HONEYWELL 51195156-300主時鐘與GPS同步時鐘的同步誤差
HONEYWELL 51195156-300DCS網絡上的主時鐘與GPS同步時鐘通過“硬接線”方式進行同步。一般通過DCS某站點內的時鐘同步卡接受GPS同步時鐘輸出的標準時間編碼、硬件。例如,如在接受端對RS-232輸出的ASCII碼字節的發送延遲進行補償,或對IRIG-B編碼采用碼元載波周期計數或高頻銷相的解碼卡,則主時鐘與GPS同步時鐘的同步精度可達很高的精度。
3.2.3 DCS各站點主從時鐘的同步誤差
HONEYWELL 51195156-300DCS主時鐘與各站點從時鐘通過網絡進行同步,其間存在著時鐘報文的發送時延、傳播時延、處理時延。表現在:(1)在主時鐘端生成和發送時間報文時,內核協議處理、操作系統對同步請求的調用開銷、將時間報文送至網絡通信接口的時間等;(2)在時間報文上網之前,還必須等待網絡空閑(對以太網),遇沖突還要重發;(3)時間報文上網后,需一定時間通過DCS網絡媒介從主時鐘端傳送到子時鐘端(電磁波在光纖中的傳播速度為2/3光速,對DCS局域網而言,傳播時延為幾百ns,可忽略不計);(4)在從時鐘端的網絡通信接口確認是時間報文后,接受報文、記錄報文到達時間、發出中斷請求、計算并校正從時鐘等也需要時間。這些時延或多或少地造成了DCS主從時鐘之間、從從時鐘之間的時間同步誤差。
當然,不同網絡類型的HONEYWELL 51195156-300DCS、不同的時鐘通信協議和同步算法,可使網絡對時的同步精度各不相同,上述分析只是基于一般原理上探討。事實上,隨著人們對網絡時鐘同步技術的不懈研究,多種復雜但又高效、高精確的時鐘同步協議和算法相繼出現并得到實際應用。例如,互聯網上廣為采用的網絡時間協議(Network Time Protocol,NTP)在DCS局域網上已能提供±1ms的對時精度(如GE的ICS分散控制系統),而基于IEEE1588的標準精確時間協議(Standard Precision Time Protocol,PTP)能使實時控制以太網上的主、從時鐘進行亞微秒級同步。
四、GPS同步時鐘系統精度與SOE設計
雖然HONEYWELL 51195156-300DCS的普通開關量掃描速率已達1ms,但為滿足SOE分辨率≤1ms的要求,很長一段時間內,人們都一直都遵循這樣的設計方法,即將所有SOE點置于一個控制器之下,將事件觸發開關量信號以硬接線接入SOE模件,其原因就在于不同控制器其時鐘存在著一定的誤差。關于這一點,西門子在描述其TXP系統的FUN B模件分散配置的工程實際情況來看,由于時鐘不能同步而無法做到1ms SOE分辯率,更有甚至因時鐘相差近百ms,造成SOE事件記錄順序的顛倒。
那么,如何既能滿足工程對于SOE分散設計的要求(如設置了公用DCS后,機組SOE與公用系SOE應分開,或希望進入控制器的MFT、ETS的跳閘信號無需經輸出再返至SOE模件就能用于SOE等),又不過分降低SOE分辨率呢?通過對DCS產品的分析不難發現,通常采用的辦法就是將控制器或SOE模件的時鐘直接與外部GPS同步時鐘信號同步。
例如,在ABB Symphony中,SOEServerNode(一般設在公用DCS網上)的守時主模件(INTKM01)接受IRIG-B時間編碼,并將其產生的RS-485時鐘同步信號鏈接到各控制器(HCU)的SOE時間同步模件(LPD250A),其板載硬件計時器時鐘可外接1PPM同步脈沖,每分鐘自動清零一次;再如,MAX1000+PLUS的分散處理單元(DPU 4E)可與IRIG-B同步,使DPU的DI點可同時用做SOE,由于采用了1PPM或RS-485、IRIG-B硬接線時鐘“外同步”,避開了DCS時鐘經網絡同步目前精度還較差的問題,使各受控時鐘之間的偏差保持在較小的范圍內,故SOE點分散設計是可行的。
由此可見,HONEYWELL 51195156-300在工程設計中應結合采用的DCS特點來確定SOE的設計方案。不可將1ms的開關量掃描速率或1ms的控制器(或SOE模件)時鐘相對誤差等同于1ms的SOE分辨率,從而簡單地將SOE點分散到系統各處。同時也應看到,SOE點“分散”同“集中”相比,雖然分辨率有所降低,但只要時鐘相對誤差很小(如與1ms關一個數量級),還是完*滿足電廠事故分析實際需要的。
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