3.1 现场硬件选型：RTU、PLC 与一次仪表
3.1 现场硬件选型：RTU、PLC 与一次仪表
本节摘要：站端控制器选型的判断框架是三问：现场在哪、逻辑多重、断了怎么办。RTU 强在恶劣环境与低功耗广域接入，PLC 强在复杂逻辑与本地闭环；一次仪表的选型则要贴着介质特性与环境条件来。本节给出逐项对比与选型清单，并用取水头部与加压泵站两个场景演示完整决策。
选型的第一问：RTU 还是 PLC
很多教科书把这个问题写成品牌对比表，实践中它其实是一个场景问题。把三个问题按顺序问完，答案通常自己浮出来。
第一问：现场在哪。 野外井室、管道沿线阀室，供电靠太阳能或蓄电池，温度冬天结冰夏天暴晒——这类站点是 RTU 的传统领地：宽温设计、低功耗、断电后靠电池维持数天的周期采集。厂房内、泵房里，供电与温湿度可控，PLC 与 RTU 都能胜任，此时比较点转向下一问。
第二问：逻辑多重。 纯采集加简单联锁（超限停机、液位联动），RTU 的编程模型完全够用，而且轮询式采集的时序行为非常可预测。本地闭环调节（恒压供水、多泵轮换、串级回路）或大型顺控（多步反冲洗），PLC 的编程环境、调试工具和运动控制能力明显占优。
第三问：断了怎么办。 通信长期中断概率高的站点，选 RTU 或带缓存能力的远程 I/O，断链期间本地策略照跑、数据照存；通信可靠的厂区内站，普通 PLC 加边缘网关即可。
一句话总结：环境恶劣与通信不稳找 RTU，逻辑复杂要闭环找 PLC。两者中间的灰色地带，让维护队伍的既有技能决定——已有队伍只会 PLC，就别强行引入 RTU 增加一类备件与技能。
图 3-1 RTU 与 PLC 选型对比矩阵
二、一次仪表：数据的源头质量
控制器再好也救不了坏仪表。一次仪表选型贴着介质走，这里是水务场景的高频清单：
- 压力：清水选标准压力变送器；原水含砂量高时选平膜或防堵取压结构，量程留出脉冲裕量。
- 液位：敞口池用静压式或超声波；污泥池、泡沫多的池子慎用超声波（泡沫吸波，读数漂移），改用雷达或静压式。
- 流量：满管清水用电磁流量计，精度好、压损零；低流速或含悬浮物工况注意量程下限校验；明渠排水用堰槽配液位法。
- 水质：余氯、浊度、pH 仪表的关键不是量程而是维护周期——标定液、清洗刷、电极寿命在选型时就要问清，否则投运半年后这些仪表会集体变成摆设。
仪表选型还有一个容易漏项：信号制式统一。能统一成两线制 4 到 20 毫安的就统一，混入多种信号制式会让后面的隔离器、安全栅、电缆敷设复杂度成倍上升。
三、控制柜与供电：最不性感、最要命的部分
现场故障统计里，控制器与仪表的本体故障占比其实不高，大头在配电、端子、接地这些「不性感」的环节。控制柜设计清单：
- 供电：站内双回路或 UPS，RTU 站配太阳能时按连阴天数核算电池容量，并留放电深度余量；
- 防雷接地：电源与信号两级防雷，仪表信号屏蔽层单端接地，接地电阻按规范实测验收；
- 端子与线缆：模拟量信号线用屏蔽双绞，与动力电缆分槽敷设；每根芯线两端套管编号，与点表一一对应——这一条是 3.4 节点表可信的物理基础；
- 温控：柜内装温湿度计，必要时配加热器或风扇，凝露是端子锈蚀的头号推手。
四、案例：取水头部选型复盘
某水厂取水头部位于上游三公里江边：无市电、太阳能供电、冬季极端低温、通信走运营商 4G。初期方案用了一台厂房型 PLC，投运第一个冬天连续出问题：加热器耗电拖垮电池、低温使部分模块掉电重启、4G 断连期间数据全丢。改造换成宽温低功耗 RTU：电池容量重算后可维持连阴天周期采集，本地策略保留最低水位联锁停泵，断链期间变化量存入缓存、恢复后补传。改造成本不高，但解决的问题是系统性的——站端的一切设计都围绕「它会断电、会断网、会结冰」展开。
变式思考：如果这座取水头部离厂区只有五百米、有市电，你会怎么选？大概率是 PLC 加光纤直连——把三问重新走一遍就明白，场景换了，答案就该换。
五、选型文档怎么写：让决策可追溯
选型的最后一步是把决策写成文件，而不是留在会议室的空气里。一份合格的选型报告有四块内容：候选与评分——按三问维度给候选方案打分，权重来自项目约束（供电难的站环境权重高，联锁重的站逻辑权重高）；关键参数表——候选设备的宽温范围、功耗、I/O 容量、规约支持逐项列明，参数表是商务谈判与到货验收的依据；排除理由——落选方案为什么落选，写清楚，半年后被人翻出来质问时有据可查；备件与工具清单——选哪个方案就要同步备哪套件、配哪套编程软件，技能与备件成本是选型的隐含条款。
选型报告的隐藏价值在二期：三年后扩建时，新人拿着旧报告能完整复现当年的决策语境，只需核对新约束（技术演进、产品停产信息）再做增量决策——这比重新选型一遍便宜得多。工程组织的知识资产，正是由一份份这样的报告累积而成。
六、验收口径：到货与上电两道关
现场层设备的验收分两道关，标准前置才能严格执行。到货关：型号与选型报告一致（防「同系列缩水型号」）、固件版本记录在册、防护等级标识与环境匹配、随机资料与编程软件到位。上电关：供电制式与柜内设计一致、I/O 逐通道点动测试（注入信号核对读数，驱动输出核对动作）、断电恢复自启动行为验证（上电后联锁是否安全态、通信是否自动恢复）。两道关的检查表在设备订货时就发给供货方——让验收标准前置到场内测试，比到现场才发现问题便宜一个量级。
上电关里最值得多花十分钟的一项是断电恢复行为：市电闪络后的自恢复顺序（控制器、网关、通信）若与设计不符，第一次雷雨季节就会以「全站失联」的形式提醒你。现场层的验收，验的从来不是「能不能用」，是「坏的时候长什么样」。
本节要点回顾
- 选型三问：现场在哪、逻辑多重、断了怎么办；环境与通信找 RTU，逻辑与闭环找 PLC。
- 仪表贴介质选：超声波怕泡沫、电磁怕不满管、水质仪表看维护周期。
- 信号制式统一：能两线制的都两线制，别让隔离与敷设复杂化。
- 柜内功夫：供电、防雷接地、分槽敷设、芯线编号，是点表可信的物理基础。
硬件定了，数据要出站。下一节看边缘网关在数据源头做哪些第一道加工。