一种模块化的RTU及其快速定制方法技术

本发明专利技术公开了一种模块化RTU及其快速定制方法，包括本体模块、电源模块、通用I/O接口模块、特殊功能接口模块；本体模块外部接口分为通用I/O接口区和用于连接其他模块的特殊功能接口区，特殊功能模块包含特殊功能信号I/O接口区和模块间级联的接口区，模块之间以可拆卸方式连接，本体模块与其他模块通过特殊功能接口区连接，其他模块之间通过模块间级联的接口区互联，模块组装后的自动识别和配置由本体模块完成。本发明专利技术将RTU的基础接口单元通用化、核心处理单元管理智能化，构建了通用智能化的本体模块，以此本体模块为基础，其他外部设备模块可根据具体应用定制并以可拆卸方式装卸，实现RTU的快捷灵活组装和应用功能的快速增减。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及远程终端单元(Remote Terminal Units, RTU),尤其涉及一种模块化的RTU及其快速定制方法。
技术介绍
随着现代工业发展，采用人工监测采集现场各种环境参数的方法，已经难以满足生产过程的需要。特别是在实时调控等工程领域中，这种问题表现尤为突出。为解决这一问题，具有多种现场参数采集、远距离通讯、适应劣环境等特性的远程终端单元(RemoteTerminal Units, RTU)应运而生。RTU集遥信、遥测、遥控功能于一体，并在各种数据采集与监视控制(Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA)系统中得到广泛应用。通常，RTU由中央处理单元、通信接口单元、存储单元、模拟信号输入输出单元、开关信号输入输出单元、数字信号输入输出单元、电源单元等几大部分组成。此外，根据实际应用需求，有的RTU产品也增加了一些特殊功能，如视频、硬件冗余等功能。由于监测对象和现场应用环境的不同，现有的RTU也功能各异，形式多样。但无一例外，结构上都是高度应用相关，紧密耦合，扩展能力差。做不到真正意义上的功能灵活快捷扩展，难以满足现代工程应用需求多变、建设周期短的新特性。虽然，市场上有一些功能较丰富的RTU产品，但这些产品在出厂时就将各功能固化到产品内部，用户不能有选择的去掉冗余功能，造成设备成本增加和能耗增大，用户也难以整合这些冗余功能，导致资源浪费。以上因素限制了现有RTU产品的灵活应用
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提出了一种可灵活实现功能扩展的模块化RTU及其快速定制方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案 一种模块化的RTU，包括安装有核心软件系统的本体模块、电源模块、通用1/0接口模块、特殊功能接口模块，其中，本体模块设有第一通用1/0接口区、第一特殊功能1/0接口区和第一级联接口区，所述的第一特殊功能1/0接口区设置有电源接口和其他特殊功能1/0接口，第一级联接口区的接口与第一通用1/0接口区的接口相导通；通用1/0接口模块设有第二通用1/0接口区和第二级联接口区，第二通用1/0接口区和第二级联接口区的接口相导通；特殊功能接口模块设有与第一特殊功能1/0接口区对应的第二特殊功能1/0接口区和第三级联接口区；电源模块通过电源接口与本体模块以可拆卸方式相连；通用I/o接口模块通过级联接口区的接口与本体模块、特殊功能I/o接口模块或其他通用I/o接口模块以可拆卸的方式相连；特殊功能I/o接口模块通过级联接口区和特殊功能1/0接口区的接口与本体模块上对应的级联接口和特殊功能I/o接口以可拆卸方式相连。所述的可拆卸方式为扁平线缆插拔连接或底板组装连接。上述本体模块包括安装有核心软件系统的处理器单元、通讯单元、存储单元、可移动存储介质接口、通用I/o接口、特殊功能接口和电源接口，通用I/O接口、特殊功能接口分别位于本体模块的第一通用I/O接口区、第一特殊功能I/O接口区，通讯单元、存储单元、可移动存储介质接口、通用I/o接口、特殊功能接口和电源接口均与处理器单元相连接。上述第一和第二通用I/O接口模块包括多种类型通用信号输入输出接口模块，有模拟量输入输出模块、开关量输入输出模块、脉冲量输入输出模块，也有不同类型通用信号的混合输入输出模块。上述特殊功能模块包括近场通信接口模块、串口接口模块、音频接口模块、USB接口模块和视频接口模块中的至少一种。根据外部设备信号的应用端口需求，将通用i/o接口模块、特殊功能模块与本体模块进行组装后，上电后由本体模块完成组装模块的识别。上述RTU的快速定制方法，包括步骤 步骤一，根据外部设备信号的应用端口需求，在本体模块的第一通用I/o接口区部署第一通用I/o接口，在本体模块的第一特殊功能I/O接口区部署第一特殊功能I/O接口，在本体模块的第一级联接口区部署第一级联接口，并将第一通用I/o接口与第一级联接口导通，所述的通用I/o信号包括标准模拟量、开关量、脉冲量和数字量，所述的第一特殊功能I/o接口包括电源接口 ； 步骤二，根据外部设备信号的应用端口需求，在通用I/o接口模块的第二通用I/O接口区设置第二通用I/o接口，在第二级联接口区设置第二级联接口，并将第二通用I/O接口和第二级联接口导通； 步骤三，根据外部设备信号的应用端口需求，在特殊功能接口模块的第二特殊功能I/o接口区设置与第一特殊功能I/o接口区的接口对应的第二特殊功能I/O接口，在第三级联接口区设置第三级联接口，后续扩展依此类推； 步骤四，在电源模块上部署与本体模块相对应的电源接口； 步骤五，通过电源接口将电源模块以可拆卸方式连接至本体模块，通过级联接口将通用I/o接口模块以可拆卸方式连接至本体模块、特殊功能模块或其他通用I/O接口模块，通过级联接口区和特殊功能I/o接口区的接口将特殊功能接口模块以可拆卸的方式连接至本体模块的对应接口上； 步骤六，将外部信号挂载到与其应用端口功能对应的设备外部信号接口区的信号接口上，所述的设备外部信号接口区为本体模块的第一通用I/o接口区和第一特殊功能I/O接口区、通用I/o接口模块的第二通用I/O接口区和特殊功能接口模块的第二特殊功能I/O接口区； 步骤七，上电后本体模块根据连接的通用I/o接口模块和特殊功能模块，自动完成组装模块的识别和配置，各模块自动管理挂载到该模块端口上的外部信号。步骤六中，采用紧固转接头将外部信号端口与设备外部信号接口区的接口连接。步骤七中，自动完成组装模块的识别和配置具体为 本体模块自动识别电源模块、通用I/o接口模块、特殊功能接口模块的加载和卸载，并对加载模块的初始参数统一配置，测试各挂载模块的功能，并根据测试情况调整设备外部信号端口参数。 与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果1、本专利技术中的RTU打破了传统RTU中，每种RTU只能面向一种特定应用的设计局限。本RTU的软硬件可裁剪，不同的应用需求通过不同的组合即可实现，通用性强，扩大了系统的应用范围。2、功能可定制。根据监测对象和现场应用环境的不同需求，通过灵活的模块组合，使软硬件资源重新配置，达到功能可定制的目的。3、积木式模块组合方法。本专利技术的RTU组合方法采用松耦合的模块化架构，拆卸便捷，轻松应对工程应用需求的变化，提高了系统现场设计和安装效率。4、模块之间互连简单。有两种连接方式，通过底板总线或数据线缆连接，连接便捷。5、参数可自动配置。采用智能化处理模块，加装和拆除模块后，软件自动识别和配置，无需人工干预。6、低能耗。按需定制的方法，减少了软硬件的不必要冗余，降低系统的运行能耗，比传统的RTU更节能。7、低成本。系统按需设计、按需组合，避免了不必要的设备资源浪费，同时软硬件模块的高度可重用性，降低了应用成本。8、使用维护简单。由于模块间耦合松散度高，运行过程中出现的问题容易发现、定位和隔离，现场维修更换方便快捷，减小后期维护难度，有效的降低了平均维护时间。附图说明图1为本体模块俯视 图2为本体模块的逻辑结构框架 图3为电源接口模块俯视 图4为电源接口模块的逻辑结构框架 图5为视频接口模块的俯视 图6为视频接口模块的逻辑结构框架 图7为通用I/O接口模块的俯视 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化RTU，其特征在于：包括安装有核心软件系统的本体模块、电源模块、通用I/O接口模块、特殊功能I/O接口模块，其中，本体模块设有第一通用I/O接口区、第一特殊功能I/O接口区和第一级联接口区，所述的第一特殊功能I/O接口区设置有电源接口和其他特殊功能I/O接口，第一级联接口区的接口与第一通用I/O接口区的接口相导通；通用I/O接口模块设有第二通用I/O接口区和第二级联接口区，第二通用I/O接口区和第二级联接口区的接口相导通；特殊功能I/O接口模块设有与第一特殊功能I/O接口区对应的第二特殊功能I/O接口区和第三级联接口区；电源模块通过电源接口与本体模块以可拆卸方式相连；通用I/O接口模块通过级联接口区的接口与本体模块、特殊功能I/O接口模块或其他通用I/O接口模块以可拆卸的方式相连；特殊功能I/O接口模块通过级联接口区和特殊功能I/O接口区的接口与本体模块上对应的级联接口和特殊功能I/O接口以可拆卸方式相连。

【技术特征摘要】
1.一种模块化RTU，其特征在于包括安装有核心软件系统的本体模块、电源模块、通用I/o接口模块、特殊功能I/O接口模块，其中，本体模块设有第一通用I/o接口区、第一特殊功能I/O接口区和第一级联接口区，所述的第一特殊功能I/o接口区设置有电源接口和其他特殊功能I/O接口，第一级联接口区的接口与第一通用I/o接口区的接口相导通；通用I/O接口模块设有第二通用I/O 接口区和第二级联接口区，第二通用I/o接口区和第二级联接口区的接口相导通；特殊功能I/o接口模块设有与第一特殊功能I/O接口区对应的第二特殊功能I/O接口区和第三级联接口区；电源模块通过电源接口与本体模块以可拆卸方式相连；通用I/o接口模块通过级联接口区的接口与本体模块、特殊功能I/o接口模块或其他通用I/O接口模块以可拆卸的方式相连；特殊功能I/o接口模块通过级联接口区和特殊功能I/O接口区的接口与本体模块上对应的级联接口和特殊功能I/o接口以可拆卸方式相连。2.如权利要求1所述的模块化RTU，其特征在于所述的可拆卸方式为扁平线缆插拔连接或底板组装连接。3.如权利要求1所述的模块化RTU，其特征在于所述的本体模块包括处理器单元、存储单元、通讯单元、可移动存储介质接口、通用I/o 接口、特殊功能I/o接口和电源接口，并安装有核心软件系统，通用I/O接口、特殊功能I/O 接口分别位于本体模块的第一通用I/o接口区、第一特殊功能I/O接口区，通讯单元、存储单元、可移动存储介质接口、通用I/O接口、特殊功能I/O接口和电源接口均与处理器单元相连接。4.如权利要求1所述的模块化RTU，其特征在于所述的第一和第二通用I/o接口区设有多种类型信号的通用I/O接口。5.如权利要求4所述的模块化RTU，其特征在于所述的通用I/o接口包括模拟量I/O接口、开关量I/O接口、脉冲量I/O接口中的至少一种。6.如权利要求1所述的模块化RTU，其特征在于所述的第一和第二通用I/o接口区设有不同类型信号混合的通用I/O接口。7.如权利要求1所述的模块化RTU，其特征在于所述的特殊功能接口模块包括近场通信接口模块、串口接口模块、音频接口模块、USB 接口模块和视频接口模块中的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘树波，刘梦君，涂国庆，蔡朝辉，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：