北斗时钟同步系统设计方案

我们的设计原则是，尽量减少原有系统的改动，新系统能够兼容油田热电厂原有的GPS单源授时方式。这里，保持原有的交换机、从时钟以太网子网不变，设计可兼容油田热电厂原有的GPS单源授时方式的北斗/GPS双源授时方式的主时钟同步方式，以下为北斗时钟同步系统方案的模块设计。

北斗时钟系统软件设计模块划分

主网系统采用的软件结构分为三个部分:北斗/GPS信号解析部分、本地时钟部分、IEEE1588协议模块。北斗时钟系统软件设计北斗/GPS信号解析分为两个部分:北斗信号解析模块和GPS信号解析模块，两者分别用于接收北斗接收机的秒脉冲信号和GPS接收机的秒脉冲信号，并分别提取秒脉冲信息。北斗/GPS信号解析可以采用三种工作模式:北斗工作模式(只用北斗信号工作)、GPS工作模式(只用GPS信号工作)、组合工作模式(采用北斗和GPS中信号更强的模式进行工作)。

IEEE1588协议模块和用于本点发送报文、接收需要上报CPU的报文。本地时钟用于实现精确计时、时间修正和通信接口。

北斗时钟同步系统对时协议

精确时钟实现框图精确时钟的实现在系统软件的本地时钟模块中进行，主要包括精确计时、时间修正和通信接口几个部分。时间修正模块根据IEEE1588协议模块计算得到的时间偏差数据offset，通过时间修正策略对精确计时器进行修正。本方案修正方式采用直接加减修正法:通过产生CNT_en信号，作为精确计时器的计时使能信号来控制精确计时器的计时快慢，从而达到修正时间的效果。另外，PPS信号作为精确时钟小数计数器的清零信号。

IEEE1588协议的实现

IEEE1588协议的实现分为七个部分，包括主控程序、最佳主时钟程序、主时钟发送程序、从时钟接收程序、从时钟发送程序、主时钟接收程序和扩展程序。其中，主控程序根据各种状态控制和协调其他程序模块的执行，同时负责实现仪器的基本功能。为了减少网络冲突，主控程序采用主时钟先发送后接收，从时钟先接收后发送的策略。

热电厂的运行状况受到多方面因素的影响，需要记录每一时刻的运行状态和信息。采用扩展北斗时钟同步系统作为油田热电厂各种系统和自动化装置的实时统一时钟，除在正常时为我厂保护系统和自动装置提供准确的对时信号外，其作用更在于对设备故障分析时能提供统一的时间基础，有利于提高对设备故障分析的准确性，对油田热电厂机组乃至油田电网的安全平稳运行有着重要的意义。