Временная синхронизация в автоматизированных приборах

Авторы патента:


Временная синхронизация в автоматизированных приборах
Временная синхронизация в автоматизированных приборах

 


Владельцы патента RU 2511596:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретения относятся к временной синхронизации в автоматизированных приборах. Способ заключается в том, что сформированный в выбранном модуле (11а) базовый временной тракт передается на по меньшей мере один другой модуль (11b) и применяется для синхронизации временного такта модулей (11а, 11b). Для этого импульсы базового временного такта подаются на соответствующий первый счетчик (13а) модулей (11а, 11b) и обуславливают там инкрементное уменьшение состояния счетчика. Импульсы базового временного такта подаются на соответствующий второй счетчик (14а, 14b) модулей (11а, 11b) и обуславливают там инкрементное повышение состояния счетчика. При достижении состояния счетчика со значением нуль для соответствующего первого счетчика (13а, 13b) генерируется соответствующий временной импульс, из которого формируется соответствующий временной такт модулей. Посредством сравнения состояния счетчика для второго счетчика (14а, 14b) с соответствующими временными импульсами определяется корректирующее значение, которое применяется для синхронизации первого счетчика (13а, 13b) модулей (11а, 11b). Также заявлено устройство, в котором реализован указанный способ. Технический результат заключается в упрощении способа и устройства. 2 н.п., 3 з.п. ф-лы.2 ил.

 

Изобретение относится к способу временной синхронизации в автоматизированном приборе, а также соответственно выполненному автоматизированному прибору.

Автоматизированные приборы, такие как, например, используемые при автоматизации энергетических установок в качестве приборов управления или приборов защиты, имеют в настоящее время обычно несколько внутренних модулей, которые включают в себя собственные микроконтроллерные устройства для регистрации и обработки данных. Для исполнения сложных функций управления и защиты, а также выполнения высокоточной временной маркировки зарегистрированных значений данных (например, измеренных значений) необходимо, чтобы на всех модулях автоматизированного прибора имелись точно синхронизированные друг с другом датчики времени, то есть, с одной стороны, чтобы импульсы соответствующих временных тактов в отдельных модулях (далее «временные такты модулей») возникали синхронно и с одинаковыми временными интервалами, а с другой стороны, чтобы временная информация часов к одинаковому моменту времени на всех модулях автоматизированного прибора имела одинаковое значение.

Наряду с продолжительным наблюдением временной синхронизации в текущем режиме работы автоматизированного прибора, в особенности в отношении пусковой фазы, то есть временной фазы, следующей непосредственно перед включением или повторным включением автоматизированного прибора или одного из его модулей, устанавливается требование в течение по возможности короткого времени установить временную синхронизацию между отдельными модулями автоматизированного прибора.

Для обеспечения временной синхронизации до сих пор использовались, например, способы, при которых временные такты и временные информации часов отдельных модулей следуют посредством дейтаграмм, двунаправленно передаваемых через детерминистическую коммуникационную сеть, которые передаются с регулярными интервалами. На основе согласованных времен распространения дейтаграмм в прямом и обратном направлении на каждом модуле можно сделать вывод о текущем времени ведущих часов. Относительно распределительного устройства в диапазоне высокого и среднего напряжения такой способ известен, например, из европейской патентной заявки ЕР 1143312 А2.

Недостатком в известном способе является необходимость в детерминистической коммуникационной сети, то есть коммуникационной сети, при которой передача дейтаграмм от отправителя к получателю должна осуществляться внутри заданного постоянного интервала времени.

В основе изобретения лежит задача создать способ, с помощью которого при сравнительно низких затратах и, в частности, при особенно низких требованиях к коммуникационному средству возможна временная синхронизация в автоматизированном приборе.

Эта задача решается в соответствии с изобретением способом временной синхронизации в автоматизированном приборе, при котором сформированный в выбранном модуле автоматизированного прибора базовый временной тракт передается на по меньшей мере один другой модуль автоматизированного прибора и применяется для синхронизации временного такта модулей по меньшей мере одного другого модуля с временным тактом модулей выбранного модуля, причем выполняются следующие этапы: импульсы базового временного такта подаются на соответствующий первый счетчик выбранного и по меньшей мере одного другого модуля и обуславливают там инкрементное уменьшение состояния счетчика для соответствующего первого счетчика; импульсы базового временного такта подаются на соответствующий второй счетчик выбранного и по меньшей мере одного другого модуля и обуславливают там инкрементное повышение состояния счетчика для соответствующего второго счетчика; при достижении состояния счетчика со значением 0 соответствующего первого счетчика генерируется соответствующий временной импульс, из которого формируется соответствующий временной такт модулей; в качестве реакции на временной импульс на выбранном и по меньшей мере одном другом модуле состояние счетчика для соответствующего второго счетчика сохраняется в памяти, и значение счетчика перезапуска, имеющееся в памяти перезапуска, принимается в соответствующий первый счетчик; в качестве реакции на временной импульс на выбранном модуле дополнительно формируется сообщение временного управления, которое содержит текущее сохраненное в памяти состояние счетчика для второго счетчика выбранного модуля, и передается на по меньшей мере один другой модуль; на по меньшей мере одном другом модуле принятое с сообщением временного управления состояние счетчика для второго счетчика выбранного модуля сравнивается с состоянием счетчика соответствующего собственного второго счетчика; из разницы между соответствующими состояниями счетчиков определяется корректирующее значение; и корректирующее значение, для установления временной синхронизации для однократного прохода соответствующего первого счетчика, суммируется со значением счетчика перезапуска, имеющимся в соответствующей памяти перезапуска по меньшей мере одного другого модуля.

С одной стороны, посредством передачи базового временного такта от выбранного модуля на по меньшей мере один другой модуль в автоматизированном приборе может гарантироваться наличие идентичного базового временного такта на всех модулях. На основе незначительной пространственной протяженности обычного автоматизированного прибора не проявляются соответствующие разницы во времени распространения при передаче базового временного такта на отдельные другие модули. Тем самым переданный на отдельные модули базовый временной такт может использоваться первым счетчиком каждого модуля для того, чтобы генерировать временные импульсы, которые формируются с определенными одинаковыми временными интервалами. Для синхронизации моментов времени, в которые формируются эти временные импульсы, предусмотрен второй счетчик, состояние которого всегда при формировании временного импульса сохраняется. Посредством сравнения состояний счетчика для каждого из других модулей может определяться корректирующее значение, которое однократно суммируется со значением счетчика перезапуска, и тем самым для одного прохода первого счетчика временной интервал до следующего временного импульса увеличивается на корректирующее значение. После этой коррекции формирование временного импульса на выбранном модуле и по меньшей мере одном другом модуле осуществляется одновременно.

К коммуникационной среде, с помощью которой сообщение временного управления от выбранного модуля передается на по меньшей мере один другой модуль, соответствующий изобретению способ не предъявляет никаких особых требований, в частности коммуникационная среда не должна иметь детерминистической характеристики передачи.

Предпочтительная форма выполнения соответствующего изобретению способа предусматривает, что значение счетчика перезапуска выбирается таким образом, что, с учетом частоты базового временного такта, формирование временного импульса всегда осуществляется по прошествии выбранного временного интервала, и в качестве реакции на соответствующий временной импульс значение соответствующего датчика времени модуля для выбранного и по меньшей мере одного другого модуля повышается на временной шаг, соответствующий этому временному интервалу.

Таким способом, за счет соответствующего выбора, с одной стороны, частоты базового временного такта и, с другой стороны, значения счетчика перезапуска временные импульсы могут формироваться с любым желательным временным интервалом, например, при применении базового временного такта с частотой 1000 МГц и выборе значения счетчика перезапуска со значением 1000 можно реализовать генерацию временных импульсов с интервалом 1 миллисекунда.

Чтобы иметь возможность осуществлять коррекцию временного такта модулей с по возможности точными градациями, согласно другой предпочтительной форме выполнения соответствующего изобретению способа предложено, что импульсы базового временного такта выбранного и по меньшей мере одного другого модуля подаются на компонент умножения, который выполняет умножение частоты временного такта на значение F; и соответственно повышенный базовый временной такт применяется как временной такт для соответствующего первого счетчика.

То есть чем выше временной такт, применяемый для соответствующего первого счетчика, тем точнее может быть сформировано смещение момента времени формирования временного импульса в модуле за счет добавления соответствующего корректирующего значения.

Другая предпочтительная форма выполнения соответствующего изобретению способа, кроме того, предусматривает, что имеется другой выбранный модуль, который выполнен с возможностью формирования соответствующего базового временного такта, и при сбое базового временного такта первого выбранного модуля другой выбранный модуль передает свой базовый временной такт на по меньшей мере один другой модуль и выполняет шаги для временной синхронизации, выполнявшиеся до сих пор первым выбранным модулем.

За счет этого может быть достигнуто то, что при сбое базового временного такта первого выбранного модуля, например из-за дефекта комплектного модуля, другие модули в короткое время могут быть настроены на временной такт модулей предусмотренного с избыточностью выбранного модуля.

Вышеназванная задача также решается посредством автоматизированного прибора с по меньшей мере двумя внутренними модулями, причем выбранный из обоих модулей выполнен с возможностью формирования базового временного такта и передачи базового временного такта на по меньшей мере один другой модуль, и выбранный и по меньшей мере один другой модуль выполнены с возможностью осуществления способа для временной синхронизации согласно любому из пунктов 1-4.

Изобретение далее поясняется более подробно на примерах выполнения, при этом на чертежах показано следующее:

Фиг.1 - пример выполнения автоматизированного прибора с двумя внутренними модулями; и

Фиг.2 - временная диаграмма, на которой показана характеристика временных импульсов временных тактов модулей для выбранного и другого модулей.

Фиг.1 схематично показывает автоматизированный прибор 10, который может представлять собой, например, прибор защиты для энергетической установки. Автоматизированный прибор 10 содержит в примере по фиг.1 два модуля 11а и 11b, из которых модуль 11а далее упоминается как «выбранный модуль», а модуль 11b - как «другой модуль». Хотя в примере выполнения по фиг.1 предусмотрен только один другой модуль в автоматизированном приборе 10, в рамках изобретения может предусматриваться любое число других модулей, соответствующих модулю 11b. Также обеспечение других выбранных модулей, соответствующих модулю 11а, по причинам резервирования может быть предпочтительным, это будет пояснено далее.

Оба модуля 11а и 11b автоматизированного прибора 10 являются так называемыми интеллектуальными модулями, то есть они включают в себя, соответственно, по меньшей мере один (не показанный на фиг.1 для наглядности чертежа) микропроцессор, который выполняет специфическую для модуля управляющую программу, чтобы, например, выполнять функции для регистрации данных, для коммуникации или для обработки данных. В случае прибора защиты для энергетической установки функции для обработки данных могут представлять собой, например, алгоритмы защиты, которые выполняются, чтобы иметь возможность автоматически распознавать неисправные состояния энергетической установки и отключать ее.

Каждый модуль 11а и 11b автоматизированного прибора 10 требует для выполнения своих функций так называемого временного такта модулей, который, например, необходим для временной маркировки регистрируемых данных, для точной по времени передачи дейтаграмм или для запуска функций или подфункций обработки данных. Для надлежащего режима функционирования автоматизированного прибора 10, кроме того, необходимо, чтобы все модули 11а и 11b работали с синхронизированным временным тактом модулей, то есть отдельные временные такты модулей 11а и 11b, с одной стороны, должны иметь одну и ту же частоту, а с другой стороны, вырабатывать импульсы в точно тот же самый момент времени. Для временной маркировки регистрируемых значений данных, кроме того, необходимо датчиком времени модулей, управляемым соответствующим временным тактом модулей, управлять синхронно со всеми другими датчиками времени модулей, то есть датчики времени всех модулей должны в один и тот же момент времени выдавать то же самое значение.

Далее в отношении модулей 11а и 11b будут описываться исключительно компоненты, применяемые для временной синхронизации; другие компоненты, которые используются для регистрации и передачи данных и обработки данных по отношению к другим функциям модуля, разумеется, также имеются в модулях 11а и 11b, однако не рассматриваются для объяснения способа временной синхронизации и поэтому на фиг.1 не изображены.

Показанный на фиг.1 выбранный модуль 11а имеет базовый тактовый генератор 12 для формирования базового временного такта ВТ, который может представлять собой, например, кварцевый кристалл, осциллирующий с постоянной основной частотой.

К базовому тактовому генератору 12 подключены первый счетчик 13а и второй счетчик 14а. Опционально, перед первым счетчиком 13а может быть включен тактовый умножитель 15а. С первым счетчиком 13а, кроме того, ассоциирована память 16а перезапуска, которая обеспечивает значение Wn счетчика перезапуска, для первого счетчика 13а. За первым счетчиком 13а, кроме того, расположен датчик 17а времени модулей. За вторым счетчиком 14а расположена память 18а.

Модуль 11а также имеет коммуникационное устройство 19а для коммуникации с другим модулем 11b.

Структура другого модуля 11b по существу соответствует структуре выбранного модуля 11а. Так другой модуль 11b также содержит первый счетчик 13b, перед которым опционально включен тактовый умножитель 15b, второй счетчик 14b, память 16b перезапуска, датчик 17b времени модулей, память 18b и коммуникационное устройство 19b.

Вторые счетчики 14а и 14b обоих модулей выполнены как когерентные счетчики, то есть, если они управляются с тем же самым временным тактом, то к общему моменту времени опроса они имеют совпадающие значения счетчика.

В противоположность выбранному модулю 11а другой модуль 11b не содержит базового тактового генератора, соответствующего базовому тактовому генератору 12 выбранного модуля 11а. Но другой модуль 11b имеет интерфейс 20 временного такта, который выполнен с возможностью приема и дальнейшей передачи базового временного такта ВТ от базового тактового генератора 12 выбранного модуля 11а. Кроме того, другой модуль 11b имеет устройство 21 коррекции для определения корректирующего значения К. Устройство 21 коррекции имеет доступ записи к памяти 16b перезапуска.

Далее со ссылкой на фиг.1 и фиг.2 будет пояснен режим работы временной синхронизации в автоматизированном устройстве 10.

Базовый тактовый генератор 12 выбранного модуля 11а непрерывно вырабатывает постоянный базовый временной такт ВТ. Допустим, что базовый временной такт ВТ имеет частоту 32,768 МГц, то есть от базового тактового генератора 12 в каждую секунду выдается 32768000 импульсов.

Импульсы базового временного такта ВТ подаются на первый счетчик 13а выбранного модуля 11а. Опционально, но не обязательно, частота базового временного такта ВТ перед этим, посредством тактового умножителя 15а, который может представлять собой контур ФАПЧ (фазоследящий контур), может быть увеличена на постоянный коэффициент. В примере выполнения по фиг.1 принято, что базовый временной такт ВТ в тактовом умножителе 15а должен увеличиться с коэффициентом 6, так что на выходе тактового умножителя 15а прикладывается увеличенный базовый временной такт ВТХ с частотой 196,608 МГц. За счет увеличения базового временного такта перед подачей на первый счетчик 13а можно повысить точность описываемого далее способа временной синхронизации.

Первый счетчик 13а выполнен таким образом, что каждый импульс поданного повышенного базового временного такта ВТХ обуславливает инкрементное уменьшение состояния первого счетчика. Иными словами, первый счетчик считает, исходя из начального значения, при каждом импульсе повышенного базового временного такта ВТХ, на один шаг назад, пока он, наконец, не достигнет значения нуль. Исходное начальное значение первого счетчика 13а сохраняется в памяти 16а перезапуска как значение Wn счетчика перезапуска и обеспечивается для первого счетчика 13а.

Базовый временной такт ВТ с неизменной частотой также подается на второй счетчик 14а, который выполнен таким образом, что при каждом импульсе базового временного такта ВТ его состояние счетчика инкрементно повышается на одно значение.

Если значение первого счетчика 13а достигает значения нуль, то первым счетчиком 13а вырабатывается временной импульс i, который вызывает следующие реакции. С одной стороны, временной импульс i подается на память 16а перезапуска и вызывает там то, что имеющееся в памяти 16а перезапуска значение Wn счетчика перезапуска заносится в регистр первого счетчика 13а как новое начальное значение, так что первый счетчик 13а при приеме следующего тактового импульса повышенного базового временного такта ВТХ начинает новый цикл и вновь выполняет обратный отсчет от этого начального значения. Иными словами, всегда, когда состояние счетчика для первого счетчика 13а достигло значения нуль, происходит новая загрузка первого счетчика с помощью значения Wn счетчика перезапуска в качестве начального значения, так что начинается новый цикл обратного отсчета для первого счетчика 13а.

Временной импульс i обуславливает, кроме того, что имеющееся во втором счетчике 14а состояние счетчика сохраняется в памяти 18а.

Наконец, имеет преимущество, если временной импульс i также подается на датчик 17а времени модулей, который в простейшем случае может представлять собой счетчик временных импульсов i. Если начальное значение первого счетчика 13а, то есть значение Wn счетчика перезапуска в памяти 16а перезапуска установлено соответствующим образом, то может достигаться то, что временной импульс i генерируется с желательным временным интервалом. Так, при выборе значения 196608 в качестве значения Wn счетчика перезапуска может достигаться то, что при повышенном базовом временном такте ВТХ, равном 196,608 МГц, временной импульс i генерируется соответственно по истечении одной миллисекунды. Иными словами, первый счетчик 13а выдает в этом случае временной такт модулей с частотой 1 кГц (то есть 1 временной импульс i в миллисекунду). За счет этого может достигаться то, что датчик 17а времени модулей работает как счетчик миллисекунд. Выдаваемый первым счетчиком 13а выбранного модуля 11а временной такт модулей с временными импульсами i показан на фиг.2 в строке, обозначенной (а), где представлены временные такты модулей для выбранного и другого модуля 11а и 11b на временной оси.

Выработанный в базовом тактовом генераторе 12 базовый временной такт ВТ подается через интерфейс 20 временного такта на другой модуль 11b и оттуда, при необходимости после согласования с помощью тактового умножителя 15b, на первый счетчик 13b, а также на второй счетчик 14b. Относительно наличия тактового умножителя следует принимать во внимание, что он либо должен иметься во всех модулях, либо отсутствовать, чтобы обеспечить возможность корректного функционирования временной синхронизации.

Как уже пояснялось в отношении выбранного модуля 11а, поданный на первый счетчик 13b повышенный базовый временной такт ВТХ обуславливает инкрементный обратный отсчет первого счетчика 13b, в то время как поданный на второй счетчик 14b базовый временной такт обуславливает инкрементное повышение состояния счетчика для второго счетчика 14b. Аналогично представлению относительно выбранного модуля 11а, достижение состояния счета, равного нулю, в первом счетчике 13b обуславливает в другом модуле 11b выдачу временного импульса i, за счет чего, с одной стороны, имеющееся в памяти 16b перезапуска значение Wn счетчика перезапуска заносится в качестве нового начального значения в регистр первого счетчика 13b, и, с другой стороны, текущее состояние счетчика для второго счетчика 14b сохраняется в памяти 18b. Также временной импульс i может применяться для управления датчиком 17b времени модулей для другого модуля 11b. Если обеспеченные в памяти 16а и 16b перезапуска значения счетчика перезапуска имеют одно и то же значение, то гарантируется, что частота, с которой временные импульсы i выдаются первым счетчиком 13а выбранного модуля 11а и вторым счетчиком 13b другого модуля 11b, совпадает. Это вытекает из того, что на первый счетчик 13а и 13b в выбранном модуле 11а и другом модуле 11b подается соответственно одинаковый повышенный базовый временной такт ВТХ.

Фиг.2 в строке (b) показывает выдаваемый с первого счетчика 13b другого модуля 11b временной такт модулей с временными импульсами i. Как можно видеть при рассмотрении первых временных импульсов i обоих временных тактов модулей в строках (а) и (b), и при совпадающей частоте обоих временных тактов модулей может иметь место постоянное временное смещение моментов времени, в которые формируются отдельные временные импульсы i первым счетчиком 13а выбранного модуля 11а и первым счетчиком 13b другого модуля 11b. Это временное смещение должно устраняться в ходе временной синхронизации, так что временные импульсы i после выполненной синхронизации формируются как с одинаковой частотой, так и в совпадающие моменты времени, то есть синхронно друг другу.

Здесь принимается, что в момент времени ta (см. фиг.2) первый счетчик 13а выбранного модуля 11а принимает состояние счетчика со значением нуль и выдает временной импульс i. Как уже пояснялось, этот временной импульс i обуславливает в выбранном модуле 11a то, что текущее, имеющее место во втором счетчике 14а состояние Za счетчика принимается в память 18а.

Временной импульс i, который выдается от первого счетчика 13а выбранного модуля 11а, кроме того, вызывает то, что от коммуникационного устройства 19а выдается сообщение временного управления Т, которое в качестве составной части содержит имеющееся в памяти 18а состояние Za счетчика второго счетчика 14а. Это сообщение временного управления Т передается на коммуникационное устройство 19b другого модуля 11b, который из него извлекает состояние Za счетчика второго счетчика 14а выбранного модуля 11а и подает на вход корректирующего устройства 21 другого модуля 11b.

В момент времени ta, следующий за моментом времени tb, состояние счета первого счетчика 13b другого модуля 11b достигает значения нуль, так что первый счетчик 13b другого модуля 11b формирует временной импульс i, который обуславливает то, что текущее, имеющее место во втором счетчике 14b другого модуля 11b состояние Zb счетчика сохраняется в памяти 18b. Сохраненное в памяти 18b состояние Zb счетчика второго счетчика 14b другого модуля 11b затем подается на другой вход корректирующего устройства 21.

На основе обоих состояний Za, Zb счетчиков вторых счетчиков 14а и 14b выбранного модуля 11а и другого модуля 11b корректирующее устройство 21 определяет корректирующее значение К. Это корректирующее устройство К затем подается на память 16b перезапуска и применяется для того, чтобы для однократного прохода первого счетчика 13b выработать модифицированное значение Wn* счетчика перезапуска, которое получается как сумма собственно значения Wn счетчика перезапуска и корректирующего значения К:

Wn*=Wn

В качестве примера, пусть в момент t0 (см., например, фиг.2) корректирующее значение К образуется из содержащегося в сообщении временного управления Т состояния Za счетчика второго счетчика 14а выбранного модуля 11а и состояния Zb счетчика второго счетчика 14b другого модуля 11b. Затем для однократного прохода значение Wn счетчика перезапуска в памяти 16b повышается на корректирующее значение К, так что на первый счетчик 13b другого модуля 11b для следующего прохода подается соответственно увеличенное модифицированное значение Wn* счетчика перезапуска. В строке (b) на фиг.2 можно ясно видеть, что тем самым следующий за моментом t0 времени, в который определяется корректирующее значение К, временной интервал между временным импульсом i (ссылочная позиция 30) и следующим временным импульсом i (ссылочная позиция 31) первого счетчика 13b другого модуля 11b соответственно удлиняется, так что этот временной интервал теперь имеет временной интервал Tk коррекции:

Tk=Wn*/f(i)=Wn/f(i)+K/f(i),

где Wn* - модифицированное значение счетчика перезапуска,

Wn - обычное значение счетчика перезапуска,

f(i) - частота временного импульса i.

За счет этого смещения формирования временного импульса 31 достигается синхронность между временными импульсами i временного такта модулей выбранного модуля 11а и временными импульсами i временного такта модулей другого модуля 11b. Как можно видеть на фиг.2, начиная с временного импульса i, обозначенного ссылочной позицией 31, временные импульсы i обоих модулей формируются абсолютно синхронно друг с другом.

Для обеспечения синхронного формирования временных импульсов первого счетчика 13b другого модуля 11b, следующих от временного импульса 31, применяемое для следующего за временным импульсом 31 временного интервала значение Wn счетчика перезапуска должно вновь применять свое первоначальное значение; затем оно должно сохраняться для всех последующих временных интервалов, пока снова не возникает отклонение между временными моментами формирования временных импульсов обоих модулей.

Далее поясняется формирование корректирующего значения К. Для момента tb времени справедливо следующее условие:

Za+n*+Z(dt)=Zb+n*,

где Za - состояние счетчика для второго счетчика 14а выбранного модуля 11а,

Zb - состояние счетчика для второго счетчика 14b выбранного модуля 11b,

n* - число импульсов базового временного такта ВТ, которое выдается между двумя временными импульсами i, n* имеет значение 32768, если базовый временной такт ВТ формируется с частотой 32,768 МГц,

dt - временное смещение между формированием временных импульсов i обоих модулей,

Z(dt) - изменение состояния счетчика для второго счетчика 14а или 14b в течение временного смещения dt.

Член Z(dt) может определяться применением функции по модулю “mod”, как определено ниже, чтобы иметь возможность выполнить вычисление корректирующего значения К в любые моменты времени. Тем самым корректное определение осуществляется и тогда, когда одно временное сообщение отсутствовало бы и сравнение состояний счетчиков для вторых счетчиков 14а и 14b сдвинулось бы, соответственно, на один или более временных тактов i.

Z(dt)=(Zb-Za)mod n*

Корректирующее значение К вычисляется отсюда согласно

K=F*Z(dt)

причем F указывает коэффициент, на который тактовые умножители 15а или 15b повышают базовый временной такт перед его подачей на соответствующий первый счетчик 13а или 13b. Если такой тактовый умножитель отсутствует, то F принимает значение 1.

Описанным способом можно установить временную синхронизацию между временными тактами модулей как при первом запуске автоматизированного прибора 10, так и при перезапуске одного или всех модулей.

Временные такты модулей, как описано, также применяются для управления датчиками 17а и 17b времени модулей, которые в представленном примере выполнения работают как миллисекундные счетчики. Чтобы датчики 17а и 17b времени поддерживать синхронными друг другу, сообщение временного управления Т может, дополнительно к состоянию Za счетчика, также содержать значение датчика 17а времени выбранного модуля. Для того чтобы датчик 17b времени другого модуля согласовать с ним, это значение при следующем временном импульсе i первого счетчика 13b другого модуля 11b должно устанавливаться на повышенное на 1 переданное значение датчика 17а времени.

Наряду с управлением датчиками 17а или 17b времени модулей временные импульсы i могут также применяться для управления не показанными на фиг.1 часами модулей, которые осуществляют соответствующее указание времени, так что, например, может осуществляться точная временная маркировка регистрируемых значений данных. Для синхронизации указанного часами модулей времени от выбранного модуля 11а с сообщением временного управления Т дополнительно может передаваться информация о времени часов модулей выбранного модуля 11а на другой модуль 11b. Значение времени часов другого модуля должно тогда при следующем временном импульсе i первого счетчика 13b другого модуля 11b устанавливаться на соответственно увеличенное на 1 мс значение.

Для того чтобы часы модулей также синхронизировать с абсолютным временем внешних часов, в выбранном модуле может также предусматриваться интерфейс для приема внешнего сигнала времени часов, который, например, выводится из сигнала GPS или соответствующего сигнала времени коммуникационной сети (например, сети Ethernet реального времени). С внешним сигналом времени часов может выполняться синхронизация часов модуля выбранного модуля 11а, с которым затем с помощью сообщения временного управления Т согласуются часы другого модуля 11b.

Как уже упоминалось выше, описанный способ синхронизации может выполняться и при более чем одном другом модуле. Соответствующие шаги способа выполняются в соответствии с шагами способа, описанными для другого модуля 11b.

Чтобы создать избыточность базового временного такта ВТ, из которого в конечном счете выводятся временные такты всех модулей, в автоматизированном приборе 10 могут, кроме того, иметься один или более дополнительных выбранных модулей, из которых один, при отказе базового тактового генератора 12 первоначального выбранного модуля 11а (например, из-за дефекта комплектного модуля 11а), формирует соответствующий базовый временной такт ВТ и подает на имеющиеся другие модули. С помощью описанного выше способа временной синхронизации может очень быстро достигаться то, что другие модули настраиваются на временной такт модулей нового выбранного модуля; для этого новый выбранный модуль должен только принять на себя прежние функции для временной синхронизации прежнего выбранного модуля 11а. В частности, новый выбранный модуль должен опросить состояние счетчика своего второго счетчика из памяти и передать на другие модули. Синхронизация осуществляется затем, как описано выше.

Особое преимущество описанного способа состоит в том, что к коммуникационной среде между отдельными модулями 11а и 11b, через которую коммуникационные устройства 19а и 19b осуществляют связь друг с другом, не предъявляются никакие особые требования. В частности, не идет речь о детерминистическом во времени коммуникационном соединении. Описанный способ, в частности, функционирует независимо от того, как долго требуется сообщению временного управления Т для передачи между модулями; например, и в том случае, когда сообщение временного управления только в момент t0 (фиг.2) достигает другого модуля 11b. Даже при пропуске одного сообщения временного управления Т способ может выполняться без проблем со следующим корректно переданным сообщением временного управления.

1. Способ временной синхронизации в автоматизированном приборе (10), при котором сформированный в выбранном модуле (11а) автоматизированного прибора (10) базовый временной такт передается на по меньшей мере один другой модуль (11b) автоматизированного прибора (10) и применяется для синхронизации временного такта модулей по меньшей мере одного другого модуля (11b) с временным тактом модулей выбранного модуля (11а), причем выполняются следующие этапы:

- импульсы базового временного такта подаются на соответствующий первый счетчик (13a, 13b) выбранного (11а) и по меньшей мере одного другого модуля (11b) и обуславливают там инкрементное уменьшение состояния счетчика для соответствующего первого счетчика (13a, 13b);
- импульсы базового временного такта подаются на соответствующий второй счетчик (14a, 14b) выбранного (11a) и по меньшей мере одного другого модуля (11b) и обуславливают там инкрементное повышение состояния счетчика для соответствующего второго счетчика (14a, 14b);

- при достижении состояния счетчика со значением нуль для соответствующего первого счетчика (13a, 13b) генерируется соответствующий временной импульс, из которого формируется соответствующий временной такт модулей;
- в ответ на временной импульс в выбранном (11а) и по меньшей мере одном другом модуле (11b)
- состояние счетчика для соответствующего второго счетчика (14а, 14b) сохраняется в памяти (18а, 18b), и
- значение счетчика перезапуска, имеющееся в соответствующей памяти (16а, 16b) перезапуска, принимается в соответствующий первый счетчик (13а, 13b);
- в ответ на временной импульс в выбранном модуле (11а) дополнительно формируется сообщение временного управления, которое содержит текущее сохраненное в памяти (18а) состояние счетчика для второго счетчика (14а) выбранного модуля (11а), и передается на по меньшей мере один другой модуль (11b);
- в по меньшей мере одном другом модуле (11b) принятое с сообщением временного управления состояние счетчика для второго счетчика (14а) выбранного модуля (11а) сравнивается с состоянием счетчика соответствующего собственного второго счетчика (14b);
- из разницы между соответствующими состояниями счетчиков определяется корректирующее значение; и
- корректирующее значение, для установления временной синхронизации для однократного прохода соответствующего первого счетчика (13b), суммируется со значением счетчика перезапуска, имеющимся в соответствующей памяти (16b) перезапуска по меньшей мере одного другого модуля (11b).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что
- значение счетчика перезапуска выбирается таким образом, что, с учетом частоты базового временного такта, формирование временного импульса осуществляется по прошествии выбранного временного интервала, и
- в ответ на соответствующий временной импульс значение соответствующего датчика (17а, 17b) времени модулей для выбранного (11а) и по меньшей мере одного другого модуля (11b) повышается на временной шаг, соответствующий этому временному интервалу.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что
- импульсы базового временного такта на выбранном (11а) и по меньшей мере одном другом модуле (11b) подаются на соответствующий тактовый умножитель (15а, 15b), который выполняет умножение частоты базового временного такта на значение F; и
- соответственно повышенный базовый временной такт применяется как временной такт для соответствующего первого счетчика (13а, 13b), причем значение F указывает коэффициент, на который тактовые умножители (15а, 15b) повышают базовый временной такт перед его подачей на соответствующий первый счетчик (13а, 13b), и при этом значение F больше или равно 1.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что
- имеется другой выбранный модуль, который выполнен с возможностью формирования соответствующего базового временного такта, и
- при сбое базового временного такта первого выбранного модуля (11а) другой выбранный модуль передает свой базовый временной такт на по меньшей мере один другой модуль (l1b) и выполняет шаги для временной синхронизации, выполнявшиеся до сих пор первым выбранным модулем (11а).

5. Автоматизированный прибор (10) с временной синхронизацией с по меньшей мере двумя внутренними модулями (11a, 11b), причем выбранный модуль (11а) из обоих модулей выполнен с возможностью формирования базового временного такта и передачи базового временного такта на по меньшей мере один другой модуль (11b),
отличающийся тем, что
выбранный (11а) и по меньшей мере один другой модули (11b) выполнены с возможностью выполнения способа временной синхронизации согласно любому из пп.1-4.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике связи и радиолокации и может быть использовано для сличения шкал времени, разнесенных на большие расстояния. .

Изобретение относится к области средств связи и сигнализации и может быть использовано для сличения шкал времени, разнесенных на большие расстояния и размещенных на транспортном средстве и наземном пункте управления и контроля, а также для дистанционного контроля за техническим состоянием транспортного средства и его местонахождением на наземном пункте управления и контроля.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами, а также в службе единого времени и частот. .

Изобретение относится к области метрологии и может быть использовано при эксплуатации мер частоты (иногда будем называть их просто мерами). .

Изобретение относится к квантовым стандартам частоты пассивного типа и может быть использовано в рубидиевых стандартах частоты с принудительной подстройкой частоты стандарта.

Изобретение относится к космической области техники и может применяться в спутниковых навигационных системах типа ГЛОНАСС, GPS и др. для синхронизации как минимум двух территориально удаленных наземных хранителей времени спутниковой навигационной системы, например центральных синхронизаторов навигационной системы или стандартов частоты и времени. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности и точности синхронизации шкал времени территориально удаленных наземных хранителей времени. Система синхронизации шкал времени двух и более территориально удаленных наземных хранителей времени включает: - n≥2 территориально удаленных наземных хранителей времени, каждый из которых снабжен навигационными приемниками спутниковой навигационной системы с измерителем псевдодальности; - n средств выделения из принятого навигационного сигнала эфемеридной информации и экстраполяции ее на момент синхронных измерений псевдодальности; - n средств определения реальной дальности навигационного приемника каждого наземного хранителя времени до космического аппарата; - n средств вычитания из измеренной псевдодальности значения реальной дальности каждого навигационного приемника до космического аппарата; - n средств сравнения значения отклонения шкалы времени навигационного приемника каждого наземного хранителя времени от шкалы времени космического аппарата между собой; и - n блоков исходных данных координат навигационного приемника Xo, Yo, Zo, вводимых в n средства определения реальной дальности. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), а также в службе единого времени и частот. Устройство, реализующее предлагаемый способ синхронизации часов, содержит стандарт 1 частоты и времени, первый 2.1 и второй 2.2 гетеродины, генератор 3 псевдослучайного сигнала, переключатель 4, первый 5 и второй 13 смесители, усилитель 6 первой промежуточной частоты, первый 7 и второй 12 усилители мощности, дуплексер 8, приемопередающую антенну 9, первый 10, второй 15, третий 32, четвертый 33 и пятый 34 клипперы, первое 11, второе 16, третье 35, четвертое 36 и пятое 37 буферные запоминающие устройства, усилитель 14 второй промежуточной частоты, первый 17, второй 38, третий 39 и четвертый 40 измерители задержек и их производных, усилитель 18 первой суммарной частоты, усилитель 19 второй суммарной частоты, первый 20, второй 21, третий 28 и четвертый 29 амплитудные детекторы, первый 22, второй 23, третий 30 и четвертый 31 ключи. Технический результат заключается в расширении диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки второго гетеродина и одновременной дуплексной радиосвязи с несколькими наземными пунктами путем использования дополнительных каналов приема. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Предложен способ управления сигналом будильника в системе, содержащей первые внутренние часы, причем упомянутая система предназначена для взаимодействия с портативным проигрывателем, содержащим вторые внутренние часы и экран, причем способ содержит этапы. Вначале устанавливают время на упомянутых первых внутренних часах на время по упомянутым вторым внутренним часам. Далее выбирают определенное значение времени, отображаемое на упомянутом экране, сохраняют упомянутое определенное значение времени в упомянутой системе. Далее устанавливают время на упомянутых вторых внутренних часах на время по упомянутым первым внутренним часам, инициируют сигнал будильника в упомянутой системе, когда время на упомянутых первых внутренних часах достигнет упомянутого определенного значения времени. Также предложена система для управления сигналом будильника. Упомянутая система содержит первые внутренние часы, и упомянутая система предназначена для взаимодействия с портативным проигрывателем, содержащим вторые внутренние часы и экран. Упомянутая система дополнительно содержит средство для установки времени на упомянутых первых внутренних часах на время по упомянутым вторым внутренним часам, средство для выбора определенного значения времени, отображаемого на упомянутом экране, память для сохранения упомянутого определенного значения времени, средство для установки времени на упомянутых вторых внутренних часах на время по упомянутым первым внутренним часам, средство для инициирования сигнала будильника, когда время на упомянутых первых внутренних часах достигнет упомянутого определенного значения времени. Также предложен будильник, содержащий систему, упомянутую выше. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх