[发明专利]一种基于GPS的PLC模件级对时方法

说明书

技术领域

该发明属可编程逻辑控制器技术领域。可结合可编程逻辑控制器(PLC)应用于水电站监控系统、闸门控制系统、水利枢纽监控系统及自来水厂监控系统等等各行业由可编程逻辑控制器(PLC)构建的控制系统。

背景技术

随着自动控制技术的发展和自动化水平的提高，可编程逻辑控制器(PLC)已经越来越多的应用在包括水电站在内的各个对自动化水平要求较高的领域中。在由可编程逻辑控制器(PLC)构建的监控及控制系统中，利用GPS(全球定位系统)卫星发送的分/秒同步信号，向监控及控制系统提供精确的同步时钟信号，为监控及控制系统的故障录波及事件记录等智能模件设备提供精确的时间。以方便用户的生产管理、事故分析等。如何更准确的完成系统内各模件设备的对时，是PLC生产厂家必须考虑和解决的问题。

目前国内、国外可编程控制器的对时方式，大多采用GPS分同步信号(硬件空接点信号)仅接入CPU模件，利用CPU内部中断完成对CPU模件的对时，而对于其它I/O模件，CPU间隔固定时间通过串行总线对各I/O模件发送对时报文，完成各I/O模件的对时功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高PLC模件级的GPS可靠对时技术，在具有CPU模件对各I/O模件采取通讯报文进行GPS对时的基础上，将GPS分同步信号(硬件空接点信号)接入各个I/O模件，完成各I/O模件级的GPS对时功能，与CPU模件的通讯对时相配合，增强GPS对时的精确性与可靠性。

为了达到以上发明目的，本发明采用如下技术方案，包括以下步骤，

GPS装置输出分同步信号(硬件空接点信号)接入系统内可编程逻辑控制器(PLC)的CPU模件，同时通过背板总线接入系统内可编程逻辑控制器(PLC)的各个I/O模件，在各模件内均采用微处理器外部中断的方式完成模件级的秒、毫秒级的对时。

系统内可编程逻辑控制器(PLC)的CPU模件每隔固定时间(如3～5分钟等)也会通过串行总线以发送对时报文的方式对各I/O模件进行对时。

可编程逻辑控制器(PLC)的各个模件内微处理器的对时中断服务程序优先级高，当对时信号输入，中断程序运行，对时间进行处理，其处理方式为：判断此时秒＞30，则分+1，秒及毫秒清零；判断此时秒＜30，则分不变化，秒及毫秒清零。年月日分等依据相应规则在其他程序中处理。

系统内可编程逻辑控制器(PLC)的CPU模件发送对时报文程序特点为，间隔固定时间，CPU模件同时向各I/O模件发送对时报文，报文格式遵循CAN通讯协议，各I/O模件接收到相应时间信息后，及时更新模件内时间。

为监视控制系统提供一种高准确性、高可靠性模件级的GPS对时技术，本发明发明了涵盖如下各部分内容的模件级GPS对时技术。该发明内容方案的原理示意图见说明书附图一所示，CPU模件及各个I/O模件均带有独立的微处理器以及相应的辅助电路，GPS分对时信号(空接点)经过转换器(模件内部)转换为开入对时信号，接入各模件后信号流向示意图详见说明书附图二。开入对时信号通过背板总线接入CPU模件及各个I/O模件，各模件内部均通过高速光耦隔离后引入相应模件的微处理器外部中断，中断处理程序对当前时间判断后，对秒、毫秒进行处理，微处理器重新计时，保持所有模件间的秒、微秒一致，完成模件级对时功能。中断处理程序流程框图详见说明书附图三。同时各个I/O模件接收CPU模件通过串行总线发送过来的通讯对时报文，完成所有模件间年月日、小时及分的统一对时。上述两种对时方式互相配合，确保对时的精确与可靠。

本发明具有的有益效果是：在传统PLC各模件通讯对时方式的基础上增加了硬接点接入各个I/O模件的对时方式，能确保各模件GPS对时的准确性与可靠性，为监控及控制系统的故障录波及事件记录等智能模件设备提供精确的时间。为方便广大用户的生产管理、事故分析等提供了可靠对时的有力保障。

附图说明

图1为PLC各模件GPS对时功能原理示意图；

图2为GPS分对时信号(空接点)接入各模件后信号流向示意图；

图3为微处理器中断服务程序流程框图。

具体实施方式

在实施的过程中如GPS信号接收机可以提供空接点信号，可把对应信号直接接入PLC背板的GPS分对时信号端子。如GPS信号接收机不能提供空接点信号，可采用相应转换装置把GPS接收机的信号转换为空接点方式后接入PLC背板的GPS分对时信号端子。具体实施过程如下：通过GPS装置输出分同步信号(硬件空接点信号)经过转换器(模件内部)转换为开入对时信号，采用+5V电源为其工作电源，开入对时信号接入系统内可编程逻辑控制器(PLC)的CPU模件，同时通过背板总线接入系统内可编程逻辑控制器(PLC)的各个I/O模件，此开入对时信号在各模件内均采取高速光耦隔离，同时采取滤波等硬件处理措施，然后引入各模件内部微处理器外部中断，采取中断处理的方式完成模件级的秒、毫秒级的对时，从而保证各个模件的时间在秒、毫秒级的时间在高精度内的一致。可编程逻辑控制器(PLC)的各个模件内微处理器的对时中断服务程序优先级高，当对时信号输入，中断程序运行，对时间进行处理，其处理方式为：判断此时秒＞30，则分+1，秒及毫秒清零；判断此时秒＜30，则分不变化，秒及毫秒清零。年月日分等依据相应规则在其他程序中处理。同时系统内可编程逻辑控制器(PLC)的CPU模件每隔固定时间(如3～5分钟等)也会通过串行总线以发送对时报文的方式对各I/O模件进行对时，其方式为CPU模件同时向各I/O模件发送对时报文，报文格式遵循CAN通讯协议，各I/O模件接收到相应时间信息后，及时更新模件内时间，确保系统各模件的年月日时分的准确一致。两种对时方式相互配合，大幅提高PLC各个模件的GPS对时准确可靠，为PLC应用过程中SOE量时间记录的高分辨率等对时间精确性要求较高的应用提供了高精确性高可靠性的时间基准，是广大PLC用户方便可靠地进行生产管理、事故分析等工作的必备保障。