一種核電站數位化儀控系統校時方法與流程
2023-09-22 20:06:31 3
本發明涉及數位化儀控系統技術領域，特別是指一種核電站數位化儀控系統校時方法。
背景技術：
核電站數位化儀控系統：是為了滿足核電站非安全級領域及保護系統中可使用非安全級平臺實現的領域的儀控需求。核電站數位化儀控系統將為核電站安全穩定運行生產過程中的各種性能參數監測分析、安全穩發、機組經濟運行、高效節能、機組核島和常規島功率監測、事故分析、故障錄波、瞬變分析、故障監測，為各種試驗數據分析等提供高可靠、高可用率的完整系統解決方案和系統平臺。
伺服器：主要用於進行數據集中處理、記錄、提供數據服務的高可靠計算機。
控制站：指Level1包含控制器、各種板卡、機籠機箱的所有設備。
目前，核電站控制系統的校時方案一般都是外部時鐘源對伺服器進行校時，然後伺服器通過NTP對控制站進行校時，由於完全使用網絡進行校時，受網絡帶寬、通訊流量等因素的影響較大，其控制站間的時鐘誤差在10毫秒左右，因此同樣的數字量變位信息，其站間的時標誤差在10毫秒左右。
站間的時標誤差大對控制站間數字量的變位時間先後順序產生影響，導致核電站操作人員無法分辨出哪一個數字量是先變化，哪一個數字量是後變化，這種先後順序的差異會使核電站操作人員對故障產生的原因產生誤判。
技術實現要素：
本發明的目的就是針對上述現有技術的狀況，提出了一種核電站數位化儀控系統校時方法，用以解決現有核電站控制系統只對伺服器進行校時，導致站間的時標誤差在10毫秒左右，不利於控制站在站間進行數字量變位順序的問題。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種核電站數位化儀控系統校時方法,外部時鐘源對核電站數位化儀控系統的伺服器和控制站分別進行校時,所述方法包括：
秒級校時：外部時鐘源對伺服器進行秒級校時；
毫秒級校時：外部時鐘源對控制站進行毫秒級校時；
時間合成：控制站的時鐘取所述秒級校時時鐘的分鐘及以上數據，取所述毫秒級校時時鐘的秒級和毫秒級數據合成控制站系統時間。
進一步地，所述秒級校時具體包括：外部時鐘源向伺服器提供秒級校時，時間信息精確到秒，包括「年月日時分秒」；
主伺服器和從伺服器同時部署校時服務端和校時客戶端，主伺服器的校時服務端響應校時客戶端請求，與外部時鐘源進行校時通訊，對本機進行校時後發送時鐘信號給控制站；
從伺服器的校時客戶端負責向主伺服器校時服務端請求時鐘信號，對本機進行校時。
進一步地,所述秒級校時的外部時鐘源為每整秒鐘發送一次秒級時鐘給主伺服器，校時服務端通過串口以100毫秒為周期進行秒級時鐘的讀取，當主伺服器時間與外部時鐘源時間相差≤100毫秒時主伺服器不進行校時，當主伺服器時間與外部時鐘源時間相差＞100毫秒時，校時服務端將本機時鐘校為同秒數，並將毫秒置零。
進一步地，所述毫秒級校時具體包括：外部時鐘源每整分鐘對所有的控制站發送毫秒脈衝，接收到所述毫秒脈衝後，控制站的計數器從0開始計數，收到中斷後加1，加到6萬後接收到下一次毫秒脈衝，然後將計數清0。
本發明的有益效果是：對於核電站數位化儀控系統時鐘採用伺服器和控制站分別校時的方式，在控制站中進行毫秒級脈衝記錄毫秒數，來達到控制站間時鐘誤差1毫秒以內的要求。為不同控制站間開關量變位信息的先後順序不超過1毫秒奠定了基礎，為核電站操作人員分辨開關量變位信息的先後順序提供了便利。
附圖說明
圖1為本發明一種核電站數位化儀控系統校時方法整體校時流程圖；
圖2為核電站數位化儀控系統結構圖；
圖3為伺服器校時所用的校時服務程序流程圖；
圖4為毫秒級校時外部時鐘脈衝的接線圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明一種核電站數位化儀控系統校時方法做進一步描述：該實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定的範圍。
如圖1、2所示，儀控系統包括操作員站、伺服器和控制站三部分，外部時鐘源不僅與伺服器相連，還與每一個控制站相連。儀控系統接收來自外部時鐘源的兩方面校時：伺服器校時和控制站校時。其中，伺服器主機周期讀取外部時鐘源時間，當本機系統時間與讀取到的時間相差大於100ms時，主伺服器按照讀取時間修改當前系統時間並在修改完系統時間後，將當前系統的秒級時間發送給控制站，另一方面控制站也接收外部時鐘源的脈衝信號，根據脈衝信號更新本控制站的毫秒計數。最終控制站將接收到伺服器的秒級時間和本控制站的毫秒計數合成系統時間。
所述方法具體包括：
秒級校時：外部時鐘源對伺服器進行秒級校時；
毫秒級校時：外部時鐘源對控制站進行毫秒級校時；
時間合成：控制站的時鐘取所述秒級校時時鐘的分鐘及以上數據，取所述毫秒級校時時鐘的秒級和毫秒級數據合成控制站系統時間。
所述秒級校時具體包括：外部時鐘源向主伺服器和從伺服器提供秒級校時，時間信息精確到秒，包括「年月日時分秒」；
主伺服器和從伺服器同時部署校時服務端和校時客戶端，主伺服器的校時服務端響應校時客戶端請求，與外部時鐘源進行校時通訊，對本機進行校時後發送時鐘信號給控制站；
從伺服器的校時客戶端負責向主伺服器校時服務端請求時鐘信號，對本機進行校時。
所述秒級校時的外部時鐘源為每整秒鐘發送一次秒級時鐘給主伺服器，校時服務端通過串口以100毫秒為周期進行秒級時鐘的讀取，當主伺服器時間與外部時鐘源時間相差≤100毫秒時主伺服器不進行校時，當主伺服器時間與外部時鐘源時間相差＞100毫秒時，校時服務端將本機時鐘校為同秒數，並將毫秒置零。
由於控制站取的是伺服器的分鐘以上時鐘，和控制站自己的秒級時鐘組合成系統的時鐘，因此伺服器時間與外部時鐘源時間相差不大於100毫秒不進行校時不會影響到系統整體的時鐘。
所述毫秒級校時具體包括：
控制站的主控板卡上設有晶振，其周期為40納秒，所述晶振的誤差為1分鐘400微秒，同時主控板卡上運行有實時的作業系統VxWorks，在VxWorks系統中創建一個優先級最高的高精度計數器任務，所述計數器任務通過中斷來執行，當晶振執行到25000次時產生一次中斷，外部時鐘源每整分鐘對所有的控制站發送毫秒脈衝(此脈衝信號消耗的時間接近0毫秒)，接收到這個毫秒脈衝後，計數器從0開始計數，收到中斷後加1，加到6萬左右接收到下一次毫秒脈衝，然後將計數清0，因此毫秒時間信息的計時能力能達到6萬毫秒(1分鐘)，同時任意兩個控制站其時鐘誤差在800微秒之內。由於核電站數位化儀控系統時鐘只需要精確到毫秒，因此任意兩個控制站其時鐘誤差為1毫秒。毫秒級校時外部時鐘脈衝的接線如圖4所示。
所述時間合成：
控制站的系統時間由主伺服器發送的秒級時間和控制站計數的毫秒級時間合成，控制站取秒級時間中的分鐘及以上時間，加上高精度計數器的秒和毫秒時間，形成控制站系統時間。
圖3是伺服器校時所用的校時服務程序流程圖,如圖中所描述的，外部時鐘源將時鐘信號發送至伺服器的串口緩衝區，校時服務程序創建定時器周期讀取串口緩衝區的時鐘數據，一旦發現本機時鐘與外部時鐘源時鐘相差超過100ms，即對本機進行校時，同時校時服務程序創建校時線程，周期性的將本機時間發送給控制站。
由於主伺服器發送的秒級時間在控制站中只使用到分鐘及以上時間，因此任意兩個控制站之間產生時鐘誤差的來源為控制站進行毫秒級校時所產生，因此核電儀控系統的誤差為1毫秒。