遠端終端機定義與基本概念

遠端終端機 (RTU) 是一種由微處理器控制的電子裝置，可作為設備介面，將資料帶入分散式控制系統或監控與資料擷取 (SCADA) 系統。RTU 將遙測資料傳送到主系統，並使用主監控系統的資料來控制連接的設備。在工業自動化和遠端監控領域中，RTU 扮演著重要的角色，尤其是在需要遠端資料擷取和控制的應用上。.

RTU 也可稱為遠端遙測單元或遠端遙控單元，其核心功能是連接現場設備與中央控制系統，實現雙向資料傳輸和控制指令執行。.

RTU 架構

遠端終端單元可以監控現場的類比和數位資料，並將這些資料傳回中央監控站。典型的 RTU 系統包括下列主要元件：

硬體元件

• 中央處理單元卡：負責資料處理和指令執行
• 通訊介面卡：可與中央控制系統通訊
• 類比輸入 (AI) 卡：收集連續變化的物理量，例如溫度、壓力和流量
• 數位輸入 (DI) 卡：監控開關狀態，例如閥門位置和斷路器狀態
• 數位或控制輸出 (DO/CO) 卡：執行控制指令，例如切換設備
• 類比輸出 (AO) 卡：提供可變控制信號

電源供應器

RTU 配備電源供應器，可將交流主電源轉換為 CPU 和介面卡所需的不同電壓。在關鍵應用中，RTU 通常包括備用電池和充電電路，以確保在主電源中斷時能正常運作。.

RTU 的主要功能

資料擷取功能

• 數位輸入：取得可用兩種狀態表示的真實世界資訊，例如設備開/關狀態和警報狀態
• 類比輸入：監控各種類比訊號，例如 4-20mA 電流迴路和 0-10V 電壓，將物理量轉換為適當的單位

控制輸出功能

• 數位輸出：透過繼電器控制現場設備切換
• 類比輸出：提供可變輸入，用於控制需要持續調整的裝置

系統與邏輯控制

現代的 RTU 可以執行簡單的程式，而不需要主系統的介入，這不僅簡化了系統部署，也提供了安全的備援。例如，水處理廠管理系統中的 RTU 可在維護模式下暫停自動控制，避免意外操作造成設備損壞或人員傷害。.

通訊能力

RTU 需要與多個系統進行通訊，包括主工作站和智慧型電子裝置 (IED)。通訊可透過各種網路進行：

• 序列通訊：例如 RS232、RS485、RS422
• 乙太網路通訊：適用於需要較高頻寬的場景
• 無線通訊：適用於長距離或有線安裝有困難的情況

RTU 支援多種通訊協定，例如 Modbus、IEC 60870 系列協定、DNP3 及 IEC 61850，以達到與第三方裝置的互通性。.

通訊模式

• 輪詢模式：主站定期從從站設備查詢資料
• 主動報告：當資料變更超過預設臨界值時，從屬裝置會主動報告
• 定期同步：定期完成資料交換，以確保資訊同步

SeRTU200 遙測終端產品特性

以 Key-IoT 公司的 SeRTU200 以系列為例，這是一款多功能的遙測終端，整合了資料收集與各種通訊功能：

產品總覽

SeRTU200 系列為多功能遙測終端，整合 4G/NB-IoT、LoRa 及 GPS 通訊功能，配備豐富的擷取控制介面，包括 RS232、RS485、乙太網路、類比輸入、數位輸入及繼電器功能。該產品具有人性化的設計和豐富的功能，能夠在各種環境下實現長時間連續自動數據採集，並實時自動報告。.

核心功能

• 免線安裝、彈性網路組態、隨插即用
• 多通道影像擷取能力
• 支援遠端查詢本機資料
• 支援本機序列連接埠設定與升級
• 遠端查詢目前的降雨量、水位、水流、水質及其他資料
• 支援三合一功能：影像監控 + 水利資料收集 + 無線通訊傳輸
• 支援雨量收集、警示觸發、本機儲存、排程報告及其他功能
• 透過雲端平台支援遠端管理、升級及配置

硬體規格

• SPI 快閃記憶體：16MB
• 工業級序列連接埠：2 個 RS232、2 個 RS485 連接埠
• 支援 RTC 與硬體看門狗功能
• 接地保護：M4 螺絲接地保護端子
• Gigabit 乙太網路：1 個千兆位元乙太網路埠
• 4G 模組：PCIE 介面、USB2.0 訊號

介面設定

• 4 通道類比輸入介面（12 位元 AD，支援 4-20mA 電流訊號輸入，可選 0-5V 電壓訊號輸入）
• 2 通道數位輸入介面（光電隔離）
• 2 通道繼電器輸出介面
  • 最大切換電壓：30VDC/220VAC
  • 最大切換電流：4A
  • 最大切換功率：120W/880VA

RTU 與其他控制系統的比較

RTU 的功能日益與可程式邏輯控制器 (PLC) 及分散式控制系統 (DCS) 重疊，但仍有一些區別：

• 應用範圍：RTU 更適用於長距離系統，尤其是需要無線通訊的場景；PLC 則更適用於短距離系統，例如工廠和生產線。
• 編程工具：PLC 主要使用基於 IEC 61131 標準的編程工具，而 RTU 則通常使用專屬的編程工具。
• 通訊能力：RTU 通常具備更強的遠端通訊能力和通訊協定支援

值得注意的是，隨著技術的發展，許多製造商現在提供的 RTU 都具有簡單的圖形使用者介面，讓使用者可以輕鬆地規劃安裝，而有些應用也整合了資料記錄器的功能。.

RTU 應用場景

遠端終端單元在多個領域都有廣泛的應用：

• 水利和水文監測：例如降雨量、水位、水流監測和早期預警
• 環境監測：空氣品質、噪音、輻射及其他環境參數監測
• 電力系統：變電站自動化與配電網路監控
• 油氣管道：壓力與流量監控、長輸管線洩漏偵測
• 農業灌溉：自動化灌溉系統的遠端監控
• 市政設施：路燈控制、排水泵站監控及其他都市基礎設施管理

以 SeRTU200 為例，它特別適用於生態環境監測和污染源監測的場景，可實現資料擷取、儲存、顯示、控制、警報、傳輸等全方位功能。.