CN113110369B - 一种层级控制系统时间同步方法及通讯系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种层级控制系统时间同步方法及通讯系统，至少包括第一层控制单元和若干个第二层控制单元，第一层控制单元与第二层控制单元通讯连接，时间同步方法包括：第一层控制单元以预设的下发周期循环下发第一同步触发包至第二层控制单元；当第二层控制单元接收第一同步触发包，第二层控制单元形成第一同步反馈包并上传至第一层控制单元，其中，第一同步反馈包包括第二层控制单元记录接收第一同步触发包时刻的时间信息，位于上层的第一层控制单元根据反馈的时间信息记录判断，及时检查时间偏差，便于相邻上下层级之间及时反馈并调整，使得控制系统整体运行稳定。

Description

一种层级控制系统时间同步方法及通讯系统

技术领域

本发明涉及电力电子控制技术领域，特别涉及一种层级控制系统时间同步方法及通讯系统。

背景技术

随着电力电子技术领域的不断发展，电力控制系统的架构也越来越复杂，控制层级越来越多，各层级之间的同步设计成为系统设计的重中之重。若各个层级之间同步出现偏差，会导致系统控制信号的不稳定，进而引起系统运行控制出现问题。

目前，多层级控制系统大多采用自上而下的同步方式，即以接收到上级控制单元下发数据的时刻为基准点，再由自身产生时基，进而往下进行同步。使用该同步方式，下层控制单元完全为被动同步，且上层控制单元无法实时监测下层的同步状态，下层控制单元同步出现异常时，上层控制单元无法及时产生告警，可能会导致系统出现更严重问题；此外，由于各层级控制单元所使用晶振存在偏差，也会导致时钟信号出现偏移，随着同步误差累积，也可能会引起系统控制不稳定问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种层级控制系统时间同步方法及通讯系统，上下层级控制系统之间通过对时间信息的记录判断，检查时间偏差，便于上下层级之间及时反馈并调整。

根据本发明的第一方面实施例的一种层级控制系统时间同步方法，至少包括第一层控制单元和若干个第二层控制单元，所述第一层控制单元与所述第二层控制单元通讯连接，时间同步方法包括：所述第一层控制单元以预设的下发周期循环下发第一同步触发包至所述第二层控制单元；当所述第二层控制单元接收所述第一同步触发包，所述第二层控制单元形成第一同步反馈包并上传至所述第一层控制单元，其中，所述第一同步反馈包包括所述第二层控制单元记录接收所述第一同步触发包时刻的时间信息。

根据本发明实施例的一种层级控制系统时间同步方法，至少具有如下有益效果：

本发明层级控制系统时间同步方法，由位于上层的第一层控制单元按预设的下发周期给位于下层的各个第二层控制单元下发第一同步触发包，第二层控制单元记录接收所述第一同步触发包时刻的时间信息形成第一同步反馈包，并上传至所述第一层控制单元，位于上层的第一层控制单元根据反馈的时间信息记录判断，及时检查时间偏差，便于相邻上下层级之间及时反馈并调整。

根据本发明的一些实施例，还包括若干个第三层控制单元，所述第二层控制单元与至少一个所述第三层控制单元通讯连接，时间同步方法还包括：

当所述第二层控制单元接收所述第一同步触发包，所述第二层控制单元形成第二同步触发包并下发至所述第三层控制单元；

当所述第三层控制单元接收所述第二同步触发包，所述第三层控制单元形成第二同步反馈包并上传至所述第二层控制单元，其中，所述第二同步反馈包包括所述第三层控制单元记录接收所述第二同步触发包时刻的时间信息。

根据本发明的一些实施例，所述第一同步反馈包还包括所述第二层控制单元接收所述第一同步触发包的累计次数信息，所述第一层控制单元接收第一同步反馈包，根据相邻的两次接收的第一同步反馈包中的累计次数信息判断是否丢包。

根据本发明的一些实施例，所述第一同步触发包还包括所述第一层控制单元下发所述第一同步触发包的累计次数信息，所述第二层控制单元接收第一同步触发包，根据相邻的两次接收的第一同步触发包中的累计次数信息判断是否丢包

根据本发明的一些实施例，所述时间信息为所述第二层控制单元接收到相邻的两次所述第一同步触发包的间隔时长。

根据本发明的一些实施例，所述第二层控制单元对时间计数，每次接收到所述第一同步触发包，所述第二层控制单元记录当前时间计数数值以得出所述间隔时长并且对时间计数清零。

根据本发明的一些实施例，所述第一层控制单元接收第一同步反馈包，将所述间隔时长与所述下发周期对比以得出偏差信息，所述第一层控制单元与所述第二层控制单元根据偏差信息进行时间同步调整。

根据本发明的一些实施例，所述第一同步触发包包括至少两个不同的同步触发验证标志，所述第二层控制单元接收所述第一同步触发包，对各个所述同步触发验证标志校验，并且在校验成功后形成所述第一同步反馈包并上传至所述第一层控制单元。

根据本发明第二方面实施例的通讯系统，至少包括第一层控制单元和若干个第二层控制单元；所述第一层控制单元包括第一控制模块以及与所述第一控制模块连接的第一计时模块；所述第二层控制单元包括第二控制模块以及与所述第二控制模块连接的第二计时模块，所述第一控制模块与所述第二控制模块通讯连接；其中，第一计时模块产生预设的下发周期，第一控制模块根据下发周期循环下发第一同步触发包至所述第二控制模块，当所述第二控制模块接收所述第一同步触发包，所述第二计时模块根据接收所述第一同步触发包时刻得到时间信息，所述第二控制模块获取时间信息以形成第一同步反馈包并将所述第一同步反馈包上传至所述第一控制模块。

根据本发明实施例的通讯系统，至少具有如下有益效果：

本实用新型通讯系统，上下层的第一层控制单元和第二层控制单元按预设的下发周期进行时间信息的反馈记录，及时检查时间偏差，便于相邻上下层级之间及时反馈并调整，使得控制系统整体运行稳定。

根据本发明的一些实施例，所述第二层控制单元还包括与所述第二控制模块连接的计数寄存模块，所述计数寄存模块记录所述第二控制模块接收所述第一同步触发包的累计次数信息，所述第二控制模块获取累计次数信息形成所述第一同步反馈包。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明通讯系统其中一种实施例的结构框图；

图2为本发明通讯系统其中一种实施例的局部结构框图；

图3为本发明时间同步方法其中一种实施例的流程图；

图4为第一层控制单元数据发送与接收过程的时序控制图；

图5为第二层控制单元数据发送与接收过程的时序控制图。

附图标记：

第一层控制单元100、第一控制模块110、第一计时模块120、第二层控制单元200、第二控制模块210、第二计时模块220、计数寄存模块230、第三层控制单元300。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1－5所示，根据本发明的第一方面实施例的一种层级控制系统时间同步方法，至少包括第一层控制单元100和若干个第二层控制单元200，第一层控制单元100与第二层控制单元200通讯连接，时间同步方法包括：第一层控制单元100以预设的下发周期循环下发第一同步触发包至第二层控制单元200；当第二层控制单元200接收第一同步触发包，第二层控制单元200形成第一同步反馈包并上传至第一层控制单元100，其中，第一同步反馈包包括第二层控制单元200记录接收第一同步触发包时刻的时间信息。

需要说明的是，如图1所示，层级控制系统一般为树形通讯系统，有多个控制层级，每个控制层级中有多个控制单元，例如，控制层级1到控制层级m，每个控制层级包含多个控制单元，每个上层的控制单元可连接n(n≥1)个下层的控制单元，并且一般下层的控制单元只与一个上层的控制单元连接；整个控制系统的通讯系统采用自上而下的同步方式，例如，同步基准由控制层级1中的控制单元1－1(第一层控制单元100)产生，下层的控制单元(第二层控制单元200)由与其连接的上层控制单元进行同步，依次往下，同步方式采用下发同步包的方式。

本发明层级控制系统时间同步方法，由位于上层的第一层控制单元100按预设的下发周期给位于下层的各个第二层控制单元200下发第一同步触发包，第二层控制单元200记录接收第一同步触发包时刻的时间信息形成第一同步反馈包，并上传至第一层控制单元100，位于上层的第一层控制单元100根据反馈的时间信息记录判断，及时检查时间偏差，便于相邻上下层级之间及时反馈并调整。

在本发明的一些实施例中，还包括若干个第三层控制单元300甚至第四层控制单元，第二层控制单元200与至少一个第三层控制单元300通讯连接，时间同步方法还包括：

当第二层控制单元200接收第一同步触发包，第二层控制单元200形成第二同步触发包并下发至第三层控制单元300；

当第三层控制单元300接收第二同步触发包，第三层控制单元300形成第二同步反馈包并上传至第二层控制单元200，其中，第二同步反馈包包括第三层控制单元300记录接收第二同步触发包时刻的时间信息。

需要说明的是，同样地，第二层控制单元200可以与多个第三层控制单元300通讯连接，在第二层控制单元200接收第一同步触发包时，受到第一同步触发包的触发，也会自动开始与第三控制单元时间时间同步处理，第三层控制单元300在接收第二同步触发包后，也会记录时间信息反馈给第二层控制单元200。

进一步地，当还具有第四层控制单元时，第三层控制单元300受到第二同步触发包的触发，也会自动开始与第四控制单元时间时间同步处理。

其中，在本发明的一些实施例中，以第一层控制系统与第二层控制系统为例，时间信息可以是第二层控制单元200记录接收第一同步触发包的时刻信息，第二层控制单元200自身系统运行时进行计时，当第二层控制单元200接收到第一同步触发包时，此时刻为3min20ms，则将此时刻进行反馈，而下一次接收到第一同步触发包为3min22ms，则第一层控制单元100则可以得知第二层控制单元200两次接收第一同步触发包并进行处理反馈的时间间隔为2ms，从而进行时间的同步校正。

在本发明的一些实施例中，时间信息还可以为第二层控制单元200接收到相邻的两次第一同步触发包的间隔时长。

具体地，第二层控制单元200对时间计数，每次接收到第一同步触发包，第二层控制单元200记录当前时间计数数值以得出间隔时长并且对时间计数清零，从而通过计数清零操作以及记录当前时间计数数值来得出间隔时长。

即第二层控制单元200从0开始对时间计数，一直到500ms时接收到第一同步触发包，则记录500ms反馈，并对时间计数清零，第二层控制单元200再次从0开始对时间计数。

在本发明的一些实施例中，如图4、5所示，第一层控制单元100接收第一同步反馈包，将间隔时长与下发周期对比以得出偏差信息，第一层控制单元100与第二层控制单元200根据偏差信息进行时间同步调整。

其中，下发周期可以人为进行设定，例如，下发周期为500ms，第一层控制单元100将第一同步触发包以500ms的下发周期循环向第二层控制单元200下发，若第二层控制单元200与第一层控制单元100时间同步，由第二层控制单元200反馈的其接收到相邻的两次第一同步触发包的间隔时长应该与下发周期相等，因此，通过将间隔时长与下发周期对比以得出偏差信息，利用偏差信息即可被第一层控制单元100与第二层控制单元200用于时间同步调整。

在本发明的一些实施例中，第一同步反馈包还包括第二层控制单元200接收第一同步触发包的累计次数信息，第二层控制单元200每次接收到第一同步触发包，均可以在上一次的累计次数信息上+1，而后再反馈到第一层控制单元100中。

在本发明的一些实施例中，第一层控制单元100接收第一同步反馈包，根据相邻的两次接收的第一同步反馈包中的累计次数信息判断是否丢包。

例如，第一层控制单元100在接收某一第一同步反馈包中的累计次数为3，在下一次接收第一同步反馈包中中的累计次数为5，则证明出现丢包，相应地，此时反馈的用于时间同步的时间信息则不具有应用价值。

同理，第一同步触发包还包括第一层控制单元下发第一同步触发包的累计次数信息，第二层控制单元接收第一同步触发包，根据相邻的两次接收的第一同步触发包中的累计次数信息判断是否丢包

在第一同步触发包或者第二同步触发包中也可以设置有生成并下发第一同步触发包或者第二同步触发包的累计次数信息，下层的第二层控制单元或者第三层控制单元能够根据累计次数信息判断是否丢包。

在本发明的一些实施例中，第一同步触发包包括至少两个不同的同步触发验证标志，第二层控制单元200接收第一同步触发包，对各个同步触发验证标志校验，并且在校验成功后形成第一同步反馈包并上传至第一层控制单元100。

例如，第一同步触发包中有两个同步触发验证标志，分别为同步包标识1：16’h5a5a和数据包标识2：16’ha5a5，第二层控制单元200对两个同步触发验证标志进行校验，从而识别出为第一同步触发包，具体地，此校验方法也适用于第一同步反馈包、第二同步反馈包、第二同步触发包等，而第三层控制单元300在接收到第二同步触发包的处理与第二层控制单元200在接收到第一同步触发包的处理可以基本一致，第二层控制单元200在接收到第二同步反馈包的处理与第一层控制单元100在接收到第一同步反馈包的处理可以基本一致。

具体地，第一同步反馈包的数据结构可以如表1所示：

表1

根据本发明第二方面实施例的通讯系统，如图1、2所示，至少包括第一层控制单元100和若干个第二层控制单元200；第一层控制单元100包括第一控制模块110以及与第一控制模块110连接的第一计时模块120；第二层控制单元200包括第二控制模块210以及与第二控制模块210连接的第二计时模块220，第一控制模块110与第二控制模块210通讯连接；其中，第一计时模块120产生预设的下发周期，第一控制模块110根据下发周期循环下发第一同步触发包至第二控制模块210，当第二控制模块210接收第一同步触发包，第二计时模块220根据接收第一同步触发包时刻得到时间信息，第二控制模块210获取时间信息以形成第一同步反馈包并将第一同步反馈包上传至第一控制模块110。

其中，第一计时模块120和第二计时模块220可以为时间计数器，时间计数器产生时间信号，并且在受到触发后锁存，将信号进行反馈并利用，本实用新型通讯系统，上下层的第一层控制单元100和第二层控制单元200按预设的下发周期进行时间信息的反馈记录，及时检查时间偏差，便于上下层级之间及时反馈并调整，使得控制系统整体运行稳定。

在本发明的一些实施例中，第二层控制单元200还包括与第二控制模块210连接的计数寄存模块230，计数寄存模块230记录第二控制模块210接收第一同步触发包的累计次数信息，第二控制模块210获取累计次数信息形成第一同步反馈包。

计数寄存模块230可以是心跳寄存器，收到触发，则在累计次数信息上+1并寄存，将信号进行反馈并利用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种层级控制系统时间同步方法，至少包括第一层控制单元和若干个第二层控制单元，所述第一层控制单元与所述第二层控制单元通讯连接，其特征在于，时间同步方法包括：

所述第一层控制单元以预设的下发周期循环下发第一同步触发包至所述第二层控制单元；

当所述第二层控制单元接收所述第一同步触发包，所述第二层控制单元形成第一同步反馈包并上传至所述第一层控制单元，其中，所述第一同步反馈包包括所述第二层控制单元记录接收所述第一同步触发包时刻的时间信息；

所述时间信息为所述第二层控制单元接收到相邻的两次所述第一同步触发包的间隔时长；

所述第一层控制单元接收第一同步反馈包，将所述间隔时长与所述下发周期对比以得出偏差信息，所述第一层控制单元与所述第二层控制单元根据偏差信息进行时间同步调整。

2.根据权利要求1所述的一种层级控制系统时间同步方法，还包括若干个第三层控制单元，所述第二层控制单元与至少一个所述第三层控制单元通讯连接，其特征在于，时间同步方法还包括：

当所述第二层控制单元接收所述第一同步触发包，所述第二层控制单元形成第二同步触发包并下发至所述第三层控制单元；

当所述第三层控制单元接收所述第二同步触发包，所述第三层控制单元形成第二同步反馈包并上传至所述第二层控制单元，其中，所述第二同步反馈包包括所述第三层控制单元记录接收所述第二同步触发包时刻的时间信息。

3.根据权利要求1所述的一种层级控制系统时间同步方法，其特征在于，所述第一同步反馈包还包括所述第二层控制单元接收所述第一同步触发包的累计次数信息，所述第一层控制单元接收第一同步反馈包，根据相邻的两次接收的第一同步反馈包中的累计次数信息判断是否丢包。

4.根据权利要求1所述的一种层级控制系统时间同步方法，其特征在于，所述第一同步触发包还包括所述第一层控制单元下发所述第一同步触发包的累计次数信息，所述第二层控制单元接收第一同步触发包，根据相邻的两次接收的第一同步触发包中的累计次数信息判断是否丢包。

5.根据权利要求1所述的一种层级控制系统时间同步方法，其特征在于，所述第二层控制单元对时间计数，每次接收到所述第一同步触发包，所述第二层控制单元记录当前时间计数数值以得出所述间隔时长并且对时间计数清零。

6.根据权利要求1所述的一种层级控制系统时间同步方法，其特征在于，所述第一同步触发包包括至少两个不同的同步触发验证标志，所述第二层控制单元接收所述第一同步触发包，对各个所述同步触发验证标志校验，并且在校验成功后形成所述第一同步反馈包并上传至所述第一层控制单元。

7.一种通讯系统，应用了如权利要求1－6任意一项所述的一种层级控制系统时间同步方法，其特征在于，至少包括第一层控制单元和若干个第二层控制单元；

所述第一层控制单元包括第一控制模块以及与所述第一控制模块连接的第一计时模块；

所述第二层控制单元包括第二控制模块以及与所述第二控制模块连接的第二计时模块，所述第一控制模块与所述第二控制模块通讯连接；

其中，第一计时模块产生预设的下发周期，第一控制模块根据下发周期循环下发第一同步触发包至所述第二控制模块，当所述第二控制模块接收所述第一同步触发包，所述第二计时模块根据接收所述第一同步触发包时刻得到时间信息，所述第二控制模块获取时间信息以形成第一同步反馈包并将所述第一同步反馈包上传至所述第一控制模块。

8.根据权利要求7所述的一种通讯系统，其特征在于，所述第二层控制单元还包括与所述第二控制模块连接的计数寄存模块，所述计数寄存模块记录所述第二控制模块接收所述第一同步触发包的累计次数信息，所述第二控制模块获取累计次数信息形成所述第一同步反馈包。

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