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　　摘要：分析了分散式控制系統(tǒng)不同過程控制站下SOE分辨率達到1ms的重要性,并給出了具體可行的實現(xiàn)方法以及測試手段。
　　
　　一、背景
　　
　　在大中型分散式控制系統(tǒng)、變電站自動化系統(tǒng)、水電站自動化系統(tǒng)中，經(jīng)常涉及到大量設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測。這些設(shè)備可能是開關(guān)接點、斷路器接點、重合閘信號等開閉狀態(tài)。對于這些接點信號的監(jiān)測根據(jù)其重要性不僅僅需要監(jiān)測其狀態(tài)變化，同時也要監(jiān)測其狀態(tài)變化發(fā)生的時刻。在同一個系統(tǒng)中，有些設(shè)備的狀態(tài)變位有關(guān)聯(lián)性，因此需要用SOE模件將這類狀態(tài)變位的發(fā)生時刻記錄下來。SOE的英文全稱為SequenceOfEvent，即事件順序。
　　
　　在上述的分散控制系統(tǒng)中，對SOE的事件記錄分辨率一般要求達到毫秒級，上*系統(tǒng)SOE的分辨率都聲稱可以到1毫秒，因此，SOE模件的時間同步就顯的尤為重要，往往成為本系統(tǒng)是否*的關(guān)鍵指標之一。但是在大型的分散控制系統(tǒng)中，大量的SOE模件是散布在不同的過程控制站中的，如何保證不同過程控制站內(nèi)SOE模件的時間同步是難實現(xiàn)的。
　　
　　二、通用解決方案
　　
　　傳統(tǒng)意義上的SOE模件時鐘同步大部分采用以下幾種方式：
　　
　　1.將控制系統(tǒng)內(nèi)的所有SOE模件集中于同一過程控制站下，這樣可以得到相對準確的相對時鐘時標，但隨著監(jiān)測對象的多樣化、分散化，該方法在大中型控制系統(tǒng)中的使用受到通信容量的制約而且也不符合分散控制保證系統(tǒng)可靠性的要求。
　　
　　2.將SOE模件分散在不同的過程控制站中，時鐘服務(wù)器通過通信網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)、串行口）對所有的過程控制站進行廣播方式對時，各過程控制站對下掛的SOE模件再通過通信方式進行廣播對時，這樣雖然遵循了分散控制的原則，但各個過程控制站對于時鐘服務(wù)器廣播對時的接收響應(yīng)，各個SOE模件對于過程控制站廣播對時的接收響應(yīng)均存在延時，甚至有丟失廣播信息的可能，這樣要實現(xiàn)不同過程控制站下SOE模件的時鐘誤差為1ms是很困難的。
　　
　　以某一過程控制站對其所屬的SOE模件以廣播方式對時為例：通信報文，MODBUS通信規(guī)約，波特率115.2K，通信報文包括廣播命令、校驗碼、廣播地址、時鐘等大約10個字節(jié)。路途傳輸時間（不算通信路途延遲）大約為0.8ms。而SOE模件雖然可以將接收處理廣播對時的操作權(quán)限設(shè)置為zui別，但此SOE模件上的CPU對該廣播對時報文的中斷響應(yīng)、報文解析（包括校驗）、時標覆蓋需時大約也在0.5~1.5ms之間。
　　
　　同時在兩次對時之間，所有的SOE模件是靠內(nèi)部模擬時鐘計時（通過工作晶振的振蕩計數(shù)來模擬），SOE模件內(nèi)部時鐘不可避免地存在累計誤差，而這個累積誤差在1分鐘間隔內(nèi)將達到數(shù)毫秒。
　　
　　顯然，這種方式也是很難實現(xiàn)不同過程控制站下的所有SOE模件時鐘誤差不超過1ms的。
　　
　　三、本系統(tǒng)解決方案
　　
　　在本系統(tǒng)中，我們采用了一種已經(jīng)獲得發(fā)明的時間同步方法，使用此方法可以保證不同過程控制站下的SOE模件時間同步誤差達到1ms。
　　
　　下圖為本系統(tǒng)中不同過程控制站下SOE模件的對時設(shè)計方案架構(gòu)圖。
　　
　　對時具體實施方案步驟如下：
　　
　　1.在多對冗余的過程控制站中，設(shè)定其中的一個站為時鐘主站，以下以過程控制站A1為時鐘主站來舉例；
　　
　　2.此時鐘主站在設(shè)定的時間間隔（通常為60秒）到時通過控制器之間的硬件對時線與所有的過程控制站對時，同時通過硬件對時線A1將本站內(nèi)的所有SOE模件對時，所有的SOE模件接收到此信號時即開始模擬時鐘偏移△t；
　　
　　3.時鐘主站將發(fā)硬件對時的時刻（t1）記錄下來，通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到其他的過程控制站并同時通過I/O通訊服務(wù)器A1將此信息廣播到本站內(nèi)的所有SOE模件；
　　
　　4.SOE模件接收到廣播信息，并開始處理：執(zhí)行t=t1+△t，隨后以t為起點開始新的模擬時鐘。
　　
　　5.對于另外一個過程控制站A2在接收到控制器之間的硬件對時信號立刻通過硬件對時線A2將本站內(nèi)的所有SOE模件對時，同時本站的所有SOE模件接收到此信號時也開始模擬時鐘偏移△t′；
　　
　　6.過程控制站A2通過I/O通訊服務(wù)器A2也將t1信息廣播到本站內(nèi)的所有SOE模件；
　　
　　7.SOE模件接收到廣播信息，同樣執(zhí)行t′=t1+△t′，隨后以t′為起點開始新的模擬時鐘。
　　
　　在上述步驟中zui關(guān)鍵的地方在于步驟5，要求過程控制站A2在接收控制器之間的硬件對時信號與發(fā)出和本站內(nèi)SOE模件對時信號必須要在同一個中斷中實現(xiàn)，不能有延遲。這個要求是消除不同過程控制站內(nèi)SOE模件因為累積誤差而造成分辨率大于1ms的關(guān)鍵點。
　　
　　四、驗證方法
　　
　　如何來驗證系統(tǒng)中不同過程控制站下SOE模件的事件分辨率達到1ms呢？
　　
　　1.測試同一控制站下不同SOE模件的事件分辨率：
　　
　　將一個雙路脈沖發(fā)生器的兩組輸出分別接入到同一過程控制站下不同SOE模件的任意通道；
　　
　　脈沖發(fā)生器兩路輸出同時發(fā)出脈沖信號，SOE模件記錄下沿變化的時刻；
　　
　　讀出保存在SOE模件內(nèi)的SOE事件，兩個SOE模件記錄的動作時刻誤差要求在1ms內(nèi)。
　　
　　2.測試不同控制站下SOE模件的事件分辨率：
　　
　　將一個雙路脈沖發(fā)生器的兩組輸出分別接入到不同過程控制站下SOE模件的任意通道；
　　
　　脈沖發(fā)生器兩路輸出同時發(fā)出脈沖信號，SOE模件記錄下沿變化的時刻；
　　
　　讀出保存在SOE模件內(nèi)的SOE事件，兩個SOE模件記錄的動作時刻誤差要求在1ms內(nèi)。
　　
　　通過上述測試可以證明，本方法可以保證大型分散控制系統(tǒng)中所有SOE的分辨率達到1ms。