一种实现控制站间SOE分辨率低于1ms的方法与流程

本发明涉及核电数字化仪控系统技术领域，特别是指一种实现控制站间soe分辨率低于1ms的方法。

背景技术：

soe信号是一种记录信号变化后状态和信号变化时相对时刻的开关量信号，一般用于核电站全厂dcs系统或者核电站实验数据采集系统/试验仪表系统中，主要用于事故分析、电站运行期间位置标记和试验，soe设备用来长期监视需记录的核岛参数，或者监视和记录变量状态，用于分析试验结果和瞬态过程。

soe设备在经过长时间运行之后可能会出现通道失灵、漏记、错记等现象。比如，有时soe记录的异常事件顺序或间隔在逻辑上是明显错误的，那么在事故分析时就很难确定事故原因，无法正确判断首发事件点。

soe事件主要关心事件发生的先后顺序，即系统对事件序列之间相对时刻值的误差精度，一般分为两种典型情况：soe信号控制站内分辨率1ms，soe信号控制站间分辨率2ms。目前很多soe信号已经实现控制站内分辨率1ms，但要达到控制站间1ms的分辨率，在系统架构、硬件设计和软件算法上都需要有更高的要求，实现起来相对复杂和困难。

而核电站全厂dcs的soe分辨率更高；核电站整个系统的对时精度才能做的更好。

系统内部所有的soe设备都需要保持严格的计时同步，但soe设备本身以各自的晶振作为时间计数的基础，由于晶振自身的误差和各设备间的差异，不可避免的会出现soe设备间的时间计数的差异，要消除或者缩小soe设备之间的时间计数差异，就需要由同一个时钟源发送同步信号，一般有两种同步信号传输方式：一种是通过硬接线的形式对系统内所有soe设备发送同步信号；一种是通过通信报文的形式对系统内所有soe设备发送同步信号。

目前很多dcs系统内部的soe设备都是采用通信报文的形式对时同步信号，由于通信报文所需时间较长，且到达soe设备的时刻不一致或者soe设备处理对时同步信号的时刻不一致，导致对时的精确度不够。

而采用硬接线传输对时同步信号的系统，由于无法做到对不同控制站的soe设备对时，也会造成控制站间soe设备分辨率达不到1ms。同时soe设备本身在接到对时同步信号后，其最小计数周期做不到1ms以下，对时后的补偿算法设计不合理，这些综合因素造成的站间soe设备分辨率达不到1ms。

不论采用哪种计时同步信号传输方式，都需要soe设备基于同步信号，采用一定的算法对本身时间计数误差进行修正补偿，以达到控制站间低于1ms的分辨率。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述现有技术的状况，提出了一种实现控制站间soe分辨率低于1ms的方法，用以解决用硬接线传输对时同步信号的dcs系统由于无法做到对不同控制站的soe设备对时，以及补偿算法不合理造成的控制站间soe设备分辨率达不到1ms的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种实现控制站间soe分辨率低于1ms的方法，所述方法包括以下步骤：

s1、根据最大误差计算公式，设定soe设备的定时器的步长；

s2、对时时钟源周期性对控制站soe设备的定时器进行对时；

s3、如果定时器计时到时，soe设备进入定时服务程序，计算soe设备的时间计数值；

s4、根据soe设备的时间计数值和理论值比较得到soe设备时间偏差值，用均匀补偿算法计算下一个对时周期内的补偿间隔数，跳出对时服务程序；

s5、根据补偿间隔数对下一个对时周期进行补偿：如果定时器计时到时，soe设备进入定时服务程序，补偿间隔变量加1，根据补偿间隔变量判断本次是否需要进行时间补偿，补偿间隔变量计数到s4的补偿间隔数，就进行一次时间补偿，补偿间隔变量清零，否则本次不进行时间补偿。

进一步地，所述时钟源每隔1分钟对控制站soe设备的定时器进行对时。

进一步地，所述定时器的定时周期为0.5ms。

进一步地，所述soe设备的最大误差为：

进一步地，所述soe设备定时器的步长h≥40ns。

进一步地，所述soe设备1分钟内补偿完最大的理论误差为0.047ms。

本发明的有益效果是：

本发明在采用同一时钟源硬接线方式传输对时同步信号的情况下，只需要借助soe设备的定时器，合理利用均匀补偿算法，就可以将soe设备对时后的时间误差控制在合理的范围内，使dcs系统内soe控制站间分辨率达到1ms。

根据样品测试结果，未补偿前，1分钟内样品相对于校时器的误差是+208us——+216us，进行补偿后，1分钟内样品相对于校时器的误差是-24us——+16us，时间精度明显提高。

附图说明

图1为本发明一种实现控制站间soe分辨率低于1ms的方法的soe设备所在系统的平台架构图；

图2为本发明一种实现控制站间soe分辨率低于1ms的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种实现控制站间soe分辨率低于1ms的方法做进一步描述：该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，为本发明所述的一种实现控制站间soe分辨率低于1ms的方法的soe设备所在系统的平台架构图，时钟源的校时器通过硬接线的方式对系统内所有控制站的soe设备发送对时同步信号，所述时钟源每隔1分钟通过校时器对控制站soe设备的定时器进行对时，所述soe设备的定时器的定时周期为0.5ms。

soe设备接收到对时同步信号后采用均匀补偿算法对soe设备的计数进行补偿，以达到站内和站间soe分辨率低于1ms。

参见图2，所述的一种实现控制站间soe分辨率低于1ms的方法，所述方法包括以下步骤：

s1：根据最大误差计算公式，设定soe设备的定时器的步长；

s2：时钟源每隔1分钟通过校时器对控制站soe设备的定时器进行对时，所述soe设备的定时器的定时周期为0.5ms；

s3:如果定时器计时到时，soe设备进入定时服务程序，计算soe设备的时间计数值；

s4：根据soe设备的时间计数值和理论值比较得到时间差值，利用均匀补偿算法计算下一个对时周期内的补偿间隔数，跳出对时服务程序。

s5：根据补偿间隔数对下一个对时周期进行补偿：如果定时器计时到时，soe设备进入定时服务程序，补偿间隔变量加1，根据补偿间隔变量判断本次是否需要进行时间补偿，补偿间隔变量计数到s4的补偿间隔数，就进行一次时间补偿，补偿间隔变量清零，否则本次不进行时间补偿。

所述soe设备的定时器的定时周期为0.5ms，即0.5ms一个计数。

所述soe设备的时间计数值，即soe设备本身的时间计数，是用来与校时器进行对比，计算soe设备的时间与校时器时间差值用的，用于计算soe设备时间与标准校时器时间的偏差。

所述补偿间隔数，即要间隔多久才能进行一次时间补偿。

所述补偿周期是指校时器对soe设备校时时，soe设备根据自身时间与校时器时间的偏差，计算出需要间隔多少个0.5ms计时周期才做一次时间补偿，然后在后续的1分钟内，soe设备每到0.5ms，补偿间隔变量加1，直到补偿间隔变量达到上述校时时计算的间隔数值。

soe设备的时间计数值是soe设备自身维护的一个变量值，每0.5ms计时到时，该变量值加1。

120000即1分钟/0.5ms，如果soe设备的时间计数值计到120000，就表示soe设备时间计到1分钟。

soe设备的时间理论计数值n/h，

soe设备的时间计数值y，

soe设备的时间计数值与理论值的差值b；

补偿间隔数l＝m/b；

最大误差计算公式：

g：经过补偿后的最大误差，即时间补偿后，soe设备自身时间与校时器时间之间的差值；

h：时间补偿步长，最小为40ns；

l：多少次中断后补偿一个h，表示为l＝z+x，z为整数，x为小数，当x为零时，l＝z；

e：实际补偿值(舍去l的小数后补偿的值)与f之间的误差；

m：120000，1分钟产生0.5ms定时中断的次数；

n：对时的时间周期；

f:计算后得出由于时间补偿步长所产生的误差；

按照上述方案理论推导出来的结果为所述soe设备1分钟内补偿完最大的理论误差为0.047ms。

soe设备定时器的h时间补偿步长设定为4us，1分钟对时信号到来时，soe设备的时间理论计数值应该是1500000(60s/4us)；

补偿前，测试16分钟内，测试样品在对时信号到来时，soe设备的时间计数值与理论值1500000的差值在52—54，即soe设备的时间与校时器的时间相差208us—216us。

增加补偿算法后，测试16分钟内的对时精度，补偿计算验证过程如下：

1)对时信号到来时，计算soe设备的时间计数值y，计算y与理论值1500000的差值b，即soe设备在后续的1分钟内需要补偿的次数作为后续1分钟的补偿依据；计算soe设备间隔多少个0.5ms中断补偿一次，即120000/b；

2)样品测试结果，第一个对时信号到来时，soe设备的时间计数值与理论值1500000的差值是52，soe设备需要间隔2307(即120000/52)个0.5ms中断补偿一次；

3)在后续的1分钟内，每个0.5ms中断到来时，先判断0.5ms中断的个数，如果达到2307，就补偿一次，直到第二个对时信号到来；

4)经过补偿算法后，15分钟内，每分钟soe设备的时间计数与理论值相差的数值为3，-5,3，-4,3，-6,3，-5,3，-7,4，-1,3，-5,4，即每分钟soe设备的时间与校时器的时间误差分别为12us，-20us，12us，-16us，-24us，12us，-20us，12us，-28us，16us，-4us，12us，-20us，16us；单个理论最大误差计算得出；

5)这样，站间soe设备之间相对的时间误差为单个soe设备与校时器之间误差的两倍，根据以上的测试计算，站间soe设备之间的时间误差最大为56us，完全能够满足1ms的分辨率。

本发明通过硬接线的方式，由同一时钟源向所有控制站传输对时同步信号，所有soe设备均以该同步信号为基础进行自身时间偏差的补偿。soe设备以0.5ms的计数周期进行计时，通过均匀补偿原理，合理的调整补偿次数和补偿步长，使得所有soe设备补偿后的精度均远小于0.5ms，以达到控制站内和控制站间1ms的分辨率。