[发明专利]实现控制站之间时钟同步的控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制系统中控制站之间的时间同步方法，特别涉及一种实现控制站之间毫秒级时间同步精度的控制系统和方法。

背景技术

在大中型控制系统中，往往涉及对各个控制站的状态和数据进行监控。请参阅图1，其为现有的控制系统的一结构原理图。它包括上位机11和若干控制站12。上位机11包括操作站、组态服务器、数据服务器等，而控制站12主要是在上位机11的监控下通过与之相连的IO设备(图中未绘示)来控制现场设备的操作。操作站在监控时，需要在同一时刻各个控制站上送的数据的时间信息应该是一致的，这个便于数据的处理。同时，在大中型控制系统中还涉及到对大量设备状态的监控，有些设备会在不同的控制站下，并且这些设备的状态发生改变相互间是有关联的，所以需要对这些状态发生改变事件发生的时间进行检测。而这些时间信息往往都涉及到控制站的时间。因此控制系统中各个控制站之间的时间同步是控制系统大规模运用中需要解决的问题。

尤为重要的是，在现有的控制系统中，对控制站时间同步的时间精准要求非常高。比如，以SOE(sequence of Event)事件顺序记录为例，它可以是根据数据量输入电平变化的记录时间(精度要求可以达到某一毫秒级别)来判断被监控设备的开关动作的时序，进而可以用于事故的事后分析或其它控制分析。各个控制站事件触发式地上报本端被监控设备的情况，若各个控制站的时间同步精度没有达到要求，则控制系统的上位机获得这些事件信息也是不精确的，甚至是错误的，从而导致据此分析的事后分析或控制分析是不准确的。

然而，传统的控制站之间的时间同步通常采用以下两种方法：

第一种方法为：使用一台操作站作为时间基准站，该基准站每隔一段时间通过广播发送绝对时间信息，控制站通过接受该信息来校对自身的时间。

第二种方法为：使用GPS设备。所有控制站都与GPS对时，大多是使用NTP/SNTP对时，没有使用其他信号对时。

第一种方法在广播发送绝对时间信息的传播路径上会出现延时以及各种误差，因此其无法实现很高的时间同步精度。随着对时间同步精度要求的不断提高，采用第二种方法比第一种方法的精度高，但是无法到达毫秒级的精度。

国家专利局专利号为01104016.5的发明专利也公开了一种时间同步方方法。其同步过程包括：接收器从GPS接收时间信号，输出与UTC(协调世界时)同步的时间修正用基准信号和表示绝对时间的时间串行信号；时间分配器从上述基准信号和时间串行信号合成与UTC同步的时间同步信号，并对构成系统的多个终端装置分配发送时间同步信号，取得终端装置间的统一时间同步。该方法虽然具有专业性强的特点，但由于需配备GPS硬件设备，同时还需租用GPS卫星，因此需要很高的硬件成本，而且也无法保证终端装置之间的时钟精度能达到毫秒级别。因此，这种方法也不适用控制站之间的时间同步。

综上所述，现有的时间同步方案并不能适用控制站之间时间同步的精度要求。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种实现控制站之间时钟同步的控制系统，以解决现有技术中精度要求不高，不能满足控制站之间的时间同步精度要求的技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种实现控制站之间时钟同步的方法，以解决现有技术中精度要求不高，不能满足控制站之间的时间同步精度要求的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种实现控制站之间时钟同步的控制系统，在所述系统中增设授时系统，所述授时系统包括：

第一接口，通过网络链接至需要时钟同步的所有控制站；

第二接口，通过硬接线链接至需要时钟同步的所有控制站；

授时器，进一步包括：

基准时间处理单元：用于通过第一接口向所述控制站提供秒级以上精度的基准时间；

标准时间处理单元：用于通过第二接口向所述控制站提供秒级以下精度的精确时间；

所述系统的控制站包括：

时间标志信号接口，用于获取所述基准时间；

精确时间信号接口，用于获取精确时间；

处理器，进一步包括：

时间标志信息处理单元：用于获取基准时间，校对本控制站秒级以上的时间；

精确时间信号处理单元，用于接收到精确时间信号时，利用中断方式进行秒级以下精度的精确时间的对时操作。

需要时钟同步的所有控制站利用网络连接各自的时间标志信号接口，利用硬接线级连或直接连接各自的精确时间信号接口。