GPS時(shí)鐘服務(wù)器在水利泵站SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用

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GPS時(shí)鐘服務(wù)器在水利泵站SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用
GPS時(shí)鐘在水利泵站SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用

前言
    隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，各行業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代已經(jīng)到來。這一方面為各控制和信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換、分析和應(yīng)用提供了更好的平臺(tái)、另一方面對(duì)各種實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)時(shí)間標(biāo)簽的準(zhǔn)確性也提出了更高的要求、使用價(jià)格并不昂貴的GPS時(shí)鐘來統(tǒng)一各種系統(tǒng)的時(shí)鐘，已是目前各大系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用的標(biāo)準(zhǔn)做法。如大型的機(jī)組集散控制系統(tǒng)(SCADA)、輔助系統(tǒng)可編程控制器(PLC)、廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)、廠站的管理信息系統(tǒng)(MIS)等的主時(shí)鐘通過合適的GPS時(shí)鐘信號(hào)接口，得到標(biāo)準(zhǔn)的TOD(年月日時(shí)分秒)時(shí)間，然后按各自的時(shí)鐘同步機(jī)制，將系統(tǒng)內(nèi)的從時(shí)鐘偏差限定在足夠小的范圍內(nèi)，從而達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘同步。
1、概述
水利自動(dòng)化泵站信息采集系統(tǒng)SCADA功能為調(diào)度員、集控員提供了各個(gè)泵站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及信息，并可以使他們方便地進(jìn)行事故重演或歷史數(shù)據(jù)和信息查詢。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮更多的是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通訊規(guī)約轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式介質(zhì)和滿足SCADA功能的幾項(xiàng)性能指標(biāo)要求，而沒有考慮系統(tǒng)全網(wǎng)時(shí)鐘不同步會(huì)造成什么影響。由于系統(tǒng)全網(wǎng)時(shí)鐘不同步會(huì)造成一些較為特殊的故障，如數(shù)據(jù)和信息丟失、SOE事件信息邏輯混亂、某些工作站死機(jī)甚至系統(tǒng)癱瘓，因而為了消除時(shí)鐘不同步的影響，我們有必要分析時(shí)鐘同步在SCADA系統(tǒng)中的重要作用及各種實(shí)現(xiàn)方式。
泵站SCADA采集系統(tǒng)是實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的系統(tǒng)，它采集各個(gè)泵站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和信息，經(jīng)過軟硬件處理后，在各泵站工作站顯示數(shù)據(jù)和信息或存儲(chǔ)到歷史數(shù)據(jù)庫中。SCADA采集系統(tǒng)分為總控端系統(tǒng)和各分泵站系統(tǒng)，故全網(wǎng)時(shí)鐘同步按兩部分進(jìn)行：
①        總控端系統(tǒng)各工作中和服務(wù)器時(shí)鐘同步；
②        各分泵站系統(tǒng)總控單元和智能單元的時(shí)鐘同步；
2、總控端系統(tǒng)時(shí)鐘同步

   總控端系統(tǒng)各工作站與主服務(wù)器時(shí)鐘同步的目的，是保證數(shù)據(jù)發(fā)生增加、更改、刪除等操作時(shí)全網(wǎng)的一致性和完整性。數(shù)據(jù)的不一致和殘缺會(huì)造成主備系統(tǒng)切換或歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，不能正確識(shí)別數(shù)據(jù)的一致性和完整性，從而造成信息和數(shù)據(jù)的丟失，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓。由于各工作站和服務(wù)器的晶振芯片長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，會(huì)出現(xiàn)由于漏電或其他原因造成的時(shí)鐘不準(zhǔn)問題，因而需采取相應(yīng)的方式來實(shí)現(xiàn)總控端系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步，具體如圖1所示的方式：總控端系統(tǒng)時(shí)鐘同步方式一般采用圖1的方式，因?yàn)镵806型號(hào)GPS時(shí)鐘裝置不但可以提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口還可以提供多路NTP網(wǎng)絡(luò)接口，另外為了要實(shí)現(xiàn)與GPS時(shí)鐘同步，各服務(wù)器、工作站和前置機(jī)還無需運(yùn)行其他進(jìn)程，只需要將系統(tǒng)NTP服務(wù)啟動(dòng)即可，從而大大節(jié)省了系統(tǒng)資源。
3、各泵站端系統(tǒng)時(shí)鐘同步
   各分泵站系統(tǒng)與總控端系統(tǒng)時(shí)鐘同步及泵站各個(gè)智能設(shè)備之間的時(shí)鐘同步目的，是保證各間隔智能單元實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)信息，在總控系統(tǒng)經(jīng)過處理后，能正確重演數(shù)據(jù)或信息發(fā)生的時(shí)間、先后順序和邏輯關(guān)系。調(diào)度員、集控員根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)和信息，實(shí)時(shí)掌握各個(gè)泵站一次系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，從而保證經(jīng)濟(jì)調(diào)度、安全調(diào)度。

各分泵站系統(tǒng)工作站時(shí)鐘同步方式采用專門的網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步，這樣可以提高時(shí)鐘同步的精度，而且方便快捷，同時(shí)減少了智能單元的資源負(fù)擔(dān)，各分泵系統(tǒng)中智能單元采用圖2時(shí)鐘同步方式，通過我們K806A型產(chǎn)品的串口或脈沖接口給智能單元時(shí)鐘同步。
4、產(chǎn)品拓?fù)鋱D
   整個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘同步分兩部分，一個(gè)是總控端和分泵站工作站我們推薦采用K806C型號(hào)NTP時(shí)鐘服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)，另一個(gè)是分泵站的智能單元及采集單元（PLC）我們推薦采用K806A型號(hào)串口衛(wèi)星時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)，具體如下圖：

5、結(jié)語
   上所述，為了防止系統(tǒng)全網(wǎng)時(shí)鐘不同步造成如數(shù)據(jù)和信息丟失、SOE事件信息邏輯混亂、某些工作站死機(jī)甚至系統(tǒng)癱瘓的故障，我們必須采取相應(yīng)的措施實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全網(wǎng)時(shí)鐘同步。