電力高精度時間同步系統(tǒng)-NTP網(wǎng)絡(luò)授時
電力高精度時間同步系統(tǒng)-NTP網(wǎng)絡(luò)授時
電力高精度時間同步系統(tǒng)（NTP網(wǎng)絡(luò)授時）
電力高精度時間同步系統(tǒng)（NTP網(wǎng)絡(luò)授時）
電力高精度時間同步系統(tǒng)（NTP網(wǎng)絡(luò)授時）是電力系統(tǒng)的重要組成部份之一，其主要作用是為控制中心調(diào)度員、車站值班員、各部門工作人員及乘客提供統(tǒng)一的標準時間信息，為地鐵通信系統(tǒng)及其它系統(tǒng)（信號、AFC、ISCS、ACS系統(tǒng)等）提供統(tǒng)一的時間信號。
隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，各行業(yè)自動化系統(tǒng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的時代已經(jīng)到來。這一方面為各控制和信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換、分析和應(yīng)用提供了更好的平臺、另一方面對各種實時和歷史數(shù)據(jù)時間標簽的準確性也提出了更高的要求、使用價格并不昂貴的GPS時鐘來統(tǒng)一各種系統(tǒng)的時鐘，已是目前各大系統(tǒng)設(shè)計中采用的標準做法。如大型的機組分散控制系統(tǒng)(DCS)、輔助系統(tǒng)可編程控制器(PLC)、廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)、廠站的管理信息系統(tǒng)(MIS)等的主時鐘通過合適的GPS時鐘信號接口，得到標準的TOD(年月日時分秒)時間，然后按各自的時鐘同步機制，將系統(tǒng)內(nèi)的從時鐘偏差限定在足夠小的范圍內(nèi)，從而達到整個系統(tǒng)的時鐘同步。
一、 DCS集散控制系統(tǒng)時鐘同步
1.1 DCS集散控制系統(tǒng)
DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（Distributed Control System），在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機，通信、顯示和控制等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。DCS系統(tǒng)硬件共分三大部分：通信網(wǎng)絡(luò)、人系統(tǒng)接口（HSI）、現(xiàn)場控制單元（HCU）；
電力高精度時間同步系統(tǒng)（NTP網(wǎng)絡(luò)授時）
電力高精度時間同步系統(tǒng)（NTP網(wǎng)絡(luò)授時）
電力高精度時間同步系統(tǒng)（NTP網(wǎng)絡(luò)授時）
電力高精度時間同步系統(tǒng)（NTP網(wǎng)絡(luò)授時）
電力高精度時間同步系統(tǒng)（NTP網(wǎng)絡(luò)授時）
電力高精度時間同步系統(tǒng)（NTP網(wǎng)絡(luò)授時）
1.2 DCS系統(tǒng)時鐘同步意義
DCS集散控制系統(tǒng)的時鐘改造前同步信號是由工作站所產(chǎn)生的，由于計算機時鐘都會有秒漂移導致工作站時間基準不夠精確，其他工作站也不例外。因此DCS系統(tǒng)的時間和標準時鐘每月大約會產(chǎn)生6~10分鐘的積累誤差。這些誤差會造成系統(tǒng)報警、SOE順序事故記錄、趨勢記錄等不能正確記錄事件發(fā)生的正確時間。要采用人工定期校準DCS系統(tǒng)時間坐標的方式來調(diào)準時鐘，但頻繁的調(diào)整易造成歷史趨勢記錄錯誤、歸檔數(shù)據(jù)丟失等故障，使工作站歷史紀錄功能紊亂。也由于建廠初期引進了不同廠家的自動化裝置、微機保護裝置、故障錄波裝置、電能量計費系統(tǒng)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、以及輸煤、除灰等控制裝置。各種裝置大多數(shù)采用各自獨立的時鐘，而各時鐘都有一定的偏差。各系統(tǒng)不能在統(tǒng)一時間基準的基礎(chǔ)上進行數(shù)據(jù)分析，不利于市場化的綜合效益分析。各種對時裝置同時存在不利于現(xiàn)場運行維護。DCS一體化改造時若各系統(tǒng)實施統(tǒng)一的GPS對時方案，可實現(xiàn)對整個系統(tǒng)在GPS時間基準下的運行監(jiān)控和故障分析。
二、GPS時鐘及信號輸出
2.1 GPS時鐘
定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)由一組美國*在1978年開始陸續(xù)發(fā)射的衛(wèi)星所組成，共有24顆衛(wèi)星運行在6個地心軌道平面內(nèi)，根據(jù)時間和地點，地球上可見的衛(wèi)星數(shù)量一直在4顆至11顆之間變化。GPS時鐘是一種接受GPS衛(wèi)星發(fā)射的低功率無線電信號，通過計算得出GPS時間的接受裝置。為獲得準確的GPS時間，GPS時鐘必須先接受到至少4顆GPS衛(wèi)星的信號，計算出自己所在的三維位置。在已經(jīng)得出具體位置后，GPS時鐘只要接受到1顆GPS衛(wèi)星信號就能保證時鐘的走時準確性。作為DCS系統(tǒng)的時鐘標準，我們對GPS時鐘的基本要求是：至少能同時跟蹤8顆衛(wèi)星，有盡可能短的冷、熱啟動時間，有高精度、可靈活配置的時鐘輸出信號。
2.2 GPS時鐘信號輸出
目前，DCS系統(tǒng)用到的GPS時鐘輸出信號主要有以下四種類型：
2.2.1 1PPS/1PPM輸出
此格式時間信號每秒或每分時輸出一個脈沖。顯然，時鐘脈沖輸出不含具體時間信息。
2.2.2 IRIG-B輸出 IRIG(美國the Inter-Range Instrumentation Group)共有A、B、D、E、G、H幾種編碼標準(IRIG Standard 200-98)。其中在時鐘同步應(yīng)用中使用多的是IRIG-B編碼，有bc電平偏移(DC碼)、1kHz正弦載波調(diào)幅(AC碼)等格式。IRIG-B信號每秒輸出一幀(1fps)，每幀長為一秒。一幀共有100個碼元(100pps)，每個碼元寬10ms，由不同正脈沖寬度的碼元來代表二進制0、1和位置標志位(P)，見圖1.2.2-1。
為便于理解，圖1.2.2-2給出了某個IRIG-B時間幀的輸出例子。其中的秒、分、時、天(自當年1月1日起天數(shù))用BCD碼表示，控制功能碼(Control Functions，CF)和標準二進制當天秒數(shù)碼(Straight Binary Seconds Time of Day，SBS)則以一串二進制“0”填充(CF和SBS可選用，本例未采用)。
2.2.3 RS-232/RS-422/RS-485輸出
此時鐘輸出通過EIA標準串行接口發(fā)送一串以ASCII碼表示的日期和時間報文，每秒輸出一次。時間報文中可插入奇偶校驗、時鐘狀態(tài)、診斷信息等。
