CN105812118B - 基于轨道交通的时间同步系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于轨道交通的时间同步系统及方法，该系统包括综合监控系统ISCS和工控机，综合监控系统与工控机通过以太网连接，工控机设有HMI模块、系统时钟和时间服务器，HMI模块用于读取PLC模块的数据，PLC模块用于采集IO模块的数据给HMI模块，HMI模块用于获取系统时钟的时间信保存于数据中，并将该数据发送给综合监控系统，综合监控系统用于向工控机发送时间同步命令，所述时间服务器用于获取综合监控系统发送的时间同步命令，并进行数据解析，获得时间信息，并控制系统时钟修改时间，将系统时钟的时间信息与综合监控系统的的时间信息同步。本发明过程实现简单，可操作性高，能完善其他软件功能、扩展性强。

Description

基于轨道交通的时间同步系统及方法
技术领域
本发明涉及轨道交通控制领域，特别是涉及一种基于轨道交通的时间同步系统及方法。
背景技术
目前轨道交通工控机上的HMI(人机界面软件)对外通信接口采用标准ModbusTCP/IP协议。ISCS(城市轨道交通综合监控系统)需要向HMI，索取站台各类信息如各种报表、报警信息等，HMI在保存报表、报警信息时需要有时间信息，而工控机的系统时钟的时间与ISCS时间不一致，导致报表、报警信息等不准确。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于轨道交通的时间同步系统及方法，本发明过程实现简单，可操作性高，能完善其他软件功能、扩展性强。
本发明的目的是这样实现的：一种基于轨道交通的时间同步系统，包括综合监控系统ISCS和工控机，所述综合监控系统与工控机通过以太网连接，所述工控机设有HMI模块、系统时钟和时间服务器，所述HMI模块用于读取PLC模块的数据，所述PLC模块用于采集IO模块的数据给HMI模块，所述HMI模块用于获取系统时钟的时间信保存于数据中，并将该数据发送给综合监控系统，所述综合监控系统用于向工控机发送时间同步命令，所述时间服务器用于获取综合监控系统发送的时间同步命令，并进行数据解析，获得时间信息，并控制系统时钟修改时间，将系统时钟的时间信息与综合监控系统的的时间信息同步。
所述HMI模块与PLC模块通过以太网连接。
所述PLC模块与IO模块通过以太网连接。
所述时间服务器设有以太网数据获取模块、数据解析模块、时间修改模块、事件保存模块。以太网数据获取模块将获取到的以太网数据信息传输给数据解析模块，解析后得到的数据位数据包头加上数据内容。数据包头在第8项中。信息内容包括数据发送、接收地址和端口，数据内容。数据内容为Modbus TCP/IP协议，Modbus TCP/IP数据内容为时间修改信息。时间修改模块提取时间修改信息修改系统时钟的时间。
一种基于轨道交通的时间同步方法，包括如下步骤：
1)在工控机上设置时间服务器，综合监控系统ISCS通过以太网发送时间同步命令给工控机。在其他程序编辑端生成时间服务器安装信息。将生成的安装信息安装到工控机上。
2)工控机的时间服务器实时监控以太网，获取以太网数据，并判断获取的数据是否为Modbus TCP/IP数据帧；
21)若获取的数据是Modbus TCP/IP数据帧，则解析该Modbus TCP/IP数据帧，并判断该Modbus TCP/IP数据帧是否包含时间校对命令，若该Modbus TCP/IP数据帧包含时间校对命令，则取出该Modbus TCP/IP数据帧的时间校对命令并保存到缓冲区中，将缓冲区的时间校对命令转换成时间格式，获取综合监控系统ISCS发送的校对时间以及时间服务器处理数据所用的时间，将综合监控系统ISCS发送的校对时间与时间服务器处理数据所用的时间之和作为最终修改时间，将最终修改时间写入工控机的系统时钟；若该Modbus TCP/IP数据帧不包含时间校对命令，则返回步骤2)；保存事件信息。保存事件信息则是将各类时间，数据帧信息保存到文件中。
时间校对命令是通过指定协议数据帧从ISCS发送到工控机的HMI上。在指定的协议中，时间校对命令是通过写入多个寄存器指令。起始地址是从0x002f，长度为8个字节。如果写入多个寄存器命令包含0x002f以及后边的8个字节，则认为该数据包含时间校对命令。例如写入的地址为0x002e，长度为12个字节，则认为该数据包含有时间校对命令的。在Modbus TCP/IP协议中，十六进制0x10命令为写入多个寄存器命令，ISCS向工控机发送的数据是通过该命令的。
22)若获取的数据不是Modbus TCP/IP数据帧，则返回步骤2)。
所述综合监控系统ISCS发送的校对时间为综合监控系统ISCS发送时间同步命令时的时间，时间服务器处理数据所用的时间为准备修改时间的那一刻与以太网获取数据时的时间的差值。
判断获取的数据是否为Modbus TCP/IP数据帧是判断该数据帧是否符合ModbusTCP/IP协议。
由于采用了上述方案，工控机的HMI模块在保存报表、报警信息时会向系统时钟获取系统时间，而综合监控系统会在固定周期内向工控机发送时间同步命令，时间服务器获取综合监控系统发送的时钟同步命令将时钟同步到本地时间，使得HMI本地时间与ISCS时间同步，保证了数据的准确性。且本发明模块少，逻辑不复杂，实现过程简单，功能实现的能力强，可操作性高，能完善其他软件功能、扩展性强。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的基于轨道交通的时间同步系统的原理框图；
图2为本发明的总体流程图；
图3为获取以太网数据的方法流程图；
图4提取Modbus TCP/IP数据帧的方法流程图；
图5为时间修改流程图。
具体实施方式
参见图1，一种基于轨道交通的时间同步系统，包括综合监控系统ISCS和工控机，所述综合监控系统与工控机通过以太网连接，所述工控机设有HMI模块、系统时钟和时间服务器，所述HMI模块用于读取PLC模块的数据，所述PLC模块用于采集IO模块的数据给HMI模块，所述HMI模块与PLC模块通过以太网连接。所述PLC模块与IO模块通过以太网连接。所述HMI模块用于获取系统时钟的时间信保存于数据中，并将该数据发送给综合监控系统，所述综合监控系统用于向工控机发送时间同步命令，所述时间服务器用于获取综合监控系统发送的时间同步命令，并进行数据解析，获得时间信息，并控制系统时钟修改时间，将系统时钟的时间信息与综合监控系统的的时间信息同步。工控机的HMI在保存报表、报警信息时会向系统时钟获取系统时间。综合监控系统会在固定周期内向工控机发送时间同步命令。时间服务器获取综合监控系统发送的时钟同步命令将时钟同步到本地时间。ISCS跟工控机通信的协议类型为标准Modbus TCP/IP。
参见图1至图5，一种基于轨道交通的时间同步方法，包括如下步骤：
1)在工控机上设置时间服务器，综合监控系统ISCS通过以太网发送时间同步命令给工控机；
2)工控机的时间服务器实时监控以太网，获取以太网数据，并判断获取的数据是否为Modbus TCP/IP数据帧。判断获取的数据是否为Modbus TCP/IP数据帧是判断该数据帧是否符合Modbus TCP/IP协议。
21)若获取的数据是Modbus TCP/IP数据帧，则解析该Modbus TCP/IP数据帧，并判断该Modbus TCP/IP数据帧是否包含时间校对命令，若该Modbus TCP/IP数据帧包含时间校对命令，则取出该Modbus TCP/IP数据帧的时间校对命令并保存到缓冲区中，将缓冲区的时间校对命令转换成时间格式，获取综合监控系统ISCS发送的校对时间以及时间服务器处理数据所用的时间，将综合监控系统ISCS发送的校对时间与时间服务器处理数据所用的时间之和作为最终修改时间，将最终修改时间写入工控机的系统时钟；若该Modbus TCP/IP数据帧不包含时间校对命令，则返回步骤2。保存事件信息。保存事件信息则是将各类时间，数据帧信息保存到文件中。
时间校对命令是通过指定协议数据帧从ISCS发送到工控机的HMI上。在指定的协议中，时间校对命令是通过写入多个寄存器指令。起始地址是从0x002f，长度为8个字节。如果写入多个寄存器命令包含0x002f以及后边的8个字节，则认为该数据包含时间校对命令。例如写入的地址为0x002e，长度为12个字节，则认为该数据包含有时间校对命令的。在Modbus TCP/IP协议中，十六进制0x10命令为写入多个寄存器命令，ISCS向工控机发送的数据是通过该命令的。
将缓冲区的数据转换成的时间格式如表1所示。
表1
22)若获取的数据不是Modbus TCP/IP数据帧，则返回步骤2)。
所述综合监控系统ISCS发送的校对时间为综合监控系统ISCS发送时间同步命令时的时间(ISCS时间)，时间服务器处理数据的时间段为准备修改时间的那一刻(系统时钟时间)与以太网获取数据时的时间(系统时钟时间)的差值，例如在时间为(2001/1/11:1:1.0)以太网获取数据，在时间为(2001/1/11:1:14.104)准备修改系统时钟时间，因此得出从接收数据到处理完数据的时间差为00:00:13.104，最终写入工控机的系统时钟为综合监控系统ISCS发送时间同步命令时的时间与时间差之和。系统时钟是指操纵系统时钟系统。
获取以太网数据方法为：向工控机系统申请以太网接口，并设置以太网接口属性，创建接收数据异步回调，等待接收数据，并解析收到的数据。以太网属性需要为：
1.接收所以以太网的数据
2.将以太网通信的数据复制出来
3.绑定本地地址的类型为IPV4
4.获取数据类型为国际协议
5.获取以太网的数据为完整的以太网数据包
6.允许获取已经绑定的地址、端口的数据。
如果不正确配置以太网接口，则无法监控到ISCS向工控机发送的数据。如果以太网属性设置不成功，则获取异常信息，获取异常信息之后，将异常事件保存。并提示以太网数据获取模块运行异常。
所述时间服务器设有以太网数据获取模块、数据解析模块、时间修改模块、事件保存模块。以太网数据获取模块将获取到的以太网数据信息传输给数据解析模块，解析后得到的数据位数据包头加上数据内容。数据包头在第8项中。信息内容包括数据发送、接收地址和端口，数据内容。数据内容为Modbus TCP/IP协议，Modbus TCP/IP数据内容为时间修改信息。时间修改模块提取时间修改信息修改系统时钟的时间。
本发明过程实现简单，可操作性高，能完善其他软件功能、扩展性强。
本发明不仅仅局限于上述实施例，在不背离本发明技术方案原则精神的情况下进行些许改动的技术方案，应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于轨道交通的时间同步系统，其特征在于：包括综合监控系统ISCS、工控机，所述综合监控系统与工控机通过以太网连接，所述工控机设有HMI模块、系统时钟和时间服务器，所述HMI模块用于读取PLC模块的数据，所述PLC模块用于采集IO模块的数据给HMI模块，所述HMI模块用于获取系统时钟的时间信息保存于数据中，并将该数据发送给综合监控系统，所述综合监控系统用于向工控机发送时间校对命令，所述时间服务器用于获取综合监控系统发送的时间校对命令，并进行数据解析，获得时间信息，并控制系统时钟修改时间，将系统时钟的时间信息与综合监控系统的时间信息同步；采用上述时间同步系统进行时间同步的方法步骤包括：
1)在工控机上设置时间服务器，综合监控系统ISCS通过以太网发送时间校对命令给工控机；
2)工控机的时间服务器实时监控以太网，获取以太网数据，并判断获取的数据是否为Modbus TCP/IP数据帧；
21)若获取的数据是Modbus TCP/IP数据帧，则解析该Modbus TCP/IP数据帧，并判断该Modbus TCP/IP数据帧是否包含时间校对命令，若该Modbus TCP/IP数据帧包含时间校对命令，则取出该Modbus TCP/IP数据帧的时间校对命令并保存到缓冲区中，将缓冲区的时间校对命令转换成时间格式，获取综合监控系统ISCS发送的校对时间以及时间服务器处理数据所用的时间，综合监控系统ISCS发送的校对时间为综合监控系统ISCS发送时间校对命令时的时间，时间服务器处理数据所用的时间为准备修改时间的那一刻与以太网获取数据时的时间的差值，将综合监控系统ISCS发送的校对时间与时间服务器处理数据所用的时间之和作为最终修改时间，将最终修改时间写入工控机的系统时钟；若该Modbus TCP/IP数据帧不包含时间校对命令，则返回步骤2)；
22)若获取的数据不是Modbus TCP/IP数据帧，则返回步骤2)。
2.根据权利要求1所述的基于轨道交通的时间同步系统，其特征在于：所述HMI模块与PLC模块通过以太网连接。
3.根据权利要求1所述的基于轨道交通的时间同步系统，其特征在于：所述PLC模块与IO模块通过以太网连接。
4.一种基于轨道交通的时间同步方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在工控机上设置时间服务器，综合监控系统ISCS通过以太网发送时间校对命令给工控机；
2)工控机的时间服务器实时监控以太网，获取以太网数据，并判断获取的数据是否为Modbus TCP/IP数据帧；
21)若获取的数据是Modbus TCP/IP数据帧，则解析该Modbus TCP/IP数据帧，并判断该Modbus TCP/IP数据帧是否包含时间校对命令，若该Modbus TCP/IP数据帧包含时间校对命令，则取出该Modbus TCP/IP数据帧的时间校对命令并保存到缓冲区中，将缓冲区的时间校对命令转换成时间格式，获取综合监控系统ISCS发送的校对时间以及时间服务器处理数据所用的时间，综合监控系统ISCS发送的校对时间为综合监控系统ISCS发送时间校对命令时的时间，时间服务器处理数据所用的时间为准备修改时间的那一刻与以太网获取数据时的时间的差值，将综合监控系统ISCS发送的校对时间与时间服务器处理数据所用的时间之和作为最终修改时间，将最终修改时间写入工控机的系统时钟；若该Modbus TCP/IP数据帧不包含时间校对命令，则返回步骤2)；
22)若获取的数据不是Modbus TCP/IP数据帧，则返回步骤2)。
5.根据权利要求4所述的基于轨道交通的时间同步方法，其特征在于：判断获取的数据是否为Modbus TCP/IP数据帧是判断该数据帧是否符合Modbus TCP/IP协议。
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