基于嵌入式Internet技术的通用RTU设计与实现

摘要:针对传统RTU通讯速率低、通讯规约不统一、系统不开放，分析了在IEC 60870-5-104通信规约的基础上，结合嵌入式Internet技术，设计了一套开放、灵活、可靠的Webit-GRTU体系结构。通过实例验证了设计目标，为传统RTU低成本更新换代开辟了一条途径。

关键词:嵌入式Internet; 远程终端设备; IEC 60870-5-104通信规约; TCP/IP; Webit-GRTU

远程终端设备(Remote Terminal Unit，RTU)是一种远程测控智能装置。它不仅可以采集、监测、计算和存贮现场的设备信号，而且能独立地完成预定的控制程序、执行上位机的指令，并将执行结果和现场数据回传上位机。RTU比PLC具有更优良的通讯和控制能力，适用于恶劣的工作环境及实现复杂的特殊算法。

然而，随着自动化、计算机、网络等技术的不断发展以及ERP战略的广泛实施，各种应用和服务对信息的实时性、可靠性、可扩展性等提出了越来越高的要求。目前传统RTU无论在结构上还是实现方法上都已经很难满足实际现场的要求。主要表现在：(1) 通信规约不统一。存在众多的通信规约，如DNP 3.0、Modbus、SCI、CDC、CDT等等，各大生产厂家都遵循着自己的一套通信规约，不同设备之间的互联及升级较困难;(2) 通讯速率较低。传统的RTU通信方式多为RS-232/422/485总线方式，最基本的“四遥”量只能以秒级传送，通信速率成为系统性能的瓶颈，已远远不能满足生产过程中的实时监控要求。

90年代后期，Internet/Intranet技术日趋成熟，设备网络化及普适计算模式的概念不断形成，新投入的自动化系统及管理网络开始广泛地采用TCP/IP网络技术，新的自动化控制与通讯国际标准也不断出台。这就要求新型的RTU能够充分利用现有通信资源，提高数据的吞吐量，保证系统的实时性，同时又具有更好的开放性、兼容性。为适应这一发展潮流，本文遵照国际电工委员会IEC 60870-5-104通信标准，设计了一套基于嵌入式Internet技术的通用型RTU-Webit-GRTU，可在任何Internet/Intranet的结点上对Webit-GRTU系统进行全面的远程访问，为传统RTU低成本更新换代开辟了一条途径。

1 嵌入式Internet技术与Webit

嵌入式Internet技术是一种设备接入技术或者说是一种异种网络互连技术，它主要解决的问题是通过Web和嵌入式技术实现从不同的子网、不同物理区域对接入到Internet的设备和异类子网进行监控、诊断、管理及维护等操作，使用户对接入到Internet上的各种设备或其他类型的子网具有远程监控、诊断和管理的能力。图1为采用了嵌入式Internet技术的Webit与电视机、摄像机、UPS、RTU等设备绑定后联入互联网的一个示意图。借助Internet，打破地理上的障碍，实现全球化的通信和控制。

Internet通信协议对计算机系统的CPU速度、存储器容量等的要求较高，用于PC机系统不存在任何困难，但是用于自身资源受限的嵌入式系统就必须根据需要有所取舍，合理选择通信协议的实现和处理方案。Webit根据嵌入式系统的特点，在实时内核WebitX 2.0基础上对TCP/IP协议簇中的各层协议做了不同程度的裁减，结构小巧、成本低廉、性能可靠，同时拥有高速、开放、实时的强大网络通讯能力。