインモニタリングシステムからのデータを使用して接続された機器を制御します。産業オートメーションや遠隔監視の分野では、RTUは特に遠隔データ収集と制御を必要とするアプリケーションで重要な役割を果たしています。

RTUは、遠隔遠隔測定ユニットまたは遠隔遠隔制御ユニットとも表現され、その中核機能は、フィールド機器と中央制御システムを接続し、双方向のデータ伝送と制御コマンドの実行を可能にすることである。

RTUアーキテクチャ

リモートターミナルユニットは、フィールドでアナログおよびデジタルデータを監視し、このデータを中央監視ステーションに伝送することができます。典型的なRTUシステムには、以下の主要コンポーネントが含まれます：

ハードウェア・コンポーネント

• 中央処理装置カード：データ処理とコマンド実行を担当
• 通信インターフェースカード：中央制御システムとの通信が可能
• アナログ入力（AI）カード：温度、圧力、流量などの連続的に変化する物理量を収集する。
• デジタル入力（DI）カード：バルブ位置やサーキットブレーカー状態などのスイッチ状態をモニター
• デジタルまたは制御出力（DO/CO）カード：機器の切り替えなどの制御コマンドを実行する。
• アナログ出力（AO）カード：可変制御信号を提供

電源

RTUは、AC主電源をCPUやインターフェースカードが必要とするさまざまな電圧に変換する電源装置を備えている。クリティカルなアプリケーションでは、RTUは通常、主電源中断時の正常動作を保証するバックアップバッテリと充電回路を含む。

RTUの主な機能

データ収集機能

• デジタル入力：機器のオン／オフやアラーム状態など、2つの状態で表される実世界の情報を取得する。
• アナログ入力：4-20mA電流ループや0-10V電圧などの様々なアナログ信号をモニターし、物理量を適切な単位に変換します。

制御出力機能

• デジタル出力：リレーによるフィールド機器のスイッチング制御
• アナログ出力：連続的な調整が必要なデバイスを制御するための可変入力を提供します。

システムとロジック制御

最新のRTUは、メインシステムからの介入を必要とせずにシンプルなプログラムを実行することができ、システム展開を簡素化するだけでなく、安全のための冗長性も提供します。例えば、水処理プラント管理システムのRTUは、偶発的な操作による機器の損傷や人身事故を避けるために、メンテナンスモードで自動制御を中断することができます。

コミュニケーション能力

RTUは、マスターワークステーションやインテリジェント電子機器（IED）を含む複数のシステムと通信する必要があります。通信はさまざまなネットワークを介して行われます：

• シリアル通信：RS232、RS485、RS422など
• イーサネット通信：より高い帯域幅を必要とするシナリオに最適
• ワイヤレス通信：長距離や有線での設置が困難な場合に適しています。

RTUは、Modbus、IEC 60870シリーズプロトコル、DNP3、IEC 61850などの複数の通信プロトコルをサポートし、サードパーティ機器との相互運用性を実現しています。

通信モード

• ポーリングモード：マスタ・ステーションがスレーブ・デバイスに定期的にデータを問い合わせる。
• アクティブレポート：データ変化が事前に設定したしきい値を超えると、スレーブ・デバイスはプロアクティブにレポートします。
• 定期的な同期：定期的にデータ交換を行い、情報の同期を確保します。

SeRTU200テレメトリーターミナル製品の特徴

キーIoT企業の SeRTU200 シリーズを例にとると、これはデータ収集とさまざまな通信機能を統合した多機能テレメトリー端末である：

製品概要

SeRTU200シリーズは、4G/NB-IoT、LoRa、GPS通信機能を統合した多機能テレメトリ端末で、RS232、RS485、イーサネット、アナログ入力、デジタル入力、リレー機能など豊富な収集制御インターフェースを備えています。ユーザーフレンドリーな設計と豊富な機能を備え、様々な環境下での長期連続自動データ収集とリアルタイム自動レポートが可能です。

コア機能

• 配線不要の設置、柔軟なネットワーク構成、プラグアンドプレイ
• マルチチャンネル画像収集機能
• ローカルデータのリモートクエリをサポート
• ローカル・シリアル・ポートの設定とアップグレードをサポート
• 現在の降雨量、水位、水流、水質、その他のデータの遠隔照会
• 画像モニタリング＋水質保全データ収集＋ワイヤレス通信送信の3in1機能をサポート
• 降雨量の収集、警告トリガー、ローカルストレージ、スケジュールされたレポート、その他の機能のサポート
• クラウドプラットフォームによるリモート管理、アップグレード、設定のサポート

ハードウェア仕様

• SPIフラッシュ：16MB
• 産業用シリアルポートRS232×2、RS485×2ポート
• RTCおよびハードウェア・ウォッチドッグ機能のサポート
• 接地保護：M4ネジ接地保護端子
• ギガビットイーサネット1ギガビットイーサネットポート
• 4GモジュールPCIEインターフェイス、USB2.0信号

インターフェース設定

• 4チャンネルアナログ入力インターフェース（12ビットAD、4-20mA電流信号入力対応、オプションで0-5V電圧信号入力対応）
• 2チャンネルデジタル入力インターフェース（光絶縁）
• 2チャンネルリレー出力インターフェース
  • 最大スイッチング電圧：30VDC/220VAC
  • 最大スイッチング電流：4A
  • 最大スイッチング電力：120W/880VA

RTUと他の制御システムとの比較

RTUの機能は、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）や分散型制御システム（DCS）と重複することが増えているが、いくつかの違いは残っている：

• 適用範囲RTUは長距離システム、特に無線通信を必要とするシナリオに適しており、PLCは工場や生産ラインのような短距離システムに適しています。
• プログラミングツール：PLCは主にIEC 61131標準に基づくプログラミングツールを使用しますが、RTUは多くの場合、独自のプログラミングツールを使用します。
• 通信機能：RTUは通常、より強力な遠隔通信機能とプロトコル・サポートを持っています。

技術の発展に伴い、多くのメーカーがシンプルなグラフィカル・ユーザー・インターフェースを備えたRTUを提供するようになり、ユーザーが簡単に設置計画を立てられるようになった。

RTUアプリケーション・シナリオ

リモートターミナルユニットは、複数の領域にわたって幅広い用途があります：

• 水質保全と水文モニタリング：降雨、水位、水流監視、早期警報など。
• 環境モニタリング：大気質、騒音、放射線、その他の環境パラメータのモニタリング
• 電力システム変電所自動化と配電網監視
• 石油・ガスパイプライン圧力・流量モニタリング、長距離パイプラインの漏れ検知
• 農業灌漑自動灌漑システムの遠隔監視と制御
• 自治体施設：街灯制御、排水ポンプ場監視、その他都市インフラ管理

SeRTU200を例にとると、生態環境モニタリングや汚染源モニタリングのシナリオに特に適しており、データ収集、保存、表示、制御、アラーム、伝送などの包括的な機能を実現している。