[发明专利]用于同步与通信网络相连的设备的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及与同步信令相关的同步设备单元的领域。

现代工业装置通常包括大量设备单元，这些设备单元需要共同发挥作用，以实现连续的和完美协调的生产步骤。这样的结果就是，装配这种工业装置的设备单元必须精确地并且规律地同步。

这个问题还与相同类型的装置的安全设备单元相关。安全设备单元通常适用于同步地监视所述装置的参数，以允许比较所监视的参数并确定该装置是否仍在预定的安全状态操作。为了允许比较由不同安全设备单元所监视的参数，因此有必要使安全设备单元彼此完美同步。

本发明的目的尤其在于能量生产装置并且在于用于监视产生的能量的传输的监视设备单元，设备单元必须与设备单元可能无法接近的同步电压同步，该同步电压的源头在几公里之外。

更准确地说，本发明涉及使与通信网络相连的设备同步的方法。本发明还涉及用于所述同步方法的同步装置，还涉及通过所述同步方法装配同步设备的同步模块。

背景技术

目前，大量同步方法被用于工业装置中。

这些方法中的一种是通过无线电波同步。这个方法为每个同步设备单元提供无线电接收器，该无线电接收器适用于从无线电发射机接收同步信令。无线电发射机如德国DCF-77无线电发射机或者英国MSF-60无线电发射机，以规律的时间间隔广播时间信号，该时间信号用于同步每个同步设备单元中的时钟。

然而，虽然这些方法以相对低的成本允许设备单元的可靠同步，但是具有要求每个设备单元在无线电发射机覆盖范围内的缺点。因此这些方法在一些地理区域如一些沙漠或海域是不可用的，并且对位于地下或存在高等级电磁干扰的环境中的设备单元也是不可用的。

另一种方法使用缆线定时网络如使用RS422或RS485通信接口的网络。在该方法中，用于同步的设备单元经由专用定时网络与同步装置相连。因此，同步装置在规律的时间间隔经由所述定时网络向所有设备单元传输同步信令，以使这些设备单元同步到同步装置的参考时钟。

虽然这些方法可靠的同步同时只要求设备安装的相对低成本，不过这些方法具有要求唯一地专用于使该设备单元同步的网络的昂贵安装的缺点。

另一种方法使用已有的通信网络传输同步信号，如用于同步的设备单元所连接的以太网协议通信网络。该方法通常依靠网络时间协议（NTP）。因为用于同步的网络已经存在并且用于设备单元之间的通信，因此该方法有不需要任何实际额外成本的优势。

然而，因网络延迟的缘故，所述方法在不进行昂贵的网络设备改造的情况下无法实现微秒级的同步精度。

另一种方法使用所有用于同步的设备单元都共用的电源电压，以同步这些设备单元。在这种情况下，每个设备单元包括专用同步模块或分压器系统，该专用同步模块有用于连接到所述电源网络的输入，该分压器系统用于减少电源电压并使其能够被低压电路处理。在这两种情况中，经过给定值的电压用作为使设备单元同步的参考。

虽然该同步方法使可靠和精确的同步成为可能，但无法同步与相对于所述电源电压偏移的同步信号相关的设备单元。同样，其仅使时钟同步成为可能，而不可能存在传输时间信息。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种使要求低安装成本的设备同步并且允许与所述同步设备不能接近的交流同步电压的精确同步的方法。

为此，本发明提供一种同步与通信网络相连的设备单元的方法，该设备单元与提供至少一个交流电源电压的供电电源网络相连，该方法包括：

a）测量该电源电压与交流同步电压之间的时间差，该同步电压具有同步频率；

b）根据该时间差计算同步值，该同步值对应于当该电源电下一次经过给定状态时电源电压与同步电压之间的计算时间差；

c）经由该通信网络向该设备单元发送该同步值；

d）该设备单元检测经过该给定状态的电源电压；以及

g）根据该同步值，与检测电源电压经过该给定状态基本同时地同步该设备单元。

该方法使利用低安装成本实现装置的设备单元相对于该设备单元不可接近的同步电压的精确同步成为可能，该方法允许使用已有的通信网络。

在发送该同步值的步骤c）期间，还可以向该设备单元发送该同步频率的值。

通过以这种方式发送同步频率值，能够使设备单元与具有非预定频率并且该设备单元无法接近的同步电压同步，并且这么做不需要该设备单元被重新编程。

在本发明的第一个变形中，该电源电压的给定状态可以是优选地等于零伏特的给定电压值。