远程终端单元（RTU）硬件架构制造技术

一种装置包括具有一个或多个输入/输出（I/O）模块（204a‑204n）和控制器模块（202）的远程终端单元（RTU）（102）。所述一个或多个I/O模块中的每一个包括多个I/O通道。控制器模块包括被配置成经由I/O模块的I/O通道与至少一个工业现场设备（106）通信的至少一个处理设备（402）。控制器模块包括第一连接器（222），并且所述一个或多个I/O模块中的第一个包括第二连接器（224）。第一连接器被配置成物理地连接到第二连接器，并且所述第一和第二连接器被配置成直接地在控制器模块与第一I/O模块之间传输数据和功率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】远程终端单元（RTU）硬件架构
本公开一般地涉及工业过程控制和自动化系统。更具体地，本公开涉及远程终端单元（RTU）硬件架构。
技术介绍
远程终端单元（RTU）表示在远离监控与数据采集（SCADA）系统或其它自动化系统的地点处提供局部化控制和数据访问的设备或系统。例如，可以在油气田（oilandgasfield）中的不同的地点处且出于不同的目的来使用多个RTU。该RTU可以收集数据、执行本地控制、在不同地点（诸如井、管道以及压缩站）处使用传感器和致动器来记录历史值并且向SCADA系统提供现场和历史数据。SCADA系统能够执行控制逻辑并经由RTU改变不同地点处的致动器的操作。RTU本身还可以并入用于数据分析的算法。在许多常规RTU中，在RTU上可用的数据输入和数据输出的类型是固定的。虽然这通常使得常规RTU能够在没有修改的情况下在许多不同类型的环境中被使用，但是其在某些装置（installation）中可能是限制性因素。例如，如果需要比由单一RTU所提供的更多的某些类型的输入或输出，则可能需要多个RTU，这增加了装置的尺寸和成本。
技术实现思路
本公开提供了一种远程终端单元（RTU）硬件架构。在第一实施例中，一种装置包括具有一个或多个输入/输出（I/O）模块和控制器模块的RTU。所述一个或多个I/O模块中的每一个包括多个I/O通道。控制器模块包括被配置成经由I/O模块的I/O通道与至少一个工业现场设备通信的至少一个处理设备。控制器模块包括第一连接器，并且所述一个或多个I/O模块中的第一个包括第二连接器。第一连接器被配置成物理地连接到第二连接器，并且第一和第二连接器被配置成直接地在控制器模块与第一I/O模块之间传输数据和功率。在第二实施例中，一种装置包括RTU的控制器模块。控制器模块包括被配置成经由一个或多个I/O模块的I/O通道与至少一个工业现场设备通信的至少一个处理设备。该控制器模块还包括被配置成物理地连接到一个或多个I/O模块中的第一个的第二连接器的第一连接器。第一连接器被配置成直接地在控制器模块与第一I/O模块之间传输数据和功率。在第三实施例中，一种装置包括RTU的I/O模块。该I/O模块包括被配置成提供在RTU的控制器模块与至少一个工业现场设备之间的通信路径的多个I/O通道。I/O模块还包括被配置成物理地连接到RTU的其它模块的第一和第二连接器。每个连接器被配置成直接地在I/O模块与RTU的其它模块之间传输数据和功率。在第四实施例中，一种装置包括RTU的扩展模块。该扩展模块包括被配置成物理地连接到RTU的I/O模块的连接器，其中I/O模块包括被配置成在RTU的控制器模块与至少一个工业现场设备之间提供通信路径的多个I/O通道。该扩展模块还包括被配置成被耦合到RTU的第二扩展模块的至少一个端口，其中该第二扩展模块被配置成被耦合到附加I/O模块。连接器被配置成直接地在I/O模块与扩展模块之间传输数据。根据下面各图、说明书和权利要求，其它技术特征对本领域的技术人员来说可以是显而易见的。附图说明为了更加完全地理解本公开，现在参考结合附图进行的下面的描述，在所述附图中：图1图示出根据本公开的具有远程终端单元（RTU）的示例性工业过程控制和自动化系统；图2图示出根据本公开的示例性RTU硬件架构；图3A至8图示出根据本公开的示例性RTU的附加细节；图9A和9B图示出根据本公开的用于RTU的耦合模块的示例性连接器；以及图10图示出根据本公开的用于使用RTU的示例性方法。具体实施方式下面讨论的图1至10和本专利文献中的用来描述本专利技术的原理的各种实施例仅仅作为例证，并且不应以任何方式将其解释成限制本专利技术的范围。本领域技术人员将理解的是可以在任何类型的适当地布置的设备或系统中实现本专利技术的原理。图1图示出根据本公开的具有RTU102的示例性工业过程控制和自动化系统100。应注意，在本领域中还可将RTU102称为“远程遥测单元”。还应注意，虽然在这里示出了单一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表示在远离监控与数据采集（SCADA）系统或其它控制系统104的地点处提供局部化控制和数据访问的设备或系统。例如，RTU102可位于油、气或水井或变电站处或附近。在这些或其它情况下，RTU102可以被用来从本地传感器收集数据，并处理该数据以生成用于本地致动器的控制信号。RTU102还可以根据需要与控制系统104交互。这样，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被示为通过有线网络105且使用无线连接而与RTU102通信，该无线连接诸如经由微波、蜂窝或其它射频（RF）通信。然而，RTU102可以通过任何适当的（多个）有线或无线连接与控制系统104通信。在某些实施例中，部件102—104通常可以在无线通信被用作备用的情况下使用有线连接来进行通信。RTU102还与一个或多个工业现场设备106进行通信和交互。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它工业现场设备。在本示例中，RTU102使用有线连接108来与现场设备106通信。有线连接108表示在RTU102与现场设备106之间的任何适当物理连接。RTU102在本示例中还与至少一个本地用户设备110进行通信和交互。用户设备110可以被人员用来与RTU102或与现场设备106或者与RTU102通信的控制系统104交互。用户设备110包括支持与RTU的用户交互的任何适当结构。可以可选地将各种其它部件与RTU102一起使用。例如，RTU102可以与一个或多个诸如显示屏或操作员控制台（console）之类的人机接口（HMI）112进行交互。HMI112可以用来从RTU102接收数据或向其提供数据。可以使用一个或多个安全照相机114（诸如网际协议照相机）来捕捉静止或视频图像，并且经由RTU102向远程位置（诸如安全中心）提供图像。可以使用无线无线电（wirelessradio）116来支持RTU102与远程接入点118之间的无线通信，所述远程接入点118经由网络105与控制系统104或其它远程系统通信。其它远程系统可以包括现场设备管理器（FDM）120或其它资产管理器和/或RTU生成器（builder）122。FDM120可以被用来对诸如现场设备（包括现场设备106）之类的资产进行配置和管理，并且RTU生成器122可以被用来对RTU（包括RTU102）进行配置和管理。如下面更详细地描述的，RTU102支持包括控制器模块和一个或多个输入/输出（I/O）模块的硬件架构。控制器模块支持RTU102的处理功能，并且每个I/O模块支持由RTU102所使用的多个输入和/或输出。此外，控制器模块和I/O模块包括允许模块被直接地相互耦合而不要求模块之间的任何附加布线的连接器。可以经由这些连接器在控制器与I/O模块之间传输数据和功率两者。除其它事物之外，这种方法帮助简化了用于RTU102的布线。在某些常规系统中，需要大量的布线来耦合控制器板和各种I/O板，并且常常需要开关或其它网络设备来支持板之间的通信。根据本公开，可以通过控制器与I/O模块之间的直接连接来提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：远程终端单元（RTU）（102），包括：一个或多个输入/输出（I/O）模块（204a‑204n），每个包括多个I/O通道；和控制器模块（202），包括被配置成经由所述I/O模块的所述I/O通道与至少一个工业现场设备（106）通信的至少一个处理设备（402）；其中所述控制器模块包括第一连接器（222）；其中所述一个或多个I/O模块中的第一个包括第二连接器（224）；并且其中所述第一连接器被配置成物理地连接到所述第二连接器，并且所述第一和第二连接器被配置成直接地在所述控制器模块和所述第一I /O模块之间传输数据和功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.14 US 14/4595571.一种装置，包括：远程终端单元（RTU）（102），包括：一个或多个输入/输出（I/O）模块（204a-204n），每个包括多个I/O通道；和控制器模块（202），包括被配置成经由所述I/O模块的所述I/O通道与至少一个工业现场设备（106）通信的至少一个处理设备（402）；其中所述控制器模块包括第一连接器（222）；其中所述一个或多个I/O模块中的第一个包括第二连接器（224）；并且其中所述第一连接器被配置成物理地连接到所述第二连接器，并且所述第一和第二连接器被配置成直接地在所述控制器模块和所述第一I/O模块之间传输数据和功率。2.根据权利要求1所述的装置，其中：所述第一I/O模块还包括第三连接器（222）；所述一个或多个I/O模块中的第二个包括第四连接器（224）；并且第三连接器被配置成物理地连接到第四连接器，并且第三和第四连接器被配置成直接地在第一I/O模块和第二I/O模块之间传输数据和功率。3.根据权利要求1所述的装置，其中：所述RTU还包括第一扩展板（206）；所述I/O模块中的最后一个包括第三连接器（222）；所述第一扩展板包括第四连接器（224）；并且所述第三连接器被配置成物理地连接到第四连接器，并且第三和第四连接器被配置成直接地在最后的I/O模块和第一扩展板之间传输数据。4.根据权利要求3所述的装置，其中：所述RTU还包括被配置成耦合到所述第一扩展板和一个或多个附加I/O模块（210a-210m）的第二扩展板（208），每个附加I/O模块包括多个附加I/O通道；并且所述控制器模块被配置成经由所述附加I/O通道与至少一个附加工业现场设备（106）通信。5.根据权利要求4所述的装置，其中：所述第一扩展板还包括至少一个端口（802，804）；并且所述至少一个端口被配置成耦合到所述第二扩展板，以便在所述控制器模块和所述一个或多个附加I/O模块之间提供至少一个通信路径。6.根据权利要求3所述的装置，其中：所述第一扩展板还包括第一和第二端口（802-804）；控制器模块和一个或多个I/O模块被配置成通过连接器在多个通信路径上通信；并且所述第一和第二端口被配置成由电缆（216）耦合在一起，使得所述多个通信路径形成环路。7.根据权利要求1所述的装置，其中：所述一个或多个I/O模块包括第一串I/O模块；所述RTU还包括第二串I/O模块（210a-210m）；来自电源（218）的仅一个功率连接（220）被耦合到I/O模块的每串；并且仅一个或两个数据连接（214a-214b）耦合第一和第二串I/O模块。8.根据权利要求1所述的装置，其中仅...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕杰，邹磊，杨志，张敏，
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