HONEYWELL 51195156-300主時(shí)鐘與GPS同步時(shí)鐘的同步誤差
HONEYWELL 51195156-300DCS網(wǎng)絡(luò)上的主時(shí)鐘與GPS同步時(shí)鐘通過(guò)“硬接線”方式進(jìn)行同步。一般通過(guò)DCS某站點(diǎn)內(nèi)的時(shí)鐘同步卡接受GPS同步時(shí)鐘輸出的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間編碼、硬件。例如,如在接受端對(duì)RS-232輸出的ASCII碼字節(jié)的發(fā)送延遲進(jìn)行補(bǔ)償,或?qū)RIG-B編碼采用碼元載波周期計(jì)數(shù)或高頻銷相的解碼卡,則主時(shí)鐘與GPS同步時(shí)鐘的同步精度可達(dá)很高的精度。
3.2.3 DCS各站點(diǎn)主從時(shí)鐘的同步誤差
HONEYWELL 51195156-300DCS主時(shí)鐘與各站點(diǎn)從時(shí)鐘通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同步,其間存在著時(shí)鐘報(bào)文的發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延、處理時(shí)延。表現(xiàn)在:(1)在主時(shí)鐘端生成和發(fā)送時(shí)間報(bào)文時(shí),內(nèi)核協(xié)議處理、操作系統(tǒng)對(duì)同步請(qǐng)求的調(diào)用開(kāi)銷、將時(shí)間報(bào)文送至網(wǎng)絡(luò)通信接口的時(shí)間等;(2)在時(shí)間報(bào)文上網(wǎng)之前,還必須等待網(wǎng)絡(luò)空閑(對(duì)以太網(wǎng)),遇沖突還要重發(fā);(3)時(shí)間報(bào)文上網(wǎng)后,需一定時(shí)間通過(guò)DCS網(wǎng)絡(luò)媒介從主時(shí)鐘端傳送到子時(shí)鐘端(電磁波在光纖中的傳播速度為2/3光速,對(duì)DCS局域網(wǎng)而言,傳播時(shí)延為幾百ns,可忽略不計(jì));(4)在從時(shí)鐘端的網(wǎng)絡(luò)通信接口確認(rèn)是時(shí)間報(bào)文后,接受報(bào)文、記錄報(bào)文到達(dá)時(shí)間、發(fā)出中斷請(qǐng)求、計(jì)算并校正從時(shí)鐘等也需要時(shí)間。這些時(shí)延或多或少地造成了DCS主從時(shí)鐘之間、從從時(shí)鐘之間的時(shí)間同步誤差。
當(dāng)然,不同網(wǎng)絡(luò)類型的HONEYWELL 51195156-300DCS、不同的時(shí)鐘通信協(xié)議和同步算法,可使網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的同步精度各不相同,上述分析只是基于一般原理上探討。事實(shí)上,隨著人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步技術(shù)的不懈研究,多種復(fù)雜但又高效、高精確的時(shí)鐘同步協(xié)議和算法相繼出現(xiàn)并得到實(shí)際應(yīng)用。例如,互聯(lián)網(wǎng)上廣為采用的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(Network Time Protocol,NTP)在DCS局域網(wǎng)上已能提供±1ms的對(duì)時(shí)精度(如GE的ICS分散控制系統(tǒng)),而基于IEEE1588的標(biāo)準(zhǔn)精確時(shí)間協(xié)議(Standard Precision Time Protocol,PTP)能使實(shí)時(shí)控制以太網(wǎng)上的主、從時(shí)鐘進(jìn)行亞微秒級(jí)同步。
四、GPS同步時(shí)鐘系統(tǒng)精度與SOE設(shè)計(jì)
雖然HONEYWELL 51195156-300DCS的普通開(kāi)關(guān)量掃描速率已達(dá)1ms,但為滿足SOE分辨率≤1ms的要求,很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),人們都一直都遵循這樣的設(shè)計(jì)方法,即將所有SOE點(diǎn)置于一個(gè)控制器之下,將事件觸發(fā)開(kāi)關(guān)量信號(hào)以硬接線接入SOE模件,其原因就在于不同控制器其時(shí)鐘存在著一定的誤差。關(guān)于這一點(diǎn),西門子在描述其TXP系統(tǒng)的FUN B模件分散配置的工程實(shí)際情況來(lái)看,由于時(shí)鐘不能同步而無(wú)法做到1ms SOE分辯率,更有甚至因時(shí)鐘相差近百ms,造成SOE事件記錄順序的顛倒。
那么,如何既能滿足工程對(duì)于SOE分散設(shè)計(jì)的要求(如設(shè)置了公用DCS后,機(jī)組SOE與公用系SOE應(yīng)分開(kāi),或希望進(jìn)入控制器的MFT、ETS的跳閘信號(hào)無(wú)需經(jīng)輸出再返至SOE模件就能用于SOE等),又不過(guò)分降低SOE分辨率呢?通過(guò)對(duì)DCS產(chǎn)品的分析不難發(fā)現(xiàn),通常采用的辦法就是將控制器或SOE模件的時(shí)鐘直接與外部GPS同步時(shí)鐘信號(hào)同步。
例如,在ABB Symphony中,SOEServerNode(一般設(shè)在公用DCS網(wǎng)上)的守時(shí)主模件(INTKM01)接受IRIG-B時(shí)間編碼,并將其產(chǎn)生的RS-485時(shí)鐘同步信號(hào)鏈接到各控制器(HCU)的SOE時(shí)間同步模件(LPD250A),其板載硬件計(jì)時(shí)器時(shí)鐘可外接1PPM同步脈沖,每分鐘自動(dòng)清零一次;再如,MAX1000+PLUS的分散處理單元(DPU 4E)可與IRIG-B同步,使DPU的DI點(diǎn)可同時(shí)用做SOE,由于采用了1PPM或RS-485、IRIG-B硬接線時(shí)鐘“外同步”,避開(kāi)了DCS時(shí)鐘經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同步目前精度還較差的問(wèn)題,使各受控時(shí)鐘之間的偏差保持在較小的范圍內(nèi),故SOE點(diǎn)分散設(shè)計(jì)是可行的。
由此可見(jiàn),HONEYWELL 51195156-300在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)結(jié)合采用的DCS特點(diǎn)來(lái)確定SOE的設(shè)計(jì)方案。不可將1ms的開(kāi)關(guān)量掃描速率或1ms的控制器(或SOE模件)時(shí)鐘相對(duì)誤差等同于1ms的SOE分辨率,從而簡(jiǎn)單地將SOE點(diǎn)分散到系統(tǒng)各處。同時(shí)也應(yīng)看到,SOE點(diǎn)“分散”同“集中”相比,雖然分辨率有所降低,但只要時(shí)鐘相對(duì)誤差很小(如與1ms關(guān)一個(gè)數(shù)量級(jí)),還是完*滿足電廠事故分析實(shí)際需要的。
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