摘要：分析了分散式控制系统不同过程控制站下SOE分辨率达到1ms的重要性,并给出了具体可行的实现方法以及测试手段。
　　
　　一、背景
　　
　　在大中型分散式控制系统、变电站自动化系统、水电站自动化系统中，经常涉及到大量设备状态的监测。这些设备可能是开关接点、断路器接点、重合闸信号等开闭状态。对于这些接点信号的监测根据其重要性不仅仅需要监测其状态变化，同时也要监测其状态变化发生的时刻。在同一个系统中，有些设备的状态变位有关联性，因此需要用SOE模件将这类状态变位的发生时刻记录下来。SOE的英文全称为SequenceOfEvent，即事件顺序。
　　
　　在上述的分散控制系统中，对SOE的事件记录分辨率一般要求达到毫秒级，上*系统SOE的分辨率都声称可以到1毫秒，因此，SOE模件的时间同步就显的尤为重要，往往成为本系统是否*的关键指标之一。但是在大型的分散控制系统中，大量的SOE模件是散布在不同的过程控制站中的，如何保证不同过程控制站内SOE模件的时间同步是难实现的。
　　
　　二、通用解决方案
　　
　　传统意义上的SOE模件时钟同步大部分采用以下几种方式：
　　
　　1.将控制系统内的所有SOE模件集中于同一过程控制站下，这样可以得到相对准确的相对时钟时标，但随着监测对象的多样化、分散化，该方法在大中型控制系统中的使用受到通信容量的制约而且也不符合分散控制保证系统可靠性的要求。
　　
　　2.将SOE模件分散在不同的过程控制站中，时钟服务器通过通信网络（以太网、串行口）对所有的过程控制站进行广播方式对时，各过程控制站对下挂的SOE模件再通过通信方式进行广播对时，这样虽然遵循了分散控制的原则，但各个过程控制站对于时钟服务器广播对时的接收响应，各个SOE模件对于过程控制站广播对时的接收响应均存在延时，甚至有丢失广播信息的可能，这样要实现不同过程控制站下SOE模件的时钟误差为1ms是很困难的。
　　
　　以某一过程控制站对其所属的SOE模件以广播方式对时为例：通信报文，MODBUS通信规约，波特率115.2K，通信报文包括广播命令、校验码、广播地址、时钟等大约10个字节。路途传输时间（不算通信路途延迟）大约为0.8ms。而SOE模件虽然可以将接收处理广播对时的操作权限设置为zui别，但此SOE模件上的CPU对该广播对时报文的中断响应、报文解析（包括校验）、时标覆盖需时大约也在0.5~1.5ms之间。
　　
　　同时在两次对时之间，所有的SOE模件是靠内部模拟时钟计时（通过工作晶振的振荡计数来模拟），SOE模件内部时钟不可避免地存在累计误差，而这个累积误差在1分钟间隔内将达到数毫秒。
　　
　　显然，这种方式也是很难实现不同过程控制站下的所有SOE模件时钟误差不超过1ms的。
　　
　　三、本系统解决方案
　　
　　在本系统中，我们采用了一种已经获得发明的时间同步方法，使用此方法可以保证不同过程控制站下的SOE模件时间同步误差达到1ms。
　　
　　下图为本系统中不同过程控制站下SOE模件的对时设计方案架构图。
　　
　　对时具体实施方案步骤如下：
　　
　　1.在多对冗余的过程控制站中，设定其中的一个站为时钟主站，以下以过程控制站A1为时钟主站来举例；
　　
　　2.此时钟主站在设定的时间间隔（通常为60秒）到时通过控制器之间的硬件对时线与所有的过程控制站对时，同时通过硬件对时线A1将本站内的所有SOE模件对时，所有的SOE模件接收到此信号时即开始模拟时钟偏移△t；
　　
　　3.时钟主站将发硬件对时的时刻（t1）记录下来，通过网络传递到其他的过程控制站并同时通过I/O通讯服务器A1将此信息广播到本站内的所有SOE模件；
　　
　　4.SOE模件接收到广播信息，并开始处理：执行t=t1+△t，随后以t为起点开始新的模拟时钟。
　　
　　5.对于另外一个过程控制站A2在接收到控制器之间的硬件对时信号立刻通过硬件对时线A2将本站内的所有SOE模件对时，同时本站的所有SOE模件接收到此信号时也开始模拟时钟偏移△t′；
　　
　　6.过程控制站A2通过I/O通讯服务器A2也将t1信息广播到本站内的所有SOE模件；
　　
　　7.SOE模件接收到广播信息，同样执行t′=t1+△t′，随后以t′为起点开始新的模拟时钟。
　　
　　在上述步骤中zui关键的地方在于步骤5，要求过程控制站A2在接收控制器之间的硬件对时信号与发出和本站内SOE模件对时信号必须要在同一个中断中实现，不能有延迟。这个要求是消除不同过程控制站内SOE模件因为累积误差而造成分辨率大于1ms的关键点。
　　
　　四、验证方法
　　
　　如何来验证系统中不同过程控制站下SOE模件的事件分辨率达到1ms呢？
　　
　　1.测试同一控制站下不同SOE模件的事件分辨率：
　　
　　将一个双路脉冲发生器的两组输出分别接入到同一过程控制站下不同SOE模件的任意通道；
　　
　　脉冲发生器两路输出同时发出脉冲信号，SOE模件记录下沿变化的时刻；
　　
　　读出保存在SOE模件内的SOE事件，两个SOE模件记录的动作时刻误差要求在1ms内。
　　
　　2.测试不同控制站下SOE模件的事件分辨率：
　　
　　将一个双路脉冲发生器的两组输出分别接入到不同过程控制站下SOE模件的任意通道；
　　
　　脉冲发生器两路输出同时发出脉冲信号，SOE模件记录下沿变化的时刻；
　　
　　读出保存在SOE模件内的SOE事件，两个SOE模件记录的动作时刻误差要求在1ms内。
　　
　　通过上述测试可以证明，本方法可以保证大型分散控制系统中所有SOE的分辨率达到1ms。