[實(shí)用新型]一種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的冗余校時(shí)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320456966.7
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN203368494U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張渝
• 申請（專利權(quán)）人: 西南大學(xué)
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責(zé)任公司 50209
• 代理人: 周韶紅

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及工業(yè)控制和通信技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的冗余校時(shí)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在工業(yè)控制系統(tǒng)中，具有各種各樣的控制裝置、現(xiàn)場設(shè)備、計(jì)算機(jī)等設(shè)備。這些設(shè)備都有自己的本地時(shí)鐘。操作人員和設(shè)備執(zhí)行的各種操作都以該時(shí)鐘為基準(zhǔn)。因此，設(shè)備的時(shí)鐘關(guān)系到操作是否能正確的執(zhí)行，對于系統(tǒng)的正常運(yùn)行非常關(guān)鍵。

目前工業(yè)控制系統(tǒng)常采用的校時(shí)方法為：以其中一個(gè)設(shè)備為時(shí)鐘主設(shè)備，周期性地向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送時(shí)鐘信號，其他設(shè)備利用收到的時(shí)鐘信息更新本地時(shí)鐘。該方法因?yàn)橐灾付ǖ脑O(shè)備作為基準(zhǔn)時(shí)間，而該時(shí)間可能和平常用的手表、手機(jī)等時(shí)間有較大誤差，會(huì)給操作人員帶來不便，也不易進(jìn)行事故追蹤。同時(shí)，當(dāng)該方法使用的時(shí)鐘主設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘同步將失效，可靠性得不到保證。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的冗余校時(shí)系統(tǒng)，為工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種設(shè)備提供統(tǒng)一的時(shí)鐘信號，使各設(shè)備保持時(shí)鐘同步。

???為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：一種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的冗余校時(shí)系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)由衛(wèi)星接收器、主時(shí)間判決器、冗余時(shí)間判決器、時(shí)間從設(shè)備和以太網(wǎng)組成，其中主時(shí)間判決器、冗余時(shí)間判決器通過以太網(wǎng)相連，時(shí)間從設(shè)備位于處在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備上，衛(wèi)星接收器通過無線方式將時(shí)間信息發(fā)送給主時(shí)間判決器和冗余時(shí)間判決器，主時(shí)間判決器和冗余時(shí)間判決器將經(jīng)過處理的時(shí)間信息發(fā)送至?xí)r間從設(shè)備。

該系統(tǒng)采用冗余的時(shí)間判決器、時(shí)間從設(shè)備診斷錯(cuò)誤的方法，提高整個(gè)校時(shí)系統(tǒng)的精確性和可靠性。同時(shí)，使用衛(wèi)星接收器接收衛(wèi)星信號，以衛(wèi)星時(shí)鐘信號為參考時(shí)間，可與常用手表、手機(jī)等產(chǎn)品的時(shí)鐘保持一致，方便操作人員進(jìn)行操作。本實(shí)用新型有利于在工業(yè)控制系統(tǒng)中保持各種設(shè)備的時(shí)鐘同步，保障控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。

附圖說明

圖1本實(shí)用新型中系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2主時(shí)間判決器操作方法流程圖；

圖3主時(shí)間判決器錯(cuò)誤處理操作方法流程圖；

圖4冗余時(shí)間判決器操作方法流程圖；

圖5冗余時(shí)間判決器錯(cuò)誤處理操作方法流程圖；

圖6時(shí)間從設(shè)備操作方法流程圖；

圖7?MTD/RTD與SR的通信幀格式。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述，這些描述不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的任何限定。

????一種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的冗余校時(shí)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)由衛(wèi)星接收器、主時(shí)間判決器、冗余時(shí)間判決器、時(shí)間從設(shè)備和以太網(wǎng)組成，其中主時(shí)間判決器、冗余時(shí)間判決器通過以太網(wǎng)相連，時(shí)間從設(shè)備位于處在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備上，衛(wèi)星接收器通過無線方式將時(shí)間信息發(fā)送給主時(shí)間判決器和冗余時(shí)間判決器，主時(shí)間判決器和冗余時(shí)間判決器將經(jīng)過處理的時(shí)間信息發(fā)送至?xí)r間從設(shè)備。

本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖如圖1所示。主要由衛(wèi)星接收器（SR）、主時(shí)間判決器（MTD）、冗余時(shí)間判決器（RTD）、時(shí)間從設(shè)備（TSD）幾部分組成。SR接收衛(wèi)星的信號，從信號中提取時(shí)間信息；等待MTD或RTD的請求，并將時(shí)間信息發(fā)送給MTD或RTD。MTD和RTD從SR獲取基準(zhǔn)時(shí)間信號。為了保證精度，MTD和RTD可同時(shí)從幾個(gè)SR請求時(shí)間信號。在得到SR時(shí)間信號之后，MTD和RTD計(jì)算這些信號的均值并分別保存為本地時(shí)鐘信號t1和t2。SR可同時(shí)接收MTD和RTD的請求。MTD和RTD也可以向同一SR發(fā)出請求。SR采取先來先服務(wù)方式進(jìn)行響應(yīng)。

RTD在計(jì)算出t2之后，立即將t2發(fā)送給MTD。MTD在收到t2之后，對t1和t2進(jìn)行比較，若t1和t2差值在可接受誤差范圍內(nèi)，則計(jì)算均值t3=(t1+t2)/2。若超出可接受誤差范圍，則轉(zhuǎn)到MTD錯(cuò)誤處理中。RTD在發(fā)出t2之后，立即對MTD進(jìn)行監(jiān)聽。RTD監(jiān)聽MTD發(fā)出的幀。若連續(xù)三個(gè)周期沒有監(jiān)聽到MTD發(fā)出的包。則RTD將代替發(fā)送時(shí)間分發(fā)幀。并利用冗余協(xié)議向MTD報(bào)告錯(cuò)誤，并申請接替MTD的工作。

MTD計(jì)算出t3之后，把t3發(fā)送到控制網(wǎng)絡(luò)的TSD。TSD預(yù)先估算MTD到本設(shè)備的發(fā)送時(shí)延tdelay，在收到t3之后，對tdelay和t3進(jìn)行求和與本設(shè)備時(shí)間信號tlocal進(jìn)行比較。若大于可接受誤差范圍，則累加本地錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器。當(dāng)錯(cuò)誤次數(shù)達(dá)到3時(shí)，發(fā)送誤差超限錯(cuò)誤幀到MTD。之后用tdelay+t3更新本地時(shí)鐘tlocal。

MTD若收到來自RTD或TSD的錯(cuò)誤報(bào)告幀則轉(zhuǎn)到錯(cuò)誤處理程序。

文中各個(gè)具體設(shè)備可以采用以下技術(shù)：

SR的實(shí)現(xiàn)