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Yokogawa OpreX™ STARDOM FCN-RTU 远程终端单元
时间: 2025-09-10浏览次数：
Yokogawa OpreX™ STARDOM FCN-RTU 远程终端单元
Yokogawa OpreX™ STARDOM FCN-RTU 远程终端单元
产品核心定位与适用场景
1. 核心功能定位
FCN-RTU 作为横河 STARDOM 系列的远程监控单元，集成 “远程数据采集、分布式控制、多协议通信、低功耗运维” 四大核心能力，填补传统 RTU 在复杂控制与系统兼容性上的短板，具体功能覆盖：
数据采集：支持模拟量（4-20mA、RTD/TC 温度）、数字量（24V DC 开关信号）、脉冲量（流量计数、转速）采集，测量精度达 ±0.1% FS，支持通道级故障诊断（如断线、短路检测）；
远程控制：具备基础逻辑控制（联锁保护、顺序控制）与 PID 调节功能，可独立实现远程站点的本地化控制（如泵站压力调节、阀门启停），减少对中心系统的依赖；
窄带宽适配：支持 GPRS/4G/LTE、卫星、微波等窄带宽通信，数据传输采用 “增量上传 + 压缩协议”，降低流量消耗（如单次数据上传量可压缩至 1KB 以内）；
高可靠性设计：关键组件（CPU、电源、通信模块）支持冗余配置，宽温（-40~+70℃）、防腐蚀（G3 涂层可选）、抗振动（5g/10-500Hz），适配无人值守的野外恶劣环境。
2. 典型适用场景
油气行业：长输油气管道的站场监控（如输油泵、阀门、压力变送器），支持与横河 CENTUM VP DCS 或 SCADA 系统互联，实现泄漏检测与远程启停；
新能源领域：风电场 / 光伏电站的箱变、汇流箱监控，通过 4G/LTE 上传发电量、温度、电压等数据，支持就地无功补偿控制；
水处理与管网：城市供水管网的加压泵站、流量计监控，或污水处理厂的远程曝气池液位调节，适配偏远站点的低功耗运行需求；
工业分布式站点：跨厂区的设备监控（如化工厂的罐区、矿山的选矿设备），通过光纤或无线桥接实现多站点集中管理。
关键技术规格与性能参数
1. 硬件核心规格
类别 核心参数（通用型号，具体模块略有差异）
CPU 模块 型号：F3CU01（单 CPU）/ F3CU02（冗余 CPU）；处理器：ARM Cortex-A9 双核 1GHz；内存：1GB DDR3 RAM + 4GB eMMC 闪存
电源模块 输入：12-48V DC（宽压适配，支持太阳能充电 + 电池备份）；输出：5V DC 3A（系统供电）+ 24V DC 2A（现场设备供电），冗余配置时总输出翻倍
I/O 模块类型 模拟输入（AI）：4-20mA/1-5V（8 通道，隔离）、RTD（铂电阻，8 通道）、TC（热电偶，8 通道）；
模拟输出（AO）：4-20mA（4 通道，隔离）；
数字 I/O（DI/DO）：24V DC 32 通道（DI）/ 16 通道（DO，继电器输出）；
脉冲输入：频率 0-1kHz（4 通道，用于流量计数）
扩展能力 支持通过 RS-485 或专用扩展总线连接远程 I/O 模块，单 RTU 最大支持 256 个 I/O 点；可级联 8 个扩展单元，最大传输距离 1km（双绞线）/ 5km（光纤）
2. 通信与控制性能
通信接口：
无线通信：可选 GPRS/4G/LTE 模块（支持双卡冗余）、卫星通信模块（如 Inmarsat BGAN）；
有线通信：1 路 10/100Mbps 以太网（支持冗余）、2 路 RS-485（Modbus RTU）、1 路 RS-232（调试 / 本地通信）；
协议支持：Modbus RTU/TCP、DNP3.0（级联 / 主站）、IEC 60870-5-101/104、MQTT（物联网平台对接），支持横河专用协议（STARDOM Link）。
控制性能：控制周期 10ms-1s 可调，支持 8 个优先级任务；内置 PID 控制块（支持自动 / 手动切换、无扰动切换）、逻辑控制块（如与 / 或 / 非、延时），可通过编程实现复杂联锁。
3. 环境与合规特性
环境适应性：工作温度 -40~+70℃（宽温）、存储温度 -40~+85℃；相对湿度 5%~95%（无冷凝，支持凝露环境）；抗振动等级 5g（10-500Hz，IEC 60068-2-6）、抗冲击等级 50g（1ms，IEC 60068-2-27）；
防护与认证：外壳防护等级 IP40（标准）/ IP65（户外型，可选），支持 G3 防腐蚀涂层（EN ISO 12944-5）；符合 CE、UL 508、ATEX Zone 2（Ex nA IIC T4）、IECEx 认证，适配危险区域与户外场景。
系统架构与扩展逻辑
1. 硬件架构与冗余设计
FCN-RTU 采用 “主单元 + 扩展单元 + 远程 I/O” 的分层架构，兼顾灵活性与可靠性：
主单元：含 CPU 模块、电源模块、基础 I/O 模块与通信模块，支持 DIN 导轨安装（尺寸：140×100×220mm，重量约 2.5kg），适配小型控制柜或户外机柜；
扩展单元：通过 RS-485 或光纤与主单元连接，提供额外 I/O 接口（如 AI/AO/DI/DO 模块），单个主单元最多级联 8 个扩展单元，适配多设备集中监控；
冗余配置：CPU、电源、无线通信模块可冗余，冗余切换时间 <100ms；通信链路支持 “无线 + 有线” 双备份（如 4G 与光纤冗余），避免单一链路故障导致断联。
2. 典型系统拓扑示例
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[中心 SCADA/DCS] ←→ [通信网络（4G/卫星/光纤）] ←→ [FCN-RTU 主单元（冗余 CPU+电源）]
↓（RS-485/光纤）
[扩展单元 1（AI/TC 模块）] ←→ [管道压力/温度传感器]
↓
[扩展单元 2（DI/DO 模块）] ←→ [泵站电机/阀门执行器]
↓
[扩展单元 3（脉冲模块）] ←→ [流量计（脉冲输出）]
工程开发与运维特性
1. 编程与配置工具
FCN-RTU 配套横河 STARDOM Engineering Tool 套件，遵循 IEC 61131-3 标准，降低开发门槛：
Control Designer：控制程序开发工具，支持 FBD（功能块图）、LD（梯形图）、ST（结构化文本）编程，提供行业专用功能块库（如油气管道泄漏检测块、流量累积块）；
System Configurator：硬件配置与通信参数设置工具，可视化映射逻辑 I/O 与物理模块，支持通信协议（如 DNP3.0）参数一键配置，无需手动编写驱动；
Offline Simulator：离线模拟工具，可在 PC 上模拟现场信号（如模拟压力波动、阀门故障），验证控制逻辑正确性，缩短现场调试时间。
2. 运维与诊断能力
低功耗运维：支持 “休眠 - 唤醒” 模式（如无数据时休眠，定时唤醒上传），太阳能 + 电池供电场景下可实现连续 72 小时无日照运行；
状态监控与报警：主单元自带 LCD 显示屏（128×64 像素）与 LED 指示灯，实时显示运行状态（电源、通信、I/O 故障）；支持本地按键操作（定值修改、日志查询），或通过 USB 接口导出故障日志；
远程运维：通过 Web 界面或横河 PRM（Plant Resource Manager）系统实现远程诊断，支持 I/O 通道校准、固件在线升级、配置文件备份 / 恢复，减少现场运维次数。
关键模块与选型信息
1. 核心模块型号与功能
模块类型 型号示例 核心功能
CPU 模块 F3CU01 单 CPU 配置，1 路以太网 + 2 路 RS-485，支持 Modbus/DNP3 协议
F3CU02 冗余 CPU 配置，2 路以太网（冗余）+2 路 RS-485，适配高可靠性场景
电源模块 F3PU01 12-48V DC 输入，单路输出（5V+24V），支持电池充电管理
F3PU02 冗余电源模块，双路独立输出，支持故障自检测
模拟输入模块 F3AI08 8 通道 4-20mA 输入，通道隔离，精度 ±0.1% FS，支持 HART 协议（可选）
F3AR08 8 通道 RTD 输入（铂电阻 100Ω），支持断线检测与冷端补偿
通信模块 F3CM4G 4G/LTE 无线模块，双卡冗余，支持全球频段（1.8/2.1GHz）
F3CMSAT 卫星通信模块，适配 Inmarsat BGAN 网络，支持偏远无基站区域通信
扩展模块 F3EX01 扩展总线接口模块，实现主单元与扩展单元的 RS-485 / 光纤连接
2. 选型关键维度
I/O 需求：根据现场设备类型（传感器 / 执行器）确定 AI/AO/DI/DO 点数，选择主单元基础 I/O 模块与扩展单元数量；
通信环境：无基站区域选卫星通信模块，有移动信号区域选 4G/LTE 模块（双卡冗余优先），固定站点可选光纤 + 无线备份；
环境条件：户外或恶劣环境选 IP65 防护 + G3 涂层，低温场景确认宽温（-40℃）支持，危险区域需选 ATEX 认证型号；
可靠性要求：关键站点（如油气管道）配置 CPU、电源、通信冗余，非关键站点（如普通泵站）可选单配置降低成本。
