多制式主時鐘在燃?xì)鈾C(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

蒙在朗 高帥 崔鵬

摘 要：文章旨在構(gòu)建一個以多種時間源為基礎(chǔ)的新標(biāo)準(zhǔn)時鐘系統(tǒng)，介紹了新系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，以及相對應(yīng)的功能，并對系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性進(jìn)行了探討，對于取代老系統(tǒng)的科學(xué)性進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：HOPF；GPS；北斗

1 概述

目前，現(xiàn)有的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)中，通常使用以設(shè)備HOPF為核心的標(biāo)準(zhǔn)時間方式，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1

這種模式已經(jīng)得到廣泛使用，也經(jīng)歷的時間的考驗。但是，隨著技術(shù)的進(jìn)步和需求的變化，該系統(tǒng)的局限性益發(fā)突出，已經(jīng)越來越不能滿足安全生產(chǎn)的要求。

文章以HOPF設(shè)備為主要突破點，重點論述了采用多種時間源的新時鐘系統(tǒng)，在機(jī)組穩(wěn)定運行中所起到的重要作用。

2 現(xiàn)有時鐘系統(tǒng)簡介

鄭州燃?xì)獍l(fā)電有限公司現(xiàn)有2臺燃?xì)鈾C(jī)組，使用GPS標(biāo)準(zhǔn)時鐘+HOPF模式對設(shè)備進(jìn)行授時。其中GPS標(biāo)準(zhǔn)時鐘產(chǎn)生基準(zhǔn)時間，然后將時間送給HOPF和二次保護(hù)設(shè)備；HOPF對時鐘信號進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，發(fā)送給2臺機(jī)組和服務(wù)器；如果GPS標(biāo)準(zhǔn)時鐘出現(xiàn)故障，HOPF本身帶有晶振，可以自行繼續(xù)產(chǎn)生時鐘信號。

3 現(xiàn)有系統(tǒng)的問題與隱患

現(xiàn)有的授時系統(tǒng)以HOPF為核心，系西門子下屬廠家生產(chǎn)，隨著時間的推移，該設(shè)備存在著如下的技術(shù)問題和隱患：（1）時鐘來源單一，安全性低：該系統(tǒng)采用GPS標(biāo)準(zhǔn)時鐘作為系統(tǒng)時鐘的唯一來源，沒有其他來源做冗余；與國家關(guān)于GPS類設(shè)備的安全性控制要求相抵觸；（2）技術(shù)老化，集成度低：原有的HOPF本身沒有時鐘源，必須采用外接的GPS標(biāo)準(zhǔn)時鐘，這樣就需要單獨增加一臺設(shè)備，造成了系統(tǒng)的鏈接復(fù)雜，容易增加故障點；（3）自守時精度差，無法滿足生產(chǎn)要求：HOPF本身自帶晶振，但是該晶振的精度較低，產(chǎn)生的時鐘信號無法滿足生產(chǎn)的要求，如果外接的GPS標(biāo)準(zhǔn)時鐘出現(xiàn)故障，無法向HOPF發(fā)出正常的時鐘信號，則整個的生產(chǎn)系統(tǒng)將沒有正確的時鐘信號；（4）對時間來源無法進(jìn)行診斷：HOPF無法對接入的時鐘信號是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)做出甄別；（5）供應(yīng)商已停產(chǎn)，無法提供售后和產(chǎn)品配件：由于生產(chǎn)HOPF的廠家已經(jīng)不存在，所以西門子公司已經(jīng)無法對HOPF提供配件和售后服務(wù)。HOPF一旦出現(xiàn)問題，將無法得到維修，西門子公司給出的解決方案是更換整個控制系統(tǒng)，需要花費數(shù)百萬元，這不但對企業(yè)是一個巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，對其他可以正常使用的完好設(shè)備來說，就是極大的浪費。

4 多制式主時鐘系統(tǒng)簡介

該系統(tǒng)可以接收GPS信號、北斗信號、地面光通網(wǎng)絡(luò)信號（SDH）、內(nèi)部守時信號、設(shè)備間握手信號等多個信號輸入。其功能特點是同時將另外一臺授時設(shè)備發(fā)送過來的符合IRIG-B碼格式的時間源與其他多個時間參考源，按照預(yù)先設(shè)定好的切換邏輯，在同一時間設(shè)備自動選取一個時間質(zhì)量最好的信號作為整個系統(tǒng)的基準(zhǔn)時間源，從而保證當(dāng)前時間上系統(tǒng)采用的是唯一的、最佳的時間信號；設(shè)備具有自學(xué)習(xí)功能，即參與冗余的低質(zhì)量時間信號向高質(zhì)量時間信號學(xué)習(xí)；采用IRIG-B碼（美國軍用碼）作為冗余設(shè)備間的握手信號。

該系統(tǒng)針對正在使用的HOPF和目前授時系統(tǒng)的主流技術(shù)，進(jìn)行了如下的技術(shù)創(chuàng)新：

（1）采用了多信號源方式：系統(tǒng)可以接收GPS信號、北斗信號、地面光通網(wǎng)絡(luò)信號（SDH）、內(nèi)部守時信號、設(shè)備間握手信號等多個信號輸入；（2）采用全新的冗余切換處理：一般現(xiàn)有技術(shù)對于設(shè)備之間冗余切換的處理，是在兩個CPU模塊之間，只通訊丟星告警信號，然后根據(jù)預(yù)先設(shè)置的切換邏輯進(jìn)行兩個CPU模塊之間進(jìn)行的主控與被控切換；而多制式主時鐘在切換的同時，也對信息進(jìn)行了詳細(xì)的更新，實現(xiàn)了真正意義上的冗余切換處理；（3）系統(tǒng)自學(xué)習(xí)功能：當(dāng)系統(tǒng)存在質(zhì)量等級高的時間信號時，使之能夠自動向高等級的時間信號學(xué)習(xí)，從而使得系統(tǒng)性能更加穩(wěn)定，在各種工作狀態(tài)下輸出的時間信號更加精確。

5 新舊系統(tǒng)的比較

新舊系統(tǒng)主要功能比較如下：

6 結(jié)束語

通過以上新舊系統(tǒng)的比較，我們不難看出，新的多制式主時鐘系統(tǒng)具有老系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)為：（1）設(shè)備的更新?lián)Q代，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和維護(hù)及時性，保證生產(chǎn)經(jīng)營安全；（2）提高國產(chǎn)化設(shè)備使用率，提高企業(yè)自身技術(shù)含量，提升民族品牌和形象；（3）成型產(chǎn)品可以在行業(yè)內(nèi)推廣，并加強(qiáng)集團(tuán)內(nèi)DCS授時系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、安全性，對標(biāo)準(zhǔn)時間來源多樣化，可以有效預(yù)防GPS授時偏差等突發(fā)事件對整體生產(chǎn)的影響；（4）在行業(yè)內(nèi)起到技術(shù)領(lǐng)先的作用，并成為率先應(yīng)用新技術(shù)的表率。