具有通用输入/输出（UIO）的远程终端单元（RTU）以及相关方法技术

一种系统包括至少一个工业控制和自动化现场设备（106）以及远程终端单元（RTU）（102）。该RTU包括输入/输出（I/O）终端（410），其被配置成耦合到现场设备。该RTU还包括一个或多个I/O模块（204a‑204n、210a‑210n），其具有被配置成耦合到I/O终端的一个或多个可再配置I/O通道（606a‑606n）。每个可再配置I/O通道可配置为模拟输入、支持数字通信的模拟输入、模拟输出、支持数字通信的模拟输出、数字输入、数字输出以及脉冲累加器输入。该RTU还包括至少一个处理设备（502），其被配置成控制一个或多个可再配置I/O通道中的每一个的配置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开一般涉及工业过程控制和自动化系统。更具体地，本公开涉及具有通用输入/输出（UIO）的远程终端单元（RTU）以及相关方法。
技术介绍
远程终端单元（RTU）表示在远离监督控制和数据采集（SCADA）系统或其他自动化系统的站点处提供局部化控制和数据访问的设备或系统。例如，可以在不同站点处以及为了不同目的在油气田中使用多个RTU。RTU可以收集数据、执行本地控制、使用不同站点（诸如油井、管道和压缩站）处的传感器和致动器记录历史值、以及向SCADA系统提供实况和历史数据。SCADA系统可以执行控制逻辑并经由RTU改变在不同站点处的致动器的操作。RTU自身也可以合并用于数据分析的算法。通常，RTU已经在使用和复杂性方面从它们在20世纪70年代的早期设计有所增加。现在，RTU常常需要支持较大专用网络能力和协议集合，以及支持许多控制执行模型且提供智能设备集成。
技术实现思路
本公开提供一种具有通用输入/输出（UIO）的远程终端单元（RTU）以及相关联的方法。在第一实施例中，一种装置包括远程终端单元（RTU）。该RTU包括输入/输出（I/O）终端，其被配置成耦合到至少一个工业控制和自动化现场设备。该RTU还包括一个或多个I/O模块，其具有被配置成耦合到I/O终端的一个或多个可再配置I/O通道。每个可再配置I/O通道可被配置为模拟输入、支持数字通信的模拟输入、模拟输出、支持数字通信的模拟输出、数字输入、数字输出以及脉冲累加器输入。RTU还包括至少一个处理设备，其被配置成控制一个或多个可再配置I/O通道中的每一个的配置。在第二实施例中，一种系统包括至少一个工业控制和自动化现场设备以及远程终端单元（RTU）。该RTU包括输入/输出（I/O）终端，其被配置成耦合到至少一个现场设备。该RTU还包括一个或多个I/O模块，其具有被配置成耦合到I/O终端的一个或多个可再配置I/O通道。每个可再配置I/O通道可配置为模拟输入、支持数字通信的模拟输入、模拟输出、支持数字通信的模拟输出、数字输入、数字输出以及脉冲累加器输入。RTU还包括至少一个处理设备，其被配置成控制一个或多个可再配置I/O通道中的每一个的配置。在第三实施例中，一种方法包括将至少一个工业控制和自动化现场设备耦合到远程终端单元（RTU）的输入/输出（I/O）终端。该方法还包括：使用至少一个处理设备来配置耦合到RTU的一个或多个I/O模块中的I/O终端的一个或多个可再配置I/O通道。每个可再配置I/O通道可配置为模拟输入、支持数字通信的模拟输入、模拟输出、支持数字通信的模拟输出、数字输入、数字输出以及脉冲累加器输入。根据下面的附图、描述和权利要求，其他技术特征可以对本领域技术人员容易地显而易见。附图说明为了更完整地理解本公开，现在结合附图对下面的描述进行参考，在附图中：图1图示根据本公开的具有远程终端单元（RTU）的示例工业控制和自动化系统；图2一直到图9图示根据本公开的示例RTU的细节；以及图10图示根据本公开的用于与RTU一起使用通用输入/输出的示例方法。具体实施方式下面讨论的图1一直到图9以及用于描述该专利文档中的本专利技术原理的各种实施例仅作为说明并且不应该以任何方式解释为限制本专利技术范围。本领域技术人员将理解可以以任何类型的适当布置的设备或系统来实施本专利技术的原理。如上文指出的，远程终端单元（RTU）在复杂性方面已经从早期设计增加，并且当前RTU常常需要支持许多更先进的特征。RTU中常常需要的一个特征是支持输入/输出（I/O）通道类型的灵活混合的能力。通道类型可以包括模拟输入（AI）、模拟输出（AO）、数字输入（DI）、数字输出（DO）以及脉冲累加器输入（PI）。AI和AO可能支持或可能不支持数字通信，诸如依从可寻址远程传感器高速通道（HART）协议的通过4-20mA连接的数字通信。传统的RTU常常通过使用具有固定数目的输入和输出的I/O卡来实现I/O通道类型的期望混合，在这里每个输入或输出都被固定到特定类型。本公开描述一种具有通用I/O通道的RTU，该通用I/O通道具有灵活的用户定义的I/O类型。也就是说，每个I/O通道可以经由RTU的编程被配置为AI（具有或不具有数字通信）、AO（具有或不具有数字通信）、DI、DO或PI类型。这允许RTU在不必首先确保适当I/O通道被物理插入到RTU中的情况下被安装在现场。一旦被安装在现场，就可以为RTU定义可配置的后期绑定终端装置。除了别的之外，这尤其可以帮助减小RTU的尺寸、功耗和成本。图1图示根据本公开的具有RTU102的示例工业控制和自动化系统100。注意，在本领域中RTU101还可被称为远程遥测单元。还要注意，尽管在这里示出单个RTU102，但是系统100可以包括分布在一个或多个地理区域中的任何数目的RTU102。RTU102表示一种在远离监督控制和数据采集（SCADA）系统或其他控制系统104的站点处提供局部化控制和数据访问的设备或系统。例如，RTU102可以位于油、气或水井或者变电站处或附近。在这些或其他情形下，RTU102可以被用来从本地传感器收集数据并且处理该数据以便生成用于本地致动器的控制信号。RTU102还可以按照需要与控制系统104交互。以这种方式，可以在远离控制系统104的位置处提供过程控制和自动化功能。控制系统104被示出为通过有线网络105以及使用无线连接（诸如经由微波、蜂窝或其他射频（RF）通信）与RTU102进行通信。然而，RTU102可以通过（一个或多个）任何合适的有线或无线连接与控制系统104通信。在一些实施例中，部件102-104通常可以使用有线连接、利用被用作备用的无线通信进行通信。RTU102还与一个或多个工业现场设备106进行通信和交互。该现场设备106可以包括测量过程的一个或多个特性的传感器、改变过程的一个或多个特性的致动器或其他工业现场设备。在该示例中，RTU102使用有线连接108与现场设备106进行通信。有线连接108可以包括串行连接（诸如RS232或RS485连接）、以太网连接、工业协议连接或其他有线连接。然而，要注意，RTU102还可以与一个或多个现场设备106无线通信。在该示例中RTU102还与至少一个本地用户设备110通信和交互。用户设备110可以被工作人员用来与RTU102或者现场设备106或控制系统104进行交互，所述现场设备106或控制系统104与RTU102进行通信。用户设备110包括支持与RTU进行的用户交互的任何合适结构。各种其他部件可选地与RTU102一起使用。例如，RTU102可以与一个或多个人机接口（HMI）112（诸如显示屏或操作员控制台）交互。HMI112可以被用来从RTU102接收数据或将数据提供给RTU102。一个或多个安全摄像机114（诸如互联网协议摄像机）可以被用来捕获静止或视频图像并经由RTU102将该图像提供给远程位置（诸如安全中心）。无线无线电设备116可以被用来支持RTU102与远程接入点118之间的无线通信，该远程接入点118经由网络105与控制系统104或其他远程系统通信。其他远程系统可以包括现场设备管理器（FDM）120或其他资产管理器和/或RTU构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，其包括：远程终端单元（RTU）（102），其包括：输入/输出（I/O）终端（410），其被配置成耦合到至少一个工业控制和自动化现场设备（106）；一个或多个I/O模块（204a‑204n，210a‑210n），其包括被配置成耦合到I/O终端的一个或多个可再配置I/O通道（606a‑606n），每个可再配置I/O通道可配置为模拟输入、支持数字通信的模拟输入、模拟输出、支持数字通信的模拟输出、数字输入、数字输出以及脉冲累加器输入；以及至少一个处理设备（502），其被配置成控制一个或多个可再配置I/O通道中的每一个的配置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.27 US 14/2281421.一种装置，其包括：远程终端单元（RTU）（102），其包括：输入/输出（I/O）终端（410），其被配置成耦合到至少一个工业控制和自动化现场设备（106）；一个或多个I/O模块（204a-204n，210a-210n），其包括被配置成耦合到I/O终端的一个或多个可再配置I/O通道（606a-606n），每个可再配置I/O通道可配置为模拟输入、支持数字通信的模拟输入、模拟输出、支持数字通信的模拟输出、数字输入、数字输出以及脉冲累加器输入；以及至少一个处理设备（502），其被配置成控制一个或多个可再配置I/O通道中的每一个的配置。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述RTU还包括：扩充板（206、208、212），其被配置成耦合到一个或多个I/O模块。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述RTU还包括：第一控制器模块（202、802a），其包括至少一个处理设备。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述一个或多个可再配置I/O通道包括以下中的至少一个：直接耦合到第一控制器模块的一个或多个I/O模块（204a-204n）中的一个或多个可再配置I/O通道；以及经由扩充板间接耦合到第一控制器模块的一个或多个I/O模块（210a-210n）中的一个或多个可再配置I/O通道。5.根据权利要求3所述的装置，其中所述RTU还包括：从第一控制器模块通过一个或多个I/O模块的第一和第二电气路径（214a-214b）；以及其中第一和第二电气路径接合以指示缺少任何附加I/O模块。6.根据权利要求3所述的装置，其中：所述RTU还包括第二控制器模块（802b）；以及一个控制器模块被配置成操作为主模块并且另一个控制器模块被配置成操作为辅模块。7.根据权利要求2所述的装置，其中所述RTU还包括：耦合到I/O终端和扩充板的第一电路板（416）；耦合到至少一个处理设备的第二电路板（418）；以及耦合到一个或多个I/O模块的第三电...

【专利技术属性】
技术研发人员：PF麦克劳克林，DA埃斯纳，JT尤尔索，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US