一种基于多组冗余控制器的对时系统

摘要

本发明公开了一种基于多组冗余控制器的对时系统，采用带时间修正功能的局域对时系统与多组对时主控制器采用全球定位系统(GPS)定期对时相结合的方式，通过局域对时系统和对时主控制器通过GPS定期更新时间，弥补了网络对时慢、精度不够的缺点，且不需要专用的对时线路；通过多组对时主控制器实现了冗余功能，保证系统的稳定性，提供了对时功能的精确性，保证了对时系统的正常运行。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于多组冗余控制器的对时系统，属于电力领域。

背景技术

分散控制系统(DCS)要求系统中各个控制器的时钟以毫秒级的分辨率进行同步，这样可以获取并记录信号状态的变化信息，为事故分析提供有效的线索和证据。

冗余控制器是指并行工作、互为备用、且相互检测的一对控制器，就是当一个控制器工作失常、掉线的情况下，备用控制器将接管控制工作。

各个控制器之间的时间偏差主要由控制器基准时钟误差和时钟同步误差引起。通常控制器的时钟同步有两种方式：一种是通过一台操作员站(计算机)经以太网发同步信号来同步所有控制器的时钟，这种方式同步精度一般在秒级；另一种是通过专用时间标准装置发送脉冲同步信号来同步所有控制器的时钟，这种方式的同步精度可在微秒级以上。第一种同步方式的对时慢，不符合应用的要求；第二种同步方式的需对时专用线路、成本高。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能实现全自动检测，降低药物过敏反应检测成本的一种基于多组冗余控制器的对时系统。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于多组冗余控制器的对时系统，其特征在于：

包括多组冗余控制器，每组冗余控制器均包括配置相同的主控制器和备控制器；其中一组冗余控制器的主控制器作为对时服务器时，其它主控制器和备控制器作为对时客户端；

所述所有主控制器和备控制器的一端通过以太网相互连接，用于构成用来传输对时报文的局域网络；

所述所有主控制器和备控制器的另一端通过硬连线相互连接，用于将作为对时服务器的主控制器产生的电平信号线接到其它的主控制器和备控制器的中断引脚，通过硬连线的电平信号作时间标签，作为对时报文的修正依据。

当作为对时服务器的主控制器出现对时功能故障不能正常工作时，依照顺序，下一组冗余控制器中的主控制器切换为新的对时服务器，其它主控制器和备控制器作为对时客户端。  

当作为对时服务器的主控制器出现对时功能以外的故障时，同组冗余控制器中的备控制器与该主控制器功能模式相互调换，同组冗余控制器中的备控制器切换为新的对时服务器，其他所有主控制器和备控制器作为对时客户端。

还包括集控系统，所述多组冗余控制器中设置有执行功能逻辑块，所述集控系统中设置有GPS对时模块，所述执行功能逻辑块通过以太网与集控系统的GPS对时模块进行交互获取GPS时间报文，用于更新对时服务器的时间和同步其它主控制器和备控制器的时间。

有益效果：本发明提供的一种基于多组冗余控制器的对时系统，采用带时间修正功能的局域对时系统与多组对时主控制器采用全球定位系统(GPS)定期对时相结合的方式，通过局域对时系统和对时主控制器通过GPS定期更新时间，弥补了网络对时慢、精度不够的缺点，且不需要专用的对时线路；通过多组对时主控制器实现了冗余功能，保证系统的稳定性，提供了对时功能的精确性，保证了对时系统的正常运行。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，为一种基于多组冗余控制器的对时系统， 包括多组冗余控制器，每组冗余控制器均包括配置相同的主控制器和备控制器；其中一组冗余控制器的主控制器作为对时服务器时，其它主控制器和备控制器作为对时客户端；所述所有主控制器和备控制器的一端通过以太网相互连接，用于构成用来传输对时报文的局域网络；所述所有主控制器和备控制器的另一端通过硬连线相互连接，用于将作为对时服务器的主控制器产生的电平信号线接到其它的主控制器和备控制器的中断引脚，通过硬连线的电平信号作时间标签，作为对时报文的修正依据。所述所有主控制器和备控制器的另一端通过硬连线相互连接，用于将作为对时服务器的主控制器产生的电平信号线接到其它的主控制器和备控制器的中断引脚，通过硬连线的电平信号作时间标签，作为对时报文的修正依据。

当作为对时服务器的主控制器出现对时功能故障不能正常工作时，依照顺序，下一组冗余控制器中的主控制器切换为新的对时服务器，其它主控制器和备控制器作为对时客户端。当作为对时服务器的主控制器出现对时功能以外的故障时，同组冗余控制器中的备控制器与该主控制器功能模式相互调换，同组冗余控制器中的备控制器切换为新的对时服务器，其他所有主控制器和备控制器作为对时客户端。还包括集控系统，所述多组冗余控制器中设置有执行功能逻辑块，所述集控系统中设置有GPS对时模块，所述执行功能逻辑块通过以太网与集控系统的GPS对时模块进行交互获取GPS时间报文，用于更新对时服务器的时间和同步其它主控制器和备控制器的时间。 

采用带时间修正功能的局域对时系统与多组对时主控制器采用全球定位系统(GPS)定期对时相结合的方式：

1.带时间修正功能的局域对时系统

局域对时系统基于以太网，对时服务器将对时报文广播到以太网络中，对时客户端收到对时报文后，将本地时间同步到对时服务器时间。但是，对时报文的发送和接收存在延迟的缺陷，当对时服务器发出后，需要经过一定时间，才会被对时客户端接收到。此时对时服务器端的时间已经更新，而对时报文中的时间仍是旧的时间。对时客户端如果用这个旧的时间去更新本地时间，将会造成不同步。

针对这个缺陷，本发明中的局域对时系统采用硬连线和以太网实现。所有的控制器通过以太网连接，构成局域网络，用来传输对时报文。同时将所有的控制器通过硬连线连接，并将该信号线接到控制器的中断引脚。通过硬连线的电平信号，作时间标签，作为对时报文的修正依据。

工作方式如下：

首先将控制器配置成对时服务器或者客户端。

作为对时服务器，每当经过一个对时周期，将通过硬连线发出一个电平信号，接着通过以太网发出对时广播包。广播包的报文中包含此时的服务器时间‘T(服务器时间)’。

作为对时客户端，在收到硬连线的电平信号时，将会触发中断。在中断处理程序中，记录下电平信号到达时间‘T(硬连线)’。从服务器发出电平信号到获取到‘T(硬连线)’的值，根据不同的操作系统略有差别，而这个时间为微秒级，因此在计算时可以忽略不计。之后对时客户端等待以太网的对时报文，当收到对时报文时，记录下报文到达时间‘T(报文)’。此时，修正后的客户端新时间计算公式为：

T(客户端时间) = T(服务器时间) + T(报文) - T(硬连线)；

2.对时主控制器标准时间定期做GPS对时

通过局域对时系统，可以将所有控制器保持毫秒级的同步。而标准的基准时间，则需要由集控系统（数据采集与监视控制系统）通过GPS对时模块提供。

获取GPS时间的工作方式如下：

对时主控制器通过执行功能逻辑块来获取GPS时间，该逻辑块与集控系统进行交互，通过以太网络获取到GPS时间报文，从而更新对时主控制器的时间，进而同步其它控制器的时间。

由此，通过局域对时系统和对时主控制器通过GPS定期更新时间，弥补了网络对时慢，精度不够的缺点。

3.多组对时主控制器的冗余功能

在局域对时系统中，当对时主控制器不能工作时，会导致其它控制器的对时不能工作。在此，本发明提出用多组对时主控制器实现冗余功能。

工作方式及故障处理：

配置多组冗余控制器为主对时服务器，每组冗余控制器均包括配置相同的主控制器和备控制器；其中一组冗余控制器的主控制器作为对时服务器时，其它主控制器和备控制器作为对时客户端；当作为对时服务器的主控制器出现对时故障不能正常工作时，依照顺序，下一个冗余控制器中的主控制器切换为新的对时服务器，其它主控制器和备控制器作为对时客户端。

当冗余对时主服务器出故障时，在等待一个超时周期后，后面的对时主服务器将开启对时功能，以此循环类推。举例来说，如果有3对冗余控制器配置成主对时服务器：主1、主2、主3。主1正常工作时，其它都为客户端。当主1故障时，等待一个超时周期后，主2变成对时服务器。主2故障后，主3变成对时服务器。主3故障后，主1将会变成服务器。

需要说明的是：主控制器出现故障的情况有多种，只有它的对时功能出现故障时，才切换到下一个主控制器；而其他的故障出现时(比如监视功能故障、逻辑执行单位功能故障等)，同一组冗余控制器中的备用控制器会切换成主控制器，它将接管对时、监视、逻辑执行等各项功能，此时对时服务器不会切换到下一组冗余控制器。

通过以上三组功能，构成了基于多组冗余控制器的对时系统，并保证了系统的有效性和稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。