gps时钟服务器在控制系统中应用实例

一、gps时钟服务器介绍

Gps时钟服务器接收gps卫星信号，使用卫星定时信号对内部的NTP服务器进行校准，使其时间同步到UTC时间上，NTP服务器通过NTP协议对网络上面的其他计算机或者服务器进行时间同步，它可以提供高精准度的时间校正（LAN上与标准间差小于1毫秒，WAN上几十毫秒），

NTP采用Client/Server结构。每台主机同时与多台时间服务器进行同步，利用一定的算法处理不同服务器的时间信息，择优对本机时间进行校准。即使网络传输出现故障，NTP服务也会有效运转，维持时间稳定，使主机免受时间源中断带来的干扰。同时NTP服务能够辨别传输真实的时间信息，以抵抗外界对时间服务器的破坏，提高整个系统的网络安全。以上措施都使NTP成为网络上公认的时间同步工具。

二、时间同步工作原理

控制系统拥有大量服务器与工作站同时运行。系统对于时间的统一校准有着**的要求。对于控制系统这类局域网，通常会设定某个中心节点为时间服务器，其他节点会与时间服务器进行同步。电力自动化系统具有全系统统一对时的能力。系统内部采用网络时间协议NTP进行对时。系统通过网络方式引接GPS时钟信息，对时间服务器进行时间校正。GPS接收机通过3个网口分别与系统A/B/C网交换机连接。系统采用分级对时的方式，以两台SDP服务器为时间服务器，其他服务器、席位为时间客户端。通过网络接收外部GPS时钟信息校对SDP时间，再由SDP服务器为其他所有节点提供时间校准服务。

gps时钟服务器对时示意图

三、系统配置

3.1控制系统有针对NTP时间同步的配置文件

文件配置了系统的主备时间服务器，对时网络以及对时顺序的优先级。下面介绍有关NTP服务的常用命令：

（1）停止NTP服务：svcadmdisablentp

（2）启动NTP服务：svcadmenablentp

（3）服务状态查看：ntpq-p图2ntpq-p示意图st：即Stratum层，值越小表示ntpserver的精准度越高。这里表示SDP服务器处于Stratum层的第二层。refid：表示NTP服务器使用的更高一级服务器名称，这里显示两台SDP的上一级服务器都是GPS时钟源。offset：表示主机同步后的本地时间与其时间服务器的时间差，单位为毫秒（ms）。offset越接近0，主机和服务器的时间越接近。在offset一列中，时间偏差如果超过1000，说明系统的对时不正常。需要重新进行对时。

（4）查看时间：date如果查看结果发现两个服务器时间和GPS时钟有差异，需要重新对时。

3.2 LINUX操作系统配置方法

1、进入LINUX系统，使用shell进行配置：

2、在本机登录提示符进入LINUX系统，采用root用户登录，输入用户名口令，每个linux系统都有一个根（root）用户，root用户能够运行程序、使用文件、以任何方式改变计算机的设置；

3、使用telnet登录linux，使用telnet登录的时候，不可以直接使用root用户注册，你需要输入系统设定的另一个用户的用户名和口令，进入后，使用su命令，更改用户名为root用户，然后输入root用户的口令即可。

检测客户端：

1、Linux系统中必须安装了NTP客户端，才可以和时间服务器校时；

2、Linux下的NTP客户端存在于linux系统安装盘中；

3、使用cd/etc命令进入根目录下的etc目录，etc是一个包含管理配置命令和文件的目录；

4、使用is*ntp.conf查看是否存在这样的文件，如果存在，请参阅下一步，使用vi编辑器，*号是通配符，因为不同版本的linux会有不同的文件名，例如：xntp.conf,但是*后面的8个字符都是一样的。

5、如果没有上面的文件，请与系统管理员联系，安装NTP软件包。

使用vi编辑器配置客户端

使用vi/etc/ntp.conf打开名为ntp.conf的文件，或者vi/etc/xntp.conf,视察看到的文件名而定；

使用上下左右光标移动键，到配置文件的后面几行，会看到如下类似显示：

Server127.0.0.1localclock

Fudege127.0.0.1stratum10

敲击a键进入vi编辑方式：键入NTP服务器的IP地址，修改成（假设202.112.66.66是NTP服务器IP地址）；

Server202.112.66.66minpoll4maxpoll4

敲击ESC键回到vi命令方式，敲击：wq，保存修改并结束vi编辑；

6、查看配置：使用命令morentp.conf查看修改后的配置文件，使用空格键翻页到达文件的后部分，查看是否正确；

7、启动服务：使用serviventpdrestart命令启动NTP客户端服务；

8、查看服务启动情况：servicentpdstatus；

9、查看时间：使用date命令查看当前时间，当前时间应该与NTP服务器时间同步；

10、Vi编辑器的使用简介

1）打开特定文件，例如打开tmp目录下test文件，输入下面的命令：vi/tmp/test

2）如果是新文件，你可以看到下面显示：

“/tmp/test”[NewFile]

3）Vi编辑器有命令方式和输入方式两种模式，当启动vi文本编辑器时，使用的是命令方式，你必须键入一个命令进入vi编辑方式，命令有一个或者两个点后面跟字母和任选数字组成：

a添加：可以从光标的右侧开始输入文本；

i插入：可以从光标左侧插入文本；

4）完成输入时，安esc键，又返回命令方式。

5）几个有用的命令：

：w存储当前文件，但继续编辑；

：wq存储变更到文件，并且推出vi

：q推出当前文件，不保存变更；

：q！推出当前行，不存储刚对文件做出的变更；

3.3 Windows服务器配置

首先根据客户端的IP及 网络配置需要对各网络时间服务器进行配置，修改IP地址及网关地址。

其次对于windows服务器可以采用系统自带的NTP服务，具体配置如下：

双击电脑右下角的时间，出现如下图所示

选则“internet 时间”，则如下图所示，填写服务器ip地址即可对时。

四、GPS时钟服务器介绍

SYN2151型NTP时间同步服务器是由西安同步电子科技有限公司精心设计、自行研发生产的一款全新的标准时间同步服务器，在原有的网络时间服务器的基础上，大幅度提高各项性能指标，完全可以和国外先进的时间服务器相媲美。

此款时间同步服务器接收GPS和北斗卫星授时定位信号，从GPS和北斗二代卫星上获取UTC标准时间信息，将UTC时间信息通过网络传输，为网络设备（NTP网络客户端）提供精确、标准、安全、可靠和多功能的ntp校时服务，同时产生1PPS（秒信号）同步脉冲信号及串口tod时间信息，前面板显示年月日时分秒、收星颗数、系统工作状态，电源状态等信息，是一款性价比**的网络时间同步服务器。

产品功能

1)以GPS北斗卫星授时信号建立时间参考；

2)可提供最多4路NTP/SNTP网络校时接口；

3)串口TOD授时，每秒发送一次时、分、秒、年、月、日时间信息；

4)输出定时同步脉冲信号（1PPS），TTL接口输出；

5)前面板显示年月日时分秒、卫星颗数及工作状态；

6)支持windows、LINUX、UNIX、SUNSOLARIS、IBMAIX等操作系统时间同步；

7)支持冗余无缝切换双电源供电。

五、使用中遇到的问题

下面介绍有关时间同步的具体案例以及相应的解决方法。

5.1 时间异常

管制员反应人机界面显示时间与北京时间不一致人机界面时间与系统不一致，说明主机NTP服务出现了问题，需要重启NTP服务。

步骤如下：

（1）以超级用户登录相应机器

（2）svcadmdisablentp

（3）svcadmenablentp在启动NTP服务时，人机界面会有极短时间的卡顿现象，之后就会发现界面上方的时间恢复成系统的统一标准时间。

5.2 闰秒问题

2016年12月31日23：59：59后出现闰秒23：59：60为保持协调世界时接近于世界时时刻，协调世界时在2017年1月1日实施一个正闰秒，会出现23：59：60的情况。之前的NU－MEN2000自动化系统遇到这种情况，需要临时断开GPS连接，待跳过这一秒后，再恢复。针对这一情况，电力系统采用了系统自身调整的手段。经过在实验室的测试，NU－MEN3000自动化系统在闰秒出现后，大约需要35分钟调整这一秒，即UTC时间2017年1月1日00：00：00后，系统时间会持续比GPS时间大一秒。大约35分钟后，系统将与GPS时间一致，此时在系统人机界面可以观察到系统时间发生1秒钟的停顿，之后将会和GPS时间保持一致，整个过程对系统处理不会产生影响，不需针对闰秒做特殊维护处理。

5.3 熟悉ntp协议

控制系统作为大型计算机网络系统，通常包含数十台服务器与工作站，对时间校准的稳定性与精确性都有**的要求。NTP协议能够运用分级对时的方法，在局域网内部搭建一个时间服务器，使其他机器都与服务器进行对时，提供了一个能够准确对时的时间同步工具。熟悉NTP协议以及其在控制系统的应用，能够帮助技术人员处理控制系统有关时钟同步的问题。

六、GPS时钟服务器厂家简介

西安同步电子科技有限公司是一家专业从事GPS时钟服务器的研发、生产、销售、服务及代理为一体的高科技公司，公司坐落于陕西省西安市高新技术产业开发区，为客户提供完整的时频产品及系统解决方案。

公司实验室配有时间参数综合测试仪、铷原子频率标准、GPS北斗接收机、高稳晶振频率标准、频谱分析仪、示波器、信号源、高温箱、高精度频率计等计量测试标准，依据国家计量检定规程及客户要求，对产品的各项参数进行测试，确保每一台出厂设备的测量值满足检定规程和客户的需求。