[实用新型]一种工业控制网络中的冗余校时系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业控制和通信技术领域，具体为一种工业控制网络中的冗余校时系统。

背景技术

在工业控制系统中，具有各种各样的控制装置、现场设备、计算机等设备。这些设备都有自己的本地时钟。操作人员和设备执行的各种操作都以该时钟为基准。因此，设备的时钟关系到操作是否能正确的执行，对于系统的正常运行非常关键。

目前工业控制系统常采用的校时方法为：以其中一个设备为时钟主设备，周期性地向网络发送时钟信号，其他设备利用收到的时钟信息更新本地时钟。该方法因为以指定的设备作为基准时间，而该时间可能和平常用的手表、手机等时间有较大误差，会给操作人员带来不便，也不易进行事故追踪。同时，当该方法使用的时钟主设备发生故障时，整个系统的时钟同步将失效，可靠性得不到保证。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种工业控制网络中的冗余校时系统，为工业控制系统中的各种设备提供统一的时钟信号，使各设备保持时钟同步。

   为了实现上述目的，采用以下技术方案：一种工业控制网络中的冗余校时系统，其特征在于：所述系统由卫星接收器、主时间判决器、冗余时间判决器、时间从设备和以太网组成，其中主时间判决器、冗余时间判决器通过以太网相连，时间从设备位于处在工业控制网络的设备上，卫星接收器通过无线方式将时间信息发送给主时间判决器和冗余时间判决器，主时间判决器和冗余时间判决器将经过处理的时间信息发送至时间从设备。

该系统采用冗余的时间判决器、时间从设备诊断错误的方法，提高整个校时系统的精确性和可靠性。同时，使用卫星接收器接收卫星信号，以卫星时钟信号为参考时间，可与常用手表、手机等产品的时钟保持一致，方便操作人员进行操作。本实用新型有利于在工业控制系统中保持各种设备的时钟同步，保障控制系统的正常运行，增强系统的可靠性。

附图说明

图1本实用新型中系统的结构图；

图2主时间判决器操作方法流程图；

图3主时间判决器错误处理操作方法流程图；

图4冗余时间判决器操作方法流程图；

图5冗余时间判决器错误处理操作方法流程图；

图6时间从设备操作方法流程图；

图7 MTD/RTD与SR的通信帧格式。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述，这些描述不应理解为对本实用新型的任何限定。

    一种工业控制网络中的冗余校时系统，所述系统由卫星接收器、主时间判决器、冗余时间判决器、时间从设备和以太网组成，其中主时间判决器、冗余时间判决器通过以太网相连，时间从设备位于处在工业控制网络的设备上，卫星接收器通过无线方式将时间信息发送给主时间判决器和冗余时间判决器，主时间判决器和冗余时间判决器将经过处理的时间信息发送至时间从设备。

本实用新型的系统框图如图1所示。主要由卫星接收器（SR）、主时间判决器（MTD）、冗余时间判决器（RTD）、时间从设备（TSD）几部分组成。SR接收卫星的信号，从信号中提取时间信息；等待MTD或RTD的请求，并将时间信息发送给MTD或RTD。MTD和RTD从SR获取基准时间信号。为了保证精度，MTD和RTD可同时从几个SR请求时间信号。在得到SR时间信号之后，MTD和RTD计算这些信号的均值并分别保存为本地时钟信号t1和t2。SR可同时接收MTD和RTD的请求。MTD和RTD也可以向同一SR发出请求。SR采取先来先服务方式进行响应。

RTD在计算出t2之后，立即将t2发送给MTD。MTD在收到t2之后，对t1和t2进行比较，若t1和t2差值在可接受误差范围内，则计算均值t3=(t1+t2)/2。若超出可接受误差范围，则转到MTD错误处理中。RTD在发出t2之后，立即对MTD进行监听。RTD监听MTD发出的帧。若连续三个周期没有监听到MTD发出的包。则RTD将代替发送时间分发帧。并利用冗余协议向MTD报告错误，并申请接替MTD的工作。

MTD计算出t3之后，把t3发送到控制网络的TSD。TSD预先估算MTD到本设备的发送时延tdelay，在收到t3之后，对tdelay和t3进行求和与本设备时间信号tlocal进行比较。若大于可接受误差范围，则累加本地错误计数器。当错误次数达到3时，发送误差超限错误帧到MTD。之后用tdelay+t3更新本地时钟tlocal。

MTD若收到来自RTD或TSD的错误报告帧则转到错误处理程序。

文中各个具体设备可以采用以下技术：

SR的实现