讨论主题:在油田数字化建设中,大部分厂家采用的产品都是RTU或者PLC,根据应用的不同会采用不同的系统结构,比如有时采用CPU模块与IO采集集成在一起,有时采用CPU模块加扩展IO的系统结构,请谈谈不同系统结构之间的区别及应用特点?
要求:最好结合自己实际工作。
参与方式:采取跟帖的方式参与。
评奖规则:由活动组织者评奖,并进行公开公布告示。
活动结贴:每周为1期,由安控数字化论坛擂台版主选定议题,半个月后(隔一期)擂台版主从所有参与讨论的网友中选出8个优胜者。
奖项设置:每期选出8个优胜者,其中:
一等奖1名:奖100MP(相当于100人民币),
二等奖5名,奖工控精美礼物一个(工控点点、工控T恤、工控徽章、工控工具四者任选一个,相当于65人民币)。
特别奖:2名,奖工控精美礼物一个(工控点点、工控T恤、工控徽章、工控工具四者任选一个,相当于65人民币)。
特别奖说明:特别奖主要奖励给获奖次数少于3次的ID。
活动发奖:MP评奖后一周内发放,精美礼物每月发放一次,统一在月初寄送。
北京安控科技股份有限公司(简称“安控科技”),是专业从事工业级RTU(远程控制终端)产品研发、生产、销售和系统集成业务的高新技术企业,拥有完善的RTU产品链,产品被广泛应用于石油天然气、煤层气、页岩气的开采、处理、管输、储配等各个环节以及环境在线监测、城市燃气、供水供热等管网监控领域,并已远销美国、加拿大、墨西哥、土耳其、哈萨克斯坦、土库曼斯坦、伊拉克、伊朗、韩国、泰国、马来西亚等国家。基于RTU技术,安控科技在油气、环境在线监测等行业开发出多款专业化经典产品,拥有完善的油气田自动化和环保在线监测专用产品。此外,安控科技还提供工业自动化产品的OEM/ODM服务,提供SCADA自动化系统和企业管理信息系统的集成服务。
安控科技通过了ISO9001质量管理体系和ISO14001环境管理体系认证,建立了先进的生产和检测平台,并获得了多项国际认证(如UL 、CE、EMC3级认证等),产品品质达到国际先进水平。
安控科技成立于1998年,位于北京市中关村科技园区海淀园上地信息产业基地。安控科技始终坚持以人为本的人力资源发展战略,建立了一支以高级工程师和专业研究生为骨干的研发团队,打造了一支经过市场历练的高效经营团队,锻炼和培养了一支优秀的管理团队。安控科技始终坚持自主创新的企业发展战略,已经拥有了商标、专利、软件著作权等各类知识产权百余项,覆盖了所提供的所有自动化产品和控制系统。安控科技的研发项目多次获得国家、北京市政府的研发资金支持,部分产品被认定为国家级火炬计划项目、国家重点新产品项目、科技部创新基金项目、商务部出口研发资金项目,受到政府嘉奖与资助。
作为中国自动化学会理事单位、中国自动化学会专家咨询工作委员会常务理事单位、中国自动化学会仪表与装置专业委员会委员单位、北京市中关村企业信用促进会的第一批信用企业,安控科技在国内同行业中较早的通过ISO9001质量管理体系认证,拥有系统集成、建筑施工、环保设施运营等各类资质。
本着“卓越品质,源于更高要求”的核心理念,“协作、严谨、勤奋、卓越”的企业精神,安控人必将以更可靠的工业级RTU产品、更先进的自动化解决方案和更完善的服务答谢用户、回报社会,为振兴民族自动化事业、创建民族自动化品牌而努力奋斗。
北京安控科技股份有限公司
地址:北京市海淀区上地四街一号
邮编:100085
电话:010-62971668-6425 张工
传真:010-62971668-6888
网址:www.echocontrol.com
E-mail:info@echocontrol.com
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RTU和PLC主要不同体现在
1、起源不同 PLC起源于生产线自动化。主要应用于机械设备生产线。主要以顺序逻辑控制为主,主要的IO为DI和DO。 RTU起源于石油天然气生产。由于石油天然气生产设备比较分布、且数量众多、环境恶劣。
2、功能不同 PLC主要用于室内的生产线,或站控制系。 RTU主要用于室外生产控制设备。
3、通讯能力不同 PLC一般是单机使用,或和本系列的产品使用。和其它产品之间的通讯比较麻烦。一般只支持本公司的通讯协议。 RTU一般做为SCADA系统的一个部分,随着系统的增大系统中可能会有不同厂家的RTU。因此要求RTU具有通用的通讯协议。同于RTU大多以无线方式与中控室通讯,因此RTU能很好的支持无线通讯设备(电台、无线以太网、GPRS、CDMA等)
4、使用场合不同 PLC主要用于:生产线、流水线、部分厂站、配电系统、机床控制等。 RTU主要用于:石油天然气生产、管道、城市天然气管网、供水管网、环境监测等。 随意技术的融合,PLC也能做部分RTU的事情、RTU与可以完成PLC的工作
安控和RTU
不可否认,在整个自动化产业中,RTU领域因为其市场规模远不如DCS、PLC、变频器市场而鲜有人关 注,但RTU因其独特的定位在自动化产品系列中具有无可替代的作用。安控科技从创立至今,始终矢志不渝地专注于RTU产品的开发和市场推广,经历十二年的 发展,已成为国内最具知名度的RTU产品供应商,拥有完善的RTU产品链,在众多国家重点项目中和国际级知名企业同台竞争,2009年RTU产品销售量突 破1万台,销售额达1亿元人民币。作为安控科技的创始人和掌舵人,带领安控科技一路走来的俞凌对于公司的未来充满信心:“安控的未来发展目标是做一个国际 级的RTU生产厂商!”
RTU,中文全称为远程终端单元,用于对现场信号、工业设备的监测和控制。与常用的可编程控制器PLC相比,RTU通常具有优良的通讯能力和更大的存 储容量,适用于更恶劣的温度和湿度环境,提供更多的计算功能。RTU产品在石油天然气、水利、电力调度、市政调度等行业SCADA系统中
以质量铸品牌
对于中国任何一家民族自动化企业来说,开始都是艰难的,从零开始的他们面对的是一个国外品牌一统天下的市场和对于国产品牌没有丝毫信任感的用户。对于安控科技来说也是如此,正如俞凌所说:“我们是在挑战崇洋媚外”。
在安控科技成立之初的1998年,中国RTU市场完全被各大跨国巨头所占领,国产品牌几乎无处可觅。在 做了近两年的RTU产品的安装调试后,俞凌意识到有自己自主研发产品的重要性,“中国需要有民族的产品”的想法一直萦绕于他的脑海。2000年开始,安控 科技在俞凌的带领下开始了自主产品的研发,2003年安控科技第一代RTU产品SuperE系列产品正式问世。
然后比产品研发更困难的是市场的推广,谈到当时安控科技的市场战略,俞凌直言不讳:“其实很简单,就是以工程带应用,做好质量,做好服务。”
为保证产品的质量,从研发到生产,安控科技严把每一道关,每个模块不但要进行产品测试,还要进行各种环 境测试,在组装成整机后还要对每台整机再进行各种测试。虽然在质量保障方面花费了大量成本,但是凭借高质量的产品,安控科技不断树立起用户对安控科技乃至 国产产品的信心。
正是基于这样的理念,安控科技在各大市场取得了突破性的发展,其产品先后在国内第一个百万吨级沙漠整装 自动化油田-彩南油田成功替代进口产品应用;承担国内第一个国产化沙漠整装自动化油气田-莫北油气田自动化控制系统建设项目;建成了我国新世纪第一个亿吨 级储量的沙漠整装油气田-陆梁油气田SCADA系统;在国内率先开展研究并实施数字化油气田管理和建设模式,开创了中国陆地石油开采领域规模最大、国产化 率最高的油田自动化、数字化管理系统的新纪录。安控科技提出了第一套国产油气田自动化整体解决方案并实现其产品化,ECHO 5000系列油气田生产自动化产品,填补了我国在该领域的空白。
短短几年,“安控”就发展成为国产RTU的第一品牌,而“卓越品质,源于更高要求”的理念却成为了安控科技发展至今的核心理念。
以创新谋未来
历经十二年发展,安控科技成为行业领先的工业级RTU产品供应商和系统集成服务商。而取得这样的成就,不仅仅是源于其对于产品品质的严格要求,还在于安控科技一直以来对于产品、技术创新的不懈追求。
谈到研发和创新,技术出身的俞凌倍感骄傲:“要保持创新就是要保证大量研发的投入,在多年的发展中安控 科技始终坚持应用一代产品,开发一代产品” 。安控科技每年平均有10%的销售额投入研发,2010年研发投入近1200万人民币,高达12%。在安控科技,研发人员已超过百人,占员工总数的四分之 一。
据俞凌介绍,目前安控科技在市场销售的是第二代RTU产品,而安控科技的第三代RTU产品正在试用阶 段,即将推向市场。新一代产品将在网络化上大大加强,从而更适合未来用户的需求,达国际先进水平。俞凌还透露,安控科技的第四代RTU产品的规划也已出 台,即将启动研发。
除了RTU 产品的不断推陈出新,安控也在不断围绕RTU这一主营产品,不断研发周边产品系列。如在环保行业,安控科技结合自身RTU优势和环保行业特点自主研发的全 线水质、烟气环保在线监测产品包括E680X系列数据采集传输仪、E681X系列总有机碳(TOC)在线自动监测仪、E682X系列化学需氧量 (CODcr)在线自动监测仪、E683X系列等比例自动采样仪、E684X系列氨氮(NH3-N)在线自动检测仪、E6900烟气在线自动监测系统和 ECHO污染源自动监控平台等,已在全国二十多个省市得到规模应用。
1、RTU所具有技术特性和特征
1) 标准的编程语言,符合国际标准IEC61131-3的编程语言;
2) 环境测试符合IEC60068-2,工作环境温度:-40℃ ~75℃,环境湿度5~95%;
3) 电磁抗干扰符合IEC61326 和EN55011;
4) 具备多种标准通信协议,如MODBUS TCP/IP、MODBUS RTU、MODBUS ASCII、DNP3等;
5) 丰富的通信接口,支持多种通信方式,通信距离长;
6) 大容量存储;
7) 模块化结构,便于扩展;
8) 具备实时多任务操作系统;
符合以上特点为基本具备RTU产品特征,虽然RTU和PLC在工程编程、数据采集和控制等方面很相似,但它们之间还是有很大区别的。PLC一般主要用于工厂车间流水线的控制,主要为室内环境应用条件,而RTU 不仅可以用于室内应用场合,更大的特点是具备用于室外控制装置中,环境条件非常恶劣场合。比如在一些无人值守的站点,因为PLC 的工作环境温度0~50度,而其在这样环境的地方不能可靠工作。
概括来说:RTU是PLC产品的技术的发展,既有PLC的传统功能,更有其专业产品特点,表现在:
1)同时提供多种通讯端口和通讯机制
1、RTU产品往往在设计之处就预集成了多个通讯端口,包括以太网和串口(RS232/485)。这些端口满足远程和本地的不同通讯要求,包括与中心站建立通讯,与智能设备(流量计、报警设备等)以及就地显示单元和终端调试设备建立通讯。通讯协议采用Modbus RTU、Modbus ASCII、Modbus TCP/IP等标准协议,具有广泛的兼容性。同时通讯端口具有可编程特性,支持对非标准协议的通讯定制。
2、传统控制系统(包括PLC)的通讯机制是主、从方式,这是在专有布线结构下工控领域所遵循的通讯原则。而RTU产品具有客户/服务器式的通讯 能力,既可发起主动报告的通讯方式。市政工程往往采用无线通讯方式(电话Modem、数传电台、GPRS/CDMA等),这些方式都无法有效的保证数据通讯的实时性。而主动报告可有效弥数据的实时性和有效性。
2)提供大容量程序和数据存储空间
从产品配置来看,PLC提供的程序和数据存储空间往往只有6-13K字节,而RTU可提供1-32M大容量存储空间。RTU一个重要的产品特征是能够在特定的存储空间连续存储/记录数据,这些数据可标记时间标签。当通讯中断时候RTU就地记录数据,通讯恢复后可补传和恢复数据。该数据记录(Datalogging)功能是工程向导型配置应用,无需编程。
3)高度集成的、更紧凑的模块化结构设计
紧凑的、小型化的产品设计简化了系统集成工作,适合无人值守站或室外应用的安装。高度集成的电路设计增加了产品的可靠性,同时具有低功耗特性,简化备用供电电路的设计。
4)更适应恶劣环境应用的品质
PLC要求环境温度在0~55°C,安装时不能放在发热量大的元件下面,四周通风散热的空间应足够大。为了保证PLC的绝缘性能,空气的相对湿度应小于85%(无凝露)。否则会导致PLC部件的故障率提高,甚至损坏。
RTU产品就是为恶劣环境应用而设计的,通常产品的设计工作环境温度为-40~70°C。某些产品具有DNV(船级社)认证,适合船舶、海上平台等潮湿环境应用。
两者共同点都是编程语言IEC6113-3,但在环境等方面差别较大
(1)应用场合范围优势:
RTU主要应用于现场设备附近,所以RTU对工作的环境要求比较宽泛:
RTU对环境的要求:
工作温度:-40度到75度
存储温度:-40度到85度
相对湿度:5%到95%;
RTU产品的具有可靠的优质特性,极端的环境工作温度,适合各类场所应用,属于全天候不受环境和地域的限制,。
PLC对环境的要求:
工作温度:0度到55度;
存储温度:-40度到70度;
相对湿度:5%到95%;
PLC产品更适合室内环境应用,工作温度范围较窄。
(2).通信协议及灵活性
RTU产品有较多的通信接口
RTU产品一般都具备3到5个通信接口或更多,如RS232、RS485,主要适应现场各类智能仪表及各类控制器的方便接入;
RTU产品具备支持多种通信协议 MODBUS、DNP3等多种协议;
支持新增特殊协议的接口驱动功能。可以方便与其它不同种类设备相连,特别适合SCADA系统应用;
PLC产品通信接口及通信协议较单一,适合相对固定和统一的站内控制系统。
(3)RTU功能方面
RTU在应用方面除了一些和PLC的基本相似功能外更面向一些行业专有技术,具有一些行业专用功能,如天然气RTU具备AGA算法,井口RTU具备专用控制算法等。对于小型站点来说,两者的应用范围都差不多,RTU系列具有的存储空间,远大于PLC,此外,RTU采用内嵌式流量计算程序,可代替流量计算机,直接用于计量,存储历史记录等。
在配置点数方面两者相当,在模拟量方面,RTU要略优于PLC;RTU主要针对于现场应用环境设置,对环境的要求要比PLC系列宽泛的多。从内存空间及附带功能来看,RTU要优于PLC。对于现场环境比较好的地方,采用PLC会更经济一些;对用现场环境比较恶劣,比如石油行业的灌区监控、天燃气管道、油气井场的监控、市政管网等众多具有室外环境因素的则采用RTU产品更合适。综合来看,两类产品各有其特色和特点,且主要针对的应用范围也不尽相同。
1、远程IO距离现场设备近,可节省现场连接电缆。
2、本地IO一般由背板或机架连接,通讯速度快,维护方便。
3、电缆距离短信号衰减小。
4、节省布线成本。
5、减小控制室面积。
6、远程IO安装灵活。
7、远程IO在危险区域信号采集、通讯中有着重要应用,不仅节省成本,也可以隔离危险,降低风险。
与集中在一起的IO相比也有缺点:
1、对制造要求较高,需要能适应现场环境。
2、不能集中维护。
3、远程IO将信号通过一根通讯电缆集中传输到CPU通讯速度受影响,故障点增多。
今天晚上值班还没到工艺夜班交接时间因此还不敢睡觉,怕睡着后在起来麻烦,因此在论坛上逛逛,无事可干顺便说上几句,呵呵。。
对于PLC与RTU的区别、联系、各自特点楼上的诸位大侠都说得很详细了,偶实在没有什么理论可言,加上偶不在油田系统,只是石油行业的下游板块的一个炼油厂中混日子,对于什么是RTU很惭愧的说还不是很了解,实在是惭愧。
偶前两年负载的一套设备,去年在偶和几个师傅的参与下控制系统进行了改造,全部变成了RLC-300控制,其原先的系统仔细回想总结一下有点PLC和RTU相结合的性质,现在说来看看,还请各位大侠指正。
说实在的偶对RTU真的不了解,这套系统分为两部分一个是反应釜生产装置控制系统使用的是plc200控制,另一部分是罐区储罐的液位、温度的参数检测控制,其使用的是研华工控产品的远程模拟量处理模块ADAM-4017+和ADAM-4015模块,其输出的MODBUS数字信号通过MOXA卡接收后在工控机中进行处理和显示,虽然研华的远程处理模块安装在控制柜内,但偶理解为远程控制终端模块,是否可以化为RTU行列,如果可以偶就当其进行分析,如果不是还请各位不要嘲笑,呵呵。。
这套装置投产使用后比较难操作和维护性也不好,究其原因就是多套控制方案相结合才实现的功能,受工艺操作人员、仪表维护人员的技术限制,其兼容性和维护都非常繁琐,造成生产出现仪表故障时维修效率低下。
这套系统生产部分采用了两种控制方案,自动程序运行的PLC200系统和手动面板按钮控制相结合的方案,其使用的是2套200,其中包括罐区储罐进出物料的自动阀门开关和回讯信号以及各个储罐的高位液位报警信号。生产设备部分温度、承重模块使用的是数显表加RS232输出接MOXA卡再在工控机软件上显示。
储罐部分分为两种控制类型,一部分使用的是液位、温度远程采集的研华模块处理后输出RS485信号后进入MOXA卡后在在软件上显示,另一部分采用的是液位、温度现场总线通过二次表处理后输出RS-485后经过MOXA卡处理后显示。
上位机部分PLC200通过MPI与工控机通讯,储罐的液位、温度已经生产区的温度、承重都是通过总线信号进入MOXA卡进行采集后处理,然后在通过世纪星监控软件集合在一起。控制方案有点繁琐,但是各种功能都能够实现,可是这么复杂的方案连接对于维护人员来说中间过程太多,特别是MOXA卡与各个总线的硬件连接口经常会出现松动现象,造成一些数据失真,死机现象,处理起来比较耗时,后来决定去年全部改成plc300控制。其原因就是各个连接过程的复杂性导致维护的难度加大。
上边说的例子偶的理解是不论是RTU还是PLC现在都可以满足大多数情况下的控制要求,为什么有的是用PLC有的使用RTU偶感觉还是使用人员的习惯性和对已有产品的熟悉度,其实不管哪个方案做好了都会达到理想的效果,这就是控制方案的实施关键不取决于系统的性能,而取决于用户单位的习惯和技术储备,这也就是为什么很多工科高校的自动化实验室里的控制系统有很多都是控制系统生产商免费提供的原因,因为作为使用中和维护者的大学生一旦掌握了某一套控制系统的使用和操作方法,其毕业后进入工厂工作,对控制系统有一种先入为主的思想,这个思想或许能够改变领导的决策,到时候众多的企业使用了这个在大学里学习过的控制系统,对于生产商来说获得的利润与在大学里免费提供的控制系统相比不是一个级别,这也可以看成是一种公关手段。
呵呵,说了很多,跑题了。