专利名称：多主时钟的采样数据同步核心器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种核心器件，尤其涉及一种应用于工业测控系统的多主时钟的采样数据同步核心器件。
背景技术：
工业应用的测控系统通常用来对现场运行的数据进行采集、监测，通过对采样数据的分析、统计，从而采取相应的策略来实现控制、保护、或计量。传统的测控系统中各设备之间通过电缆实现点对点的串行连接，这无疑会导致很高的硬件成本，并给远程的保护和控制或系统扩容造成很多的麻烦。随着计算机芯片和网络通信技术的飞速发展，传统的测控系统已经开始运用网络通信技术实现采样数据的交互和共享，从而可大幅降低硬件连接和检修的成本，并方便了远程控制以及系统的扩容。以变电站系统为例，国际电工委员会(IEC)已经发布了基于网络通信的变电站自动化系统的统一通信协议IEC61580协议，根据该协议，变电站系统的所有数据和信息都可以通过网络进行传递和共享。变电站系统按照IEC61580标准可分为过程层、间隔层、变电站层。其中过程层主要用于完成开关量和模拟量采集，其包括各种一次设备，如电缆、电线、 母线、开关、变压器、电容器、电流/电压互感器等；间隔层包括各种用来监测、控制、保护一次设备的二次保护测控装置，即智能电子设备(IED)；变电站层用来对整个变电站进行安全监视、控制、操作并与变电站外部进行数据交换，其包括具有人机界面(HMI)的操作员工作站(OWS)和到网络控制中心(NCC)的网关等。变电站总线用于变电站层和间隔层间的通信； 过程总线用于间隔层和过程层间的通信。IEC61580标准中有几种不同的报文形式。对于非时间关键的报文，IEC61580-8-1规定了基于精简的开放式系统互连(0SI)协议栈的制造报文规范(MMS，IS0/IEC9506)，其中OSI协议栈具有分别处于传输层和网络层中的传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)，且IEC61580-8-1规定以太网和/或RS-232C作为物理介质。 对于时间关键的基于事件的报文，IEC61580-8-1规定了直接处于通信栈的以太网链路层上的面向通用对象的变电站事件(G00SE)，其主要用于保护跳闸、断路器位置、联锁信息等实时性要求高的数据传输。对于在过程层非常快速地周期性变化的信号，比如测量模拟电压或电流，IEC61580-9-2规定了采样数据(SMV)报文的规范，其与GOOSE —样基于以太网链路层。IEC61580协议要求过程层的电子式互感器能够将一次测的电压、电流等模拟量直接转化为数字信号，并传送至间隔层；变电站层完成对站内间隔层二次装置、过程层一次设备的控制及与远方控制中心、工程师站及人机界面的通信。例如，电子式电流、电压互感器采集了高压电网的三相电流和电压的瞬时信号，经过模/数转换器件(ADC)处理成数字信号，并通过光纤传递给合并单元，合并单元可以根据间隔层二次保护控制装置的需求将相应的采样数据按照特定的帧格式组包，通过以太网端口发送给二次保护控制装置，以便于其根据获得的数据来执行相应的保护控制策略和信息统计。
工业控制中，需要对采集的数据和保护测控装置进行严格的时钟同步。现阶段广泛采用的时钟同步技术如通过全球定位系统(GPS)对时，虽然采用这种技术获得的同步信号稳定、可靠、精度高，但设备、安装、维护成本高，且施工难度大、失效率也高。IEEE1588协议作为一种精确时钟协议，由于其能实现亚微秒级的高精度同步，并适合于在以太网中实现，且实现成本较低，所以逐渐被应用于变电站系统中二次保护测控装置的主时钟与合并单元的从时钟间的同步实现。然而，变电站系统中，合并单元中的数据需要共享给不同的二次保护测控装置，但不同二次保护测控装置具有各自独立的主时钟来维护各自的时间，所以合并单元面临的问题是在向不同二次保护测控装置发送采样数据时，需要将自己的本地时钟与对应二次保护测控装置的主时钟同步，如此，当合并单元要将同一数据共享给不同的二次保护测控装置时，就需要分别地同步并分别地采集，这无疑给合并单元的操作带来很多不必要的消耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多主时钟的采样数据同步核心器件(以下简称核心器件)，其通过一次采集到的采样数据就可共享给不同的主设备，并且满足各主设备对数据的时钟同步要求，从而简化了系统各设备间的硬件连接关系，进而降低了系统构建和维护的成本。为实现上述发明目的，本发明的一种多主时钟的采样数据同步核心器件，用于从若干数据采集器采集数据，并提供给用于控制或保护的多个主设备；该核心器件包括
采样数据端口，用于接收数据采集器所采集到的不同类型和/或不同采样频率的采样数据；
远方时钟和本地时钟，所述远方时钟用于实现不同主设备的主时钟备份，所述本地时钟用于标记采样数据进入所述采样数据端口的当前采样时戳； 存储器，用于存储所述采样数据、及当前采样时戳信息；
控制器，用于根据对应目标主设备的主时钟备份信息和所述当前采样时戳信息，获得与目标主设备的主时钟同步的数据采样时间。作为本发明的进一步改进，所述远方时钟根据IEEE1588协议实现不同主设备的主时钟备份。作为本发明的进一步改进，所述当前采样时戳标记的是采样数据的与本地时钟同步的数据采样时间(Tl)；所述控制器还用于根据所述目标主设备的主时钟与本地时钟的时钟差(Δ t2)，将所述与本地时钟同步的数据采样时间(Tl)调整到与所述目标主设备的主时钟同步的数据采样时间(T2)。作为本发明的进一步改进，所述控制器还用于根据预知的采样数据从数据采集器到采样数据端口的固定时延(Atl)和数据进入采样数据端口的时间(Ti)计算出与本地时钟同步的数据采样时间(Tl)。作为本发明的进一步改进，所述控制器还用于接收来自于目标主设备的采样数据指令报文；
根据所述采样数据指令报文提取相应的采样数据。作为本发明的进一步改进，所述控制器还用于解析所述采样数据指令报文以获得目标主设备的源地址，并根据所述源地址获得远方时钟中对应的主时钟备份信息。作为本发明的进一步改进，所述控制器还用于将所述被提取的采样数据，及被提取数据的与目标主设备的主时钟同步的采样时戳信息一起封装成采样数据报文后发送给目标主设备。作为本发明的进一步改进，所述采样数据指令报文包括数据的目标采样通道信息；控制器用于根据所述目标采样通道信息提取相应的采样数据。作为本发明的进一步改进，当所述被提取的数据源自不同采样通道时，控制器用于组合所述被提取的数据。与现有技术相比，本发明的有益效果是核心器件对于进入的采样数据只需要按照自身的本地时钟标记时戳并存储，从而当不同的主设备需要读取该采样数据时，核心器件可以针对不同的主设备相应调整与其主时钟同步的数据采样时戳，从而满足系统的高实时性要求；此外，通过这种方式，核心器件的通过一次采集的采样数据可共享给不同的主设备，减小了核心器件的消耗，并简化了系统各设备间的连接关系，进而降低了系统构建和维护的成本。
图1是应用本发明的核心器件的工业测控系统的第一实施方式的工作原理框图。图2是应用本发明的核心器件的工业测控系统的第二实施方式的工作原理框图。图3是应用本发明的核心器件的工业测控系统的第三实施方式的工作原理框图。图4是本发明的一具体实施方式
中核心器件从数据采集器接收采样数据的工作流程图。图5是本发明的一具体实施方式
中核心器件从其它核心器件接收采样数据的工作流程图。图6是本发明的一具体实施方式
中核心器件根据主设备数据指令提取并发送相应数据的工作流程图。图7是本发明中核心器件中采样数据的存储的第一实施方式。图8是本发明中核心器件中采样数据的存储的第二实施方式。
具体实施例方式以下将以变电站系统为例，结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。 但需要说明的是，本发明核心器件的应用并不仅限于变电站系统，其它例如交通流量的监测和控制等任何适于工业应用的数据采集、分析、统计，控制、保护系统均包含在本发明核心器件应用的保护范围内。图1所示的是应用本发明核心器件的工业测控系统的第一实施方式的工作原理框图。其中，工业测控系统包括数据采集器、与数据采集器通信的核心器件、以及与核心器件通信的主设备。在本实施方式中，工业测控系统为一变电站系统。图中所示的数据采集器 31、32有两个，但本领域普通技术人员可以轻易想到的是，数据采集器的数量视系统的采样需求而定，可以只有一个，也可以更多，通常核心器件连接的数据采集器的上限为12个， 所以在此范围内的数量均可接收。数据采集器用于采集系统现场运行的工况数据，在本实施方式中，数据采集器包括电子式互感器，可采集高压电网运行中的不同类型的数据，如电压、电流、温度、湿度、压力等；也可以采集同一类型的不同采样频率的数据，例如，图中所示的两个数据采集器31、32包含的两个电流互感器分别对应两个采样通道A和B，其中采样通道A的采样规范是每周波(50Hz)采样20000次，采样频率是50HzX20000 = 1MHz，采样间隔是1/lMHz = Iys ；采样通道B的采样规范是每周波(50Hz)采样10000次，采样频率是 50HzX10000 = 0. 5MHz，采样间隔是1/0. 5ΜΗζ = 2μ s。本实施方式中，每个通道的数据采样类型和采样间隔是根据系统的采样要求预先配置好的，当然在其它实施方式中，通道的采样间隔也可以根据主设备的指令在通道的最高采样间隔内调整。本实施方式中，数据采集器还包括模/数转换芯片(ADC)，用于将互感器采集到的模拟信号经调理电路调理后转换为数字信号。模/数转换芯片中还包括IEC61580协议支持包，可用于将数字化的采样数据按照IEC61580协议进行相应帧格式的封装而组成采样数据报文，而后发送给核心器件10。当然，在其它实施方式中，模/数转换芯片可以独立于数据采集器设置；或者模/数转换芯片设置在核心器件10侧，即由核心器件10接收采样数据的模拟信号并转换成符合IEC61580协议的数据。数据采集器31、32和核心器件10之间可以是“点对点”的高速串行通信(端口可以是数字电输出或数字光输出)，也可以通过局域网实现通信。在本实施方式中，该局域网为以太网，包括以太网交换机、传输线缆(如光缆、 同轴线缆、双绞线)、和连接设备等。就数据流量而言，可以是标准以太网、快速以太网、千兆以太网、甚至是万兆以太网；就拓扑结构而言，可以是总线型，也可以是星型。在本实施方式中，核心器件10为合并单元中用于实现若干核心功能的各功能模块的组合，具体表现可以为硬件装置、在硬件装置上执行的指令或程序、或硬件与软件程序的结合。该核心器件主要用于接收并存储来自于数据采集器31、32的采样数据，并在变电站系统中共享，以供主设备21、22或其它的核心器件订阅。核心器件10包括控制器 11、存储器12、采样数据端口 13、和以太网端口 14。其中控制器11包括各种类型的用来执行指令、处理进程或线程的处理器或微处理器。本实施方式中，控制器包括一个或多个微处理器、PCI以太网控制器、高精度物理层PHY芯片等，其中微处理器可以包括中央处理单元(Central Processing Unit, CPU)，也可以包括其它形式的集成电路，如特定用途集成电路(Application Specific Integrated Circuits, ASIC)或现场可编程门阵列 (Field-programmable Gate Array, FPGA)等。存储器12可以包括存储静态信息的只读存储器(ROM)等静态存储器，和存储动态信息的随机访问存储器(RAM)等动态存储器，以及包括磁或光学记录介质与相应驱动的大容量存储器。在本实施方式中，相关报文121如MMS 报文、G00SE报文、SMV报文、以及IEEE1588报文均存储在随机访问存储器12中，采样数据及相关信息122也存储在随机访问存储器12中。当然，在其它实施方式中，上述报文、采样数据及相关信息也可以存储在其它形式的满足读写速率和存储容量要求的存储器中。如图1所示，本实施方式中，工业测控系统还包括两个主设备21、22，当然在其它实施方式中，主设备的数量可以是一个，也可以是多个。主设备可以是多种用于实现控制、 保护、计量的设备。例如，在变电站系统中，对于过程部分，主设备可以是间隔控制器、保护继电器、远程控制单元的过程侧器件、智能计量仪表、变换器等；对于人机交互部分，主设备可以是PC机、操作员工作站、网关或带有人机接口的智能电子设备；对于远方通信部分，主设备可以是网关、通信转换器、远程控制单元等。在实施方式中，主设备优选为间隔控制器、保护继电器、远程控制单元的过程侧器件、智能计量仪表。其中间隔控制器用于控制不同间隔之间的数据通信；保护继电器用于完成各种继电保护，如距离保护、母线差动保护等； 远程控制单元的过程侧器件如控制重合间等；智能计量仪表用于通过采样数据统计，显示相应计量数据统计结果。主设备和核心器件之间可以是“点对点”的高速串行通信(串行端口可以是RS-422、RS485、USB等)，如主设备22 ；也可以通过局域网40实现通信，如主设备 21。在本实施方式中，该局域网为以太网，包括以太网交换机、传输线缆(如光缆、同轴线缆、 双绞线)、和连接设备等。就数据流量而言，可以是标准以太网、快速以太网、千兆以太网、甚至是万兆以太网；就拓扑结构而言，可以是总线型，也可以是星型。每个主设备21、22均包括各自的主时钟211、221，主时钟211、221可以通过GPS进行对时，然而当GPS不可用时，通过IEEE1588协议可以将主时钟同步到各从设备的核心器件10中。如图1所示，本实施方式中，核心器件10还包括远方时钟151和本地时钟152。 其中远方时钟151通过IEEE1588协议可实现各主时钟的同步备份1511、1512，而本地时钟 152则独立运行，与主设备或其它核心器件互不相关。以下结合图4所示的工作流程图，对核心器件10接收并存储来自于数据采集器 31、32的数据进行详细说明。核心器件10通过采样数据端口 13接收采样数据报文(步骤 611)，并通过本地时钟152记录采样数据报文进入采样数据端口 13的时间Ti (步骤612)。 控制器11从采样数据报文中解析出采样数据及相应的采样通道信息(步骤613)。接下来， 控制器11还会判断是否要对采样数据执行插值操作，即将低密度数据根据要求插值成高密度数据(步骤614)。在本实施方式中，是否要对数据进行插值操作取决于相应通道的采样间隔、主设备对来自该通道采样数据的采样间隔或采样精度的要求。例如，数据采集器31 对应的采样通道A的采样频率是1MHz、采样间隔是1 μ s ；数据采集器32对应的采样通道B 的采样频率是0. 5MHz、采样间隔是2 μ S。如果主设备21要求以1 μ s的采样间隔同时获取采样通道A和B的采样数据，显然采样通道A得到的数据完全满足主设备要求，而采样通道 B并不满足，如此就要对采样通道B获得的采样数据执行插值操作，以达到满足主设备要求的采样数据精度(步骤615)。如果另一主设备22要求以2μ s的采样间隔同时获取采样通道A和B的采样数据，显然通道A和B都已满足采样要求，如此不必做插值操作。对于周期性获取的采样数据，由于可能需要提供给具有不同采样精度要求的主设备，所以在判断是否要做插值操作时，选取所有连接主设备中采样间隔要求最高的为基准采样间隔，从而判别是否需要对各个采样通道做相应的插值操作。即如果获取的采样数据相应的采样通道的采样间隔未达到该基准采样间隔，则控制器对源自该采样通道的数据执行插值操作以达到基准采样间隔要求。接下来，控制器11会将经插值判断后的采样数据、相应的采样通道信息、以及标记采样时间的当前采样时戳信息一并存入数据RAM122中，以供主设备订阅。需要说明的是，这儿的当前采样时戳信息标记的是采样数据报文与本地时钟同步的数据采样时间Tl。 由于采样数据从数据采集器到采样数据端口的时延(Atl)是固定的，且可预先测得，如此控制器11就可以根据该固定时延(Δ tl)和采样数据进入采样数据端口 13的时间Ti计算出与本地时钟同步的数据采样时间Tl。配合参照图7所示的数据在数据RAM122中的存储方式。数据RAM122最重要的两个接口为地址信号和数据信号。在写操作时，将指定的数据存入指定的地址，方便用户读取；读操作时，用户根据不同的地址信息，获取相应的数据信息，所以地址和数据的合理映射是数据RAM正确读写的关键。在本实施方式中，自不同通道的采样数据分别存储到对应通道的数据RAM中，将时戳信息作为地址信息，而相应的采样数据则存入对应的数据栏中。还是以上述例子为基础，每个通道可以存贮20000个采样点的信息，即一周波的采样信息；当下一个周波的采样信息到来后，将覆盖前一个周波的信息，即前一个周波的信息将不复存在。图8所示的是数据在数据RAM122中的另一种存储方式，在本实施方式中，同时以时戳信息和通道信息作为地址信息，而相应的采样数据则存入对应的数据栏中。相比图7所示的实施方式，图8所示的存储方式可同时对多通道采样数据进行读写操作，从而提高了采样数据的处理速率。以下结合图6对核心器件根据主设备数据指令提取并发送相应数据的工作流程做详细说明。核心器件10通过以太网端口 14接收来自于主设备21的采样数据指令报文 (步骤641);控制器11解析所收到的报文(步骤642)，并判断接收到的报文是否是采样数据指令报文(步骤643)。由于核心器件10还会通过以太网端口 14接收其它支持类型的报文， 如来自于其它核心器件的采样数据报文(后文将会做详细描述)，则控制器会继续判断是否是其它支持的报文类型(步骤645)。如果不是支持的类型，则控制器11发出相应的错误中断(步骤646)，并发送控制报文通知相应主设备指令错误(步骤647);如果是支持的类型，则解析数据指令报文(步骤648)，并将解析后的信息存入存储器12，等待控制器11处理(步骤 649)。再返回到步骤643，当判断是采样数据指令报文(即GOOSE报文)，控制器11解析数据指令报文(步骤650)。通常，主设备向核心器件获取采样数据报文的方式可以分为两种 实时周期性获取和突发选择性获取。实时周期性获取是指主设备通过带有采样数据获取控制信息的GOOSE报文，对核心器件配置相应的采样数据获取策略，例如以1 μ s的采样间隔获取一个或者多个采样通道的信息，只要此策略未被改变，核心器件就会按照相应的规则， 向指定此策略的主设备实时周期性的发送采样数据报文。突发选择性获取是指主设备通过带有特定采样数据获取控制信息的GOOSE报文，来获取相对应的采样数据，每一个GOOSE报文只对应一个或者一组获取操作，GOOSE报文作为触发先决条件。当核心器件接收到的是实时周期性获取采样数据的GOOSE报文时，控制器11从报文中解析出目标采样通道信息， 并根据该指令信息从相应通道的数据RAM122中提取指定间隔的数据(步骤651)。在这种情形下(情形)，控制器11会直接执行步骤653，即判断是否要做数据组合。当核心器件接收到的是突发选择性获取采样数据的GOOSE报文时，控制器11从报文中解析出目标采样通道信息和目标采样时间信息。此外，控制器11还可以根据解析出的主设备的源地址获取相应的主时钟备份，并通过该主设备的主时钟与核心器件的本地时钟间的时钟差(At2)推算得到目标采样时间T2相对应的与本地时钟同步的采样时间Tl。随后，控制器以采样时间 Tl在相应采样通道的地址信息中索引(图7所示的存储方式)，或以采样时间Tl和目标采样通道信息在地址信息中索引(图8所示的存储方式)，从而从数据RAM122中提取相应采样数据。在这种情形下(情形)，可能由于超时等原因无法找到相应的数据，从而导致提取失败 (步骤652)。如果提取失败，则进入步骤646 ；如果提取成功，则进入步骤653。无论是实时周期性获取和突发选择性获取，当主设备想要获取的采样类型或采样频率的数据有多个时，即目标采样通道至少有两个时，控制器11就会组合被提取的采样数据(步骤654)，随后，控制器11获取采样数据的与目标主设备的主时钟同步的目标采样时戳(步骤655)。对于突发选择性获取，由于目标主设备的GOOSE报文中本身已经带有主设备要求的与其主时钟同步的目标采样数据时戳，所以只需要沿用该时戳；而对于实时周期性获取，控制器11需要计算获得。由于控制器11可以根据解析出的主设备的源地址获取相应的主时钟备份，从而通过该主设备的主时钟与核心器件的本地时钟间的时钟差(Δ t2) 推算得到与本地时钟同步的采样时间Tl相对应的与主时钟同步的采样时间T2。接下来，控制器11将采样数据和与目标主时钟同步的目标采样时戳按照相应的帧格式组成采样数据报文(步骤656 )，并发送给目标主设备(步骤657 )。主设备在接收到所需要的采样数据报文后，可以根据解析出的采样数据来实施相应的控制、保护、或计量的操作。例如，设备具有继电保护功能一母线差动保护，主设备通过监测母线电路瞬时量是否平衡，或者相位是否一致，来判别母线故障，如发现故障，启动保护动作元件，如断路器，跳开母线的所有断路器，起到母线保护作用。如主设备具有智能计量仪表功能，主设备可以根据接收到的采样数据，将电流电压的的瞬时量显示在相应的仪表上，并做用电量相关统计。核心器件对于进入的采样数据只需要按照自身的本地时钟标记时戳并存储，从而当不同的主设备需要读取该采样数据时，核心器件可以针对不同的主设备相应调整与其主时钟同步的数据采样时戳，从而满足系统的高实时性要求；此外，通过这种方式，核心器件的通过一次采集的采样数据可共享给不同的主设备，减小了核心器件的消耗，并简化了系统各设备间的连接关系，进而降低了系统构建和维护的成本。参照图2所示的本发明中工业测控系统的第二实施方式，与图1所示的第一实施方式的主要区别在于，本实施方式中还包括另一核心器件。为便于区分，本实施方式中将第一实施方式中的核心器件10称为第一核心器件，而新增的核心器件19称为第二核心器件 (或称为从属设备)。第一核心器件10，主设备21、22 (或称为目标设备)，数据采集器31、32 (本实施方式中统称为第一数据采集器)，网络40与第一实施方式中所述的均相同，所以申请人在此不再予以赘述。本实施方式中，第二核心器件19与第一核心器件10的主要区别在于，第二核心器件19的第二远方时钟161根据IEEE1588协议实现第一核心器件10的第一本地时钟152的备份。第二核心器件19和第一核心器件10之间通过以太网实现通信。本实施方式中，第一核心器件10除了通过采样数据端口接收来自于第一数据采集器31、32的第一采样数据报文，还可以通过以太网端口接收来自于第二核心器件19的第二采样数据报文。其中，第一采样数据报文中包含的第一采样数据和第二采样数据报文中包含的第二采样数据具有不同的采样类型和/或不同的采样频率。第二核心器件19通过第二数据采集器33采集第二采样数据。类似于第一核心器件10，第二核心器件19通过其第二本地时钟162记录第二采样数据报文进入其采样数据端口的时间Ti ；并根据预知的第二采样数据从第二数据采集器33到其采样数据端口的固定时延Δ tl推算出与第二本地时钟162同步的数据采样时间Tl。当第二核心器件19要向第一核心器件10发送采样数据时，其会根据第一本地时钟和第二本地时钟的时钟差Δ t2将与第二本地时钟162同步的数据采样时间Tl调整到与第一本地时钟162同步的数据采样时间T2，然后将该时戳信息与第二采样数据按照相应的帧格式组成采样数据报文后发送。配合参照图5所示的第一核心器件10接收来自于第二核心器件19 (从属设备) 的采样数据报文的具体工作流程，第一核心器件10通过其以太网端口接收来自于第二核心器件的采样数据报文(步骤621);控制器11解析所收到的报文(步骤623)，并判断接收到的报文是否是采样数据报文(步骤624)。由于核心器件10还会通过以太网端口 14接收其它支持类型的报文，如来自于主设备的GOOSE报文(前已述及)，则控制器会继续判断是否是其它支持的报文类型(步骤627)。如果不是支持的类型，则控制器11发出相应的错误中断 (步骤628)，然后记录并丢弃此报文(步骤629)；如果是支持的类型，则解析数据报文(步骤 630)，并将解析后的信息存入存储器12，等待控制器11处理(步骤631)。回到步骤624，如果是采样数据报文，则控制器11解析采样数据报文，获得采样数据、采样通道信息、及与第一本地时钟152同步的采样时间信息(步骤625)；然后将这些数据和信息一并存入存储器 12中以供不同的主设备订阅(步骤625)。关于第一核心器件向主设备(目标设备)发送目标采样数据报文的过程，已在上述实施方式中详细描述，申请人在此不再予以赘述。本领域技术人员可轻易想到的是，该系统还可以包括一第三核心器件。第三核心器件可以与第二核心器件通信来提交采样数据，所以此时第二核心器件的从属设备为第三核心器件，而其目标设备为第一核心器件。图3所示的是本发明中工业测控系统的第三实施方式，与第一实施方式的主要区别在于，主设备与核心器件通过组网通信。其中，主设备21通过第一以太网交换机41和第二以太网交换机42与核心器件10级联；主设备22通过第二以太网交换机42与核心器件 10连接。通过组网通信，可有利于连接结构清晰、易于维护。例如，以间隔为单位分配交换机，无论一个间隔内所包含的智能电子设备、保护测控元件、核心器件数目多少，都要为他们分配一台完整的交换机，不同的间隔之间不共用交换机；或者将相互之间需要较多信息交互的智能电子设备、保护测控元件、核心器件等设备挂接到一个交换机上，不同的交换机之间再进行连接。应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种多主时钟的采样数据同步核心器件，用于从若干数据采集器采集数据，并提供给用于控制或保护的多个主设备；其特征在于，该核心器件包括采样数据端口，用于接收数据采集器所采集到的不同类型和/或不同采样频率的采样数据；远方时钟和本地时钟，所述远方时钟用于实现不同主设备的主时钟备份，所述本地时钟用于标记采样数据进入所述采样数据端口的当前采样时戳；存储器，用于存储所述采样数据、及当前采样时戳信息；控制器，用于根据对应目标主设备的主时钟备份信息和所述当前采样时戳信息，获得与目标主设备的主时钟同步的数据采样时间。
2.根据权利要求1所述的多主时钟的采样数据同步核心器件，其特征在于，所述远方时钟根据IEEE1588协议实现不同主设备的主时钟备份。
3.根据权利要求1所述的多主时钟的采样数据同步核心器件，其特征在于，所述当前采样时戳标记的是采样数据的与本地时钟同步的数据采样时间(Tl)；所述控制器还用于根据所述目标主设备的主时钟与本地时钟的时钟差(Δ t2)，将所述与本地时钟同步的数据采样时间(Tl)调整到与所述目标主设备的主时钟同步的数据采样时间(T2)。
4.根据权利要求3所述的多主时钟的采样数据同步核心器件，其特征在于，所述控制器还用于根据预知的采样数据从数据采集器到采样数据端口的固定时延(Atl)和数据进入采样数据端口的时间(Ti)计算出与本地时钟同步的数据采样时间(Tl)。
5.根据权利要求1所述的多主时钟的采样数据同步核心器件，其特征在于，所述控制器还用于接收来自于目标主设备的采样数据指令报文；根据所述采样数据指令报文提取相应的采样数据。
6.根据权利要求5所述的多主时钟的采样数据同步核心器件，其特征在于，所述控制器还用于解析所述采样数据指令报文以获得目标主设备的源地址，并根据所述源地址获得远方时钟中对应的主时钟备份信息。
7.根据权利要求5所述的多主时钟的采样数据同步核心器件，其特征在于，所述控制器还用于将所述被提取的采样数据，及被提取数据的与目标主设备的主时钟同步的采样时戳信息一起封装成采样数据报文后发送给目标主设备。
8.根据权利要求5所述的多主时钟的采样数据同步核心器件，其特征在于，所述采样数据指令报文包括数据的目标采样通道信息；控制器用于根据所述目标采样通道信息提取相应的采样数据。
9.根据权利要求8所述的多主时钟的采样数据同步核心器件，其特征在于，当所述被提取的数据源自不同采样通道时，控制器用于组合所述被提取的数据。
全文摘要
本发明提供一种多主时钟的采样数据同步核心器件，该核心器件包括采样数据端口，用于接收数据采集器所采集到的不同类型和/或不同采样频率的采样数据；远方时钟和本地时钟，所述远方时钟用于实现不同主设备的主时钟备份，所述本地时钟用于标记采样数据进入所述采样数据端口的当前采样时戳；存储器，用于存储所述采样数据、及当前采样时戳信息；控制器，用于根据对应目标主设备的主时钟备份信息和所述当前采样时戳信息，获得与目标主设备的主时钟同步的数据采样时间。通过这种方式，核心器件可通过一次采集到的采样数据就可共享给不同的主设备，并且满足各主设备对数据的时钟同步要求，从而简化了系统各设备间的硬件连接关系，进而降低了系统构建和维护的成本。
文档编号H04L7/00GK102201909SQ20111010634
公开日2011年9月28日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者唐飞 申请人:盛科网络有限公司