工業(yè)控制系統(tǒng)的控制器時(shí)間同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種時(shí)間同步方法，尤其涉及一種工業(yè)控制系統(tǒng)的控制器時(shí)間同步方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)控制系統(tǒng)中，需要多個(gè)控制器對(duì)工業(yè)過(guò)程等進(jìn)行控制，為了保證控制的準(zhǔn)確性，需要對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)中的各個(gè)控制器進(jìn)行時(shí)間同步，現(xiàn)有的時(shí)間同步主要有GPS時(shí)間同步或者NTP協(xié)議時(shí)間同步等方式，但是現(xiàn)有技術(shù)中存在如下缺點(diǎn):GPS時(shí)間同步雖然能夠能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確定時(shí)和準(zhǔn)確同步，但是其信號(hào)的接收受環(huán)境的影響大，因此，GPS時(shí)間同步是基于信號(hào)穩(wěn)定的基礎(chǔ)之上，但是現(xiàn)在的電磁環(huán)境干擾等環(huán)境因素能嚴(yán)重影響到GPS信號(hào)的穩(wěn)定性；而NTP協(xié)議時(shí)間同步易于組網(wǎng)，但是NTP協(xié)議時(shí)間同步的穩(wěn)定性以及同步精度低。
[0003]因此，需要提出一種新的時(shí)間同步方法，既能夠方便組網(wǎng)，有效避免環(huán)境因素的影響，又能夠有效保證時(shí)間同步的精度以及工作的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種工業(yè)控制系統(tǒng)中的控制器時(shí)間同步方法，既能夠方便組網(wǎng)，有效避免環(huán)境因素的影響，又能夠有效保證時(shí)間同步的精度以及工作的穩(wěn)定性。
[0005]本發(fā)明提供的一種工業(yè)控制系統(tǒng)中的控制器時(shí)間同步方法，包括如下步驟:
[0006]時(shí)間同步基準(zhǔn)源向節(jié)點(diǎn)控制器發(fā)送同步脈沖，并且時(shí)間同步基準(zhǔn)源發(fā)送同步時(shí)間信息；
[0007]節(jié)點(diǎn)控制器接收到同步脈沖的同時(shí)，觸發(fā)節(jié)點(diǎn)控制器的同步計(jì)時(shí)器，當(dāng)節(jié)點(diǎn)控制器接收到同步時(shí)間信息后，將計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間和同步時(shí)間信息中的同步時(shí)間之和作為節(jié)點(diǎn)控制器的校準(zhǔn)時(shí)間并進(jìn)行時(shí)間同步校準(zhǔn)。
[0008]進(jìn)一步，在發(fā)送同步脈沖之間，設(shè)定時(shí)間同步基準(zhǔn)源:
[0009]將工業(yè)控制系統(tǒng)中的各控制器連接，并設(shè)定控制器中任一控制器為時(shí)間同步基準(zhǔn)源，除設(shè)定為時(shí)間同步基準(zhǔn)源的控制器外，其他控制器設(shè)定為節(jié)點(diǎn)控制器。
[0010]進(jìn)一步，工業(yè)控制系統(tǒng)中的各控制器通過(guò)兩路信號(hào)線路連接，其中一路為脈沖信號(hào)線，另一路為同步時(shí)間信息通信線，脈沖信號(hào)線通過(guò)GP1接口與控制器連接，同步時(shí)間信息通信線與控制器的通信端口連接。
[0011]進(jìn)一步，在節(jié)點(diǎn)控制器偵聽到同步脈沖的脈沖信號(hào)的下降沿時(shí)，觸發(fā)節(jié)點(diǎn)控制器的同步計(jì)時(shí)器。
[0012]進(jìn)一步，所述時(shí)間同步基準(zhǔn)源按照設(shè)定的同步時(shí)間周期發(fā)送同步脈沖以及同步時(shí)間?目息。
[0013]進(jìn)一步，若同步計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間值小于設(shè)定的同步時(shí)間周期值，則將計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間和同步時(shí)間信息中的同步時(shí)間之和作為節(jié)點(diǎn)控制器的校準(zhǔn)時(shí)間并進(jìn)行時(shí)間同步校準(zhǔn)。
[0014]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的工業(yè)控制系統(tǒng)的控制器時(shí)間同步方法，由控制系統(tǒng)中的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)本地時(shí)間的同步，能夠有效避免外界因素的影響，從而保證時(shí)間同步的穩(wěn)定性，又能夠有效保證時(shí)間同步的精度；而且組網(wǎng)方便，使用成本低廉。
【附圖說(shuō)明】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0016]圖1為本發(fā)明的流程圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的控制器的連接示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明工作的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]圖1為本發(fā)明的流程圖，圖2為本發(fā)明的控制器的連接示意圖，如圖所示，
[0020]本發(fā)明提供的一種工業(yè)控制系統(tǒng)的控制器時(shí)間同步方法，包括如下步驟:
[0021]S1.工業(yè)控制系統(tǒng)中的各控制器通過(guò)兩路信號(hào)線路連接，其中一路為脈沖信號(hào)線，另一路為同步時(shí)間信息通信線，脈沖信號(hào)線通過(guò)GP1接口與控制器連接，同步時(shí)間信息通信線與控制器的通信端口連接，其中，同步時(shí)間信息通信線通過(guò)RS485等接口與控制器的通信端口連接，也就是說(shuō)，同步脈沖信號(hào)通過(guò)脈沖信號(hào)線發(fā)送，而同步時(shí)間信息由同步時(shí)間信息通信線發(fā)送，這樣同步脈沖信號(hào)的傳送時(shí)不會(huì)對(duì)同步時(shí)間信息的傳送造成影響，其連接結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，當(dāng)然同步時(shí)間信息也不會(huì)影響同步脈沖信號(hào)，同步脈沖信號(hào)能夠快速的傳輸?shù)礁鱾€(gè)控制器節(jié)點(diǎn)，并觸發(fā)同步計(jì)時(shí)器，雖然同步脈沖信號(hào)有延遲，但是該延遲時(shí)間處于微秒甚至納秒級(jí)，對(duì)于時(shí)間同步的精度并不影響。
[0022]S2.在發(fā)送同步脈沖之間，設(shè)定時(shí)間同步基準(zhǔn)源:
[0023]設(shè)定控制器中任一控制器為時(shí)間同步基準(zhǔn)源，除設(shè)定為時(shí)間同步基準(zhǔn)源的控制器夕卜，其他控制器設(shè)定為節(jié)點(diǎn)控制器，也就是說(shuō):系統(tǒng)中的任一控制器均可設(shè)置為時(shí)間同步基準(zhǔn)源，通過(guò)這種方式，實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)內(nèi)部不同控制器的時(shí)間同步，保證不同控制器的時(shí)間的一致性。
[0024]S3.時(shí)間同步基準(zhǔn)源向節(jié)點(diǎn)控制器發(fā)送同步脈沖，并且時(shí)間同步基準(zhǔn)源發(fā)送同步時(shí)間信息，并且所述時(shí)間同步基準(zhǔn)源按照設(shè)定的同步時(shí)間周期發(fā)送同步脈沖以及同步時(shí)間信息，其中，每一個(gè)同步脈沖發(fā)送后，時(shí)間同步基準(zhǔn)源立即將同步時(shí)間信息發(fā)送到節(jié)點(diǎn)控制器，其中，同步時(shí)間信息為同步脈沖觸發(fā)的時(shí)刻，如圖3所述，在時(shí)間同步周期內(nèi)，時(shí)間同步基準(zhǔn)源發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)，同步脈沖的觸發(fā)時(shí)刻為Tl，并且該觸發(fā)時(shí)刻Tl為脈沖信號(hào)的下降沿的觸發(fā)時(shí)刻，并且在脈沖信號(hào)的下降沿觸發(fā)的同時(shí)，時(shí)間同步基準(zhǔn)源立即將觸發(fā)時(shí)刻Tl作為同步時(shí)間信息發(fā)送到各節(jié)點(diǎn)控制器。
[0025]S4.節(jié)點(diǎn)控制器接收到同步脈沖的同時(shí)，觸發(fā)節(jié)點(diǎn)控制器的同步計(jì)時(shí)器，當(dāng)節(jié)點(diǎn)控制器接收到同步時(shí)間信息后，若同步計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間小于設(shè)定的同步時(shí)間周期，則計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間和同步時(shí)間信息中的同步時(shí)間之和作為節(jié)點(diǎn)控制器的校準(zhǔn)時(shí)間并進(jìn)行時(shí)間同步校準(zhǔn)；其中，在節(jié)點(diǎn)控制器偵聽到同步脈沖的脈沖信號(hào)的下降沿時(shí)，觸發(fā)節(jié)點(diǎn)控制器的同步計(jì)時(shí)器，這是由于時(shí)間同步基準(zhǔn)源的GP1 口在常態(tài)下為高電平狀態(tài)，在某個(gè)時(shí)刻，如Tl時(shí)刻，時(shí)間同步基準(zhǔn)源的GP1 口的高電平降低形成低電平脈沖，并且該低電平脈沖發(fā)送到節(jié)點(diǎn)控制器，此時(shí)，通過(guò)捕捉同步脈沖的下降沿作為節(jié)點(diǎn)控制器的計(jì)時(shí)器的觸發(fā)信號(hào)，而且由于脈沖信號(hào)的下降沿的動(dòng)作時(shí)延小，能夠保證時(shí)間同步的準(zhǔn)確性；
[0026]若同步計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間值小于設(shè)定的同步時(shí)間周期值，則將計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間和同步時(shí)間信息中的同步時(shí)間之和作為節(jié)點(diǎn)控制器的校準(zhǔn)時(shí)間并進(jìn)行時(shí)間同步校準(zhǔn)
[0027]其中，設(shè)定的同步時(shí)間周期為Tsyn，同步時(shí)間為同步時(shí)間信息中提取的時(shí)間為Tst,節(jié)點(diǎn)控制器的同步計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間為Tct，校準(zhǔn)時(shí)間為Tset，若同步計(jì)時(shí)器的值Tct小于同步時(shí)間周期的值Tsyn，則校準(zhǔn)時(shí)間為Tset = Tst+Tct，并將該校準(zhǔn)時(shí)間用于校準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)控制器的的自身時(shí)間，且關(guān)閉同步計(jì)時(shí)器，準(zhǔn)備下一次的時(shí)間同步動(dòng)作，比如:同步時(shí)間周期設(shè)定為100ms，當(dāng)然，同步時(shí)間周期根據(jù)不同的系統(tǒng)硬件以及網(wǎng)絡(luò)狀況設(shè)置為不同的值。
[0028]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種工業(yè)控制系統(tǒng)的控制器時(shí)間同步方法，其特征在于:包括如下步驟: 時(shí)間同步基準(zhǔn)源向節(jié)點(diǎn)控制器發(fā)送同步脈沖，并且時(shí)間同步基準(zhǔn)源發(fā)送同步時(shí)間信息; 節(jié)點(diǎn)控制器接收到同步脈沖的同時(shí)，觸發(fā)節(jié)點(diǎn)控制器的同步計(jì)時(shí)器，當(dāng)節(jié)點(diǎn)控制器接收到同步時(shí)間信息后，將計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間和同步時(shí)間信息中的同步時(shí)間之和作為節(jié)點(diǎn)控制器的校準(zhǔn)時(shí)間并進(jìn)行時(shí)間同步校準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述工業(yè)控制系統(tǒng)的控制器時(shí)間同步方法，其特征在于:在發(fā)送同步脈沖之間，設(shè)定時(shí)間同步基準(zhǔn)源: 將工業(yè)控制系統(tǒng)中的各控制器連接，并設(shè)定控制器中任一控制器為時(shí)間同步基準(zhǔn)源，除設(shè)定為時(shí)間同步基準(zhǔn)源的控制器外，其他控制器設(shè)定為節(jié)點(diǎn)控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述工業(yè)控制系統(tǒng)的控制器時(shí)間同步方法，其特征在于:工業(yè)控制系統(tǒng)中的各控制器通過(guò)兩路信號(hào)線路連接，其中一路為脈沖信號(hào)線，另一路為同步時(shí)間信息通信線，脈沖信號(hào)線通過(guò)GP1接口與控制器連接，同步時(shí)間信息通信線與控制器的通信端口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述工業(yè)控制系統(tǒng)的控制器時(shí)間同步方法，其特征在于:在節(jié)點(diǎn)控制器偵聽到同步脈沖的脈沖信號(hào)的下降沿時(shí)，觸發(fā)節(jié)點(diǎn)控制器的同步計(jì)時(shí)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述工業(yè)控制系統(tǒng)的控制器時(shí)間同步方法，其特征在于:所述時(shí)間同步基準(zhǔn)源按照設(shè)定的同步時(shí)間周期發(fā)送同步脈沖以及同步時(shí)間信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述工業(yè)控制系統(tǒng)的控制器時(shí)間同步方法，其特征在于:若同步計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間值小于設(shè)定的同步時(shí)間周期值，則將計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間和同步時(shí)間信息中的同步時(shí)間之和作為節(jié)點(diǎn)控制器的校準(zhǔn)時(shí)間并進(jìn)行時(shí)間同步校準(zhǔn)。
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種工業(yè)控制系統(tǒng)中的控制器時(shí)間同步方法，包括如下步驟：時(shí)間同步基準(zhǔn)源向節(jié)點(diǎn)控制器發(fā)送同步脈沖，并且時(shí)間同步基準(zhǔn)源發(fā)送同步時(shí)間信息；節(jié)點(diǎn)控制器接收到同步脈沖的同時(shí)，觸發(fā)節(jié)點(diǎn)控制器的同步計(jì)時(shí)器，當(dāng)節(jié)點(diǎn)控制器接收到同步時(shí)間信息后，將計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間和同步時(shí)間信息中的同步時(shí)間之和作為節(jié)點(diǎn)控制器的校準(zhǔn)時(shí)間并進(jìn)行時(shí)間同步校準(zhǔn)；既能夠方便組網(wǎng)，有效避免環(huán)境因素的影響，又能夠有效保證時(shí)間同步的精度以及工作的穩(wěn)定性。
【IPC分類】G05B19-418
【公開號(hào)】CN104597878
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410848839
【發(fā)明人】裴文龍, 裘宏波, 劉渝新, 程海栗
【申請(qǐng)人】重慶川儀自動(dòng)化股份有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日