一种基于CAN总线的时钟同步系统、方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于CAN总线的时钟同步系统、方法和装置，包括控制器、IO通讯模块和多个SOE模块，其中IO通讯模块通过以太网与控制器连接，各SOE模块均通过多条CAN总线与IO通讯模块连接；IO通讯模块被配置为周期性查询各CAN总线是否存在空闲，若无空闲CAN总线则等待下一周期，否则根据当前IO通讯模块的绝对时间生成时钟同步数据帧，并向选定的空闲CAN总线发送所述时钟同步数据帧；SOE模块被配置为根据接收的时钟同步数据帧解析得到校准时间，对校准时间有效性进行判断并在校准时间被判断为有效时更新所述SOE模块的时钟。本发明专利技术通过相邻同步偏差的比对，滤除了非法的时钟同步信号，使得SOE模块总是同步正确的时钟。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CAN总线的时钟同步系统、方法和装置
本专利技术涉及工业自动化控制领域，尤其涉及一种基于CAN总线的时钟同步系统、方法和装置。
技术介绍
在工业自动化领域，时钟同步是自动化控制系统中进行数据交换和任务调度的关键技术之一，时钟同步技术可以提供某一事件发生时间上的先后顺序，以保证控制节点在执行发送和接受消息、控制、事故记录等动作时的时间逻辑上的准确性。例如控制器中包含用于记录现场开关设备动作先后顺序的SOE模块，为了使控制器内各SOE模块记录的开关动作事件具有可比性，需要对控制器内的SOE模块实现毫秒级的时钟同步。现有技术中典型的技术实现路径，首先利用统一的时钟源，内含NTP校时服务和秒脉冲同步信号，对DCS控制站中的控制器进行时钟同步，再由控制器通过专门的校时网络对各SOE模块进行精准时钟同步。专门的校时网络，如RS485网络由于仅供时钟同步使用，无其它通讯数据干扰，可实现毫秒级同步精度。然而，在DCS控制站常规的通讯总线之余，额外增加校时总线，无疑会增加工程施工、使用维护等方面的复杂性，同时也会增加故障点，降低系统的可靠性。显然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CAN总线的时钟同步系统，其特征在于，包括控制器、IO通讯模块和多个SOE模块，其中IO通讯模块通过以太网与控制器连接，各SOE模块均通过多条CAN总线与IO通讯模块连接；/n所述IO通讯模块被配置为周期性查询各CAN总线是否存在空闲，若无空闲CAN总线则等待下一周期，否则根据当前IO通讯模块的绝对时间生成时钟同步数据帧，并向选定的空闲CAN总线发送所述时钟同步数据帧；/n所述SOE模块被配置为根据接收的时钟同步数据帧解析得到校准时间，对校准时间有效性进行判断并在校准时间被判断为有效时更新所述SOE模块的时钟。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于CAN总线的时钟同步系统，其特征在于，包括控制器、IO通讯模块和多个SOE模块，其中IO通讯模块通过以太网与控制器连接，各SOE模块均通过多条CAN总线与IO通讯模块连接；
所述IO通讯模块被配置为周期性查询各CAN总线是否存在空闲，若无空闲CAN总线则等待下一周期，否则根据当前IO通讯模块的绝对时间生成时钟同步数据帧，并向选定的空闲CAN总线发送所述时钟同步数据帧；
所述SOE模块被配置为根据接收的时钟同步数据帧解析得到校准时间，对校准时间有效性进行判断并在校准时间被判断为有效时更新所述SOE模块的时钟。


2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的时钟同步系统，其特征在于：
所述SOE模块具体被配置为根据接收的时钟同步数据帧解析得到校准时间tA，根据CAN总线的时钟周期对接收到的时钟同步数据帧进行校准并获得校准时间tB，并计算获取周期偏差ΔT，当本周期偏差ΔT小于第一阈值时，继续等待获取下一时钟同步数据帧的周期偏差，并在两周期偏差连续小于第一阈值后更新SOE模块的时钟；
其中ΔT＝Δt1-Δt0，Δt1为校准后绝对时间tB与SOE模块自身维护的绝对时间之间的偏差，Δt0为上一周期的校准后绝对时间与SOE模块自身维护的绝对时间之间的偏差，校准时间tB＝tA+(M+P)*F，M为CAN总线时钟同步数据帧辅助信息位大小，P为CAN总线时钟同步数据帧数据位大小，F为数据传输时钟周期。


3.根据权利要求2所述的基于CAN总线的时钟同步系统，其特征在于：
所述IO通讯模块被配置为周期性查询各CAN总线是否存在空闲，如果存在空闲CAN总线，则获取当前IO通讯模块的经控制器和秒脉冲校准后的0.1ms或更高分辨率的绝对时间，通过获取绝对时间生成时钟同步数据帧后发送至选定的空闲CAN总线，并清空时钟同步标志。


4.根据权利要求3所述的基于CAN总线的时钟同步系统，其特征在于：所述IO通讯模块被配置为根据接收到的秒脉冲信号对自身绝对时间进行校准，判断绝对时间中的秒以下值是否大于阈值，若不大于阈值则将秒以下的值清零，否则递增一秒后获得取整后的时间作为校准的绝对时间。


5.根据权利要求4所述的基于CAN总线的时钟同步系统，其特征在于：所述IO通讯模块被配置为将生成的时钟同步数据帧的地址位设置为最低。


6.根据权利要求5所述的基于CAN总线的时钟同步系统，其特征在于：还包括授时服务器和时钟服务器，所述授时服务器包括主授时模块和秒脉冲模块，多个控制器通过以太网分别与主授时模块和时钟服务器连接并通过总线与秒脉冲模块连接，其中各控制器具有唯一的站号；
所述控制器被配置为通过总线监听秒脉冲模块或其它控制器发送的秒脉冲信号并计算秒脉冲超时时间，当所述秒脉冲超时时间超过本控制器的最大超时时间Tmax时，向总线发出秒脉冲源启动信号并切换为第一工作状态；并在监听到其它控制器发送的秒脉冲源启动信号或秒脉冲模块发送的秒脉冲信号后，将第一工作状态切换至第二工作状态；其中最大超时时间Tmax＝Tmi...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华军，陈树立，温宜明，
申请(专利权)人：杭州康吉森自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33