http://ipc2u.ru/articles/tehnologii-i-innovacii/IEEE-1588v2/
03:03 09.12.2016
Наборы
Избранное
Избранное
Избранные товары
Цена по запросу
Регистрация / Авторизация
Авторизация
Логин:
Пароль:


Забыли пароль? Регистрация
Забыли пароль?
E-mail:
Для восстановления пароля введите e-mail, указанный при регистрации. На ваш e-mail будет выслано письмо с дальнейшими инструкциями.
Промышленная автоматизация

+7 (495) 232-02-07, sales@ipc2u.ru
Корзина
Цена по запросу
Скидка -
Всего:

Протокол синхронизации времени в сети для оборудования на подстанциях по стандарту IEEE 1588v2

Как показывает опыт использования морского хронометра, единый контроль времени – это важнейшее преимущество, позволяющее с точностью рассчитать работу всех устройств системы.

В эпоху Великих географических открытий Британская Империя совершила резкий прорыв в мореходстве, и всё это благодаря нехитрому изобретению – морскому хронометру – устройству, способному точно измерять время даже в морских условиях. Путём настройки хронометра в соответствии со временем портового города Гринвича и сравниванием показателей устройства с положением солнца на небе, британские моряки определяли время своего плавания с высокой точностью. Хронометр для них был не чем иным, как уникальным открытием: большим шагом вперёд, который позволил британцам обойти всех своих современников. И пусть с тех пор прошло много времени, но и сегодня такой хронометр играет важную роль для всей планеты, ведь благодаря ему был установлен мировой стандарт времени по Гринвичу (GMT).

Возможность точно измерять время – большое преимущество при работе с промышленными сетями. Это особенно актуально в работе на энергетических станциях, где требуются сверхточные показания времени для управления, синхронизации и настройки сетевого оборудования. Высокий уровень точности в измерениях позволяет использовать резервы промышленных сетей, при помощи которых значительно повышается эффективность работы, стабильность, безопасность и возможность подстраивать систему под требования конечного пользователя.

Мы рассмотрим процесс синхронизации промышленных сетей, необходимый для работы с современными системами, в основном, на энергетических подстанциях.
Также будет рассмотрена система работы с технологиями измерения времени, NTP, GPS и протокол IEEE 1588 v2 для получения сверхточных данных, при помощи которого можно собрать полную информацию о работе всей сети.

История технологий синхронизации по времени.

В промышленности для синхронизации сетевого оборудования используются часы. На основании получаемых с них данных координируется работа всего задействованного оборудования. В настоящее время интеграторы сетей используют несколько способов для синхронизации времени. Каждый способ имеет как свои недостатки, так и свои преимущества, и не всякий подойдёт для работы с промышленными системами.

Организация Inter-range Instrumentation Group (IRIG) утвердила стандарт для работы в сетях с последовательной коммутацией устройств. Технологии кодировки времени, разработанные IRIG в 1956г, были основой для работы систем прошлого поколения. В настоящее время стандарт IRIGB 205-87 является новейшим вариантом обновления.

Сетевой Протокол Времени (NTP): NTP – это протокол времени для данных сети, впервые появившийся в 1985г. Работа протокола NTP строится на иерархии уровней, при помощи которых поступает информация об общем для всей сети времени на данный момент. Иерархия NTP по своей сути представлена древом, что позволяет избежать повтора циклов в системе.

NTP делит сеть на разные уровни
(источник: B.D. Esham для Wikimedia Commons)


Система Глобального Позиционирования (GPS): спутники GPS являются сверхточными атомными часовыми механизмами, расположенными на орбите нашей планеты. Их данные по времени способны передаваться со скоростью света на приёмники, расположенные на земле. Эти данные также корректируются по принципам относительности, что позволяет приёмнику получить сверхточные данные о текущем времени.

Возможные неполадки при синхронизации по времени
Множество ныне существующих систем синхронизации по времени или несовершенны, или слишком дороги.

Промышленные системы, такие как автоматизированные сети подстанции, основаны на точных данных синхронизации, что позволяет управлять процессом работы различных подсистем и устройств, входящих в них. Однако многие технологии, использующиеся в этой среде, не соответствуют требованиям, предъявляемым к передаче данных и контролю таких систем.

Точность: Для безупречной работы промышленных сетей важна каждая наносекунда, но большинство используемых технологий попросту не могут обеспечить работу систем на таком уровне. Например, автоматизированная сеть подстанции должна работать на наносекундном уровне с данными, чтобы лучше поддерживать работу особо важных приложений (запись ошибок, удалённое наблюдение, удалённое управление). Стандарты IRIGB и NTP не позволяют работать системе на уровне наносекундной точности. Даже при стандартных условиях работы погрешность стандарта NTP составляет сотни микросекунд.

Стоимость: GPS сеть обеспечивает очень высокую точность работы с информацией благодаря атомным часам, но чтобы такая же точность соблюдалась в работе всей системы, каждый её уровень должен работать с данными отдельных GPS-приёмников. Это подразумевает очень большие денежные вложения, так что такое решение нельзя назвать рациональным. Работа с данными GPS была бы идеальным вариантом, если бы удалось сократить количество требуемых GPS-приёмников на каждый узел сети, или более эффективно использовать изначальное малое количество таких устройств, которые могли бы обеспечивать работу со сверхточными данными GPS всей системы.

Протокол времени для промышленных сетей.

Протокол IEEE 1588v2 был специально разработан для того, чтобы промышленные системы могли работать с высочайшей точностью и не требовать дополнительных денежных затрат.

Технологии NTP, GPS, и IRIGB не соответствуют требованиям, предъявляемым к полноценной работе на подстанциях. Протокол точного времени (РТР) IEEE 1588v2 был специально разработан для применения в области промышленных сетей и систем управления. В сети, работающей согласно стандарту IEEE 1588v2, главные часы устанавливают время для всей остальной системы подстанции. Ethernet-коммутатор работает как определяющее время устройство, а объединители, устройства защиты, и др., как стационарные часы. Все устройства работают по принципу «master-slave», где вверху схемы расположено устройство, выполняющее функцию главных часов. На рисунке ниже продемонстрирован обмен пакета данными РТР между master- и slave- устройствами, и настройка стационарных часов, при помощи которой синхронизируется вся сеть. Связь с GPS необходима только главным часам, таким образом, все данные будут точно разосланы по остальным устройствам сети.


Чтобы работать с протоколом IEEE 1588v2, системе нужен лишь один приёмник GPS. Это обеспечит точную передачу данных всем устройствам в сети.

Ethernet коммутатор с поддержкой протокола IEEE 1588v2 обеспечивает точную передачу данных (до 1 микросекунды) и может быть использован в качестве главных часов. Чтобы передача данных получилась максимально точной, остальные устройства сети также должны поддерживать протокол IEEE 1588v2. В сети промышленной автоматизации компьютеры, поддерживающие протокол IEEE 1588v2, выполняют функцию стационарных часов, которые получают синхронизированные по времени данные от коммутатора Ethernet.


Для полной синхронизации все устройства сети должны поддерживать протокол IEEE 1588v2, включая встраиваемые компьютеры.

Когда все устройства сети поддерживают протокол IEEE 1588v2, система может передавать данные на наносекундном уровне, что обеспечивает точную синхронизацию. Возможность работы на таком уровне особенно подходит для использования оборудования на энергетических станциях, поэтому стандарт IEEE 1588v2 и является частью стандарта IEC 61850-2, отвечающего требованиям сетей промышленной энергетики. Международная Электротехническая Комиссия (IEC) включила протокол IEEE 1588v2 в стандарт, т.к. точная синхронизация по времени в сетях промышленной энергетики влияет качество исполнения следующих задач:

  • Предупреждение отключения подачи энергии - cистема позволяет определить ряд проблем на начальной стадии и места их возникновения в сети в режиме реального времени.
  • Детальный учёт неисправностей и регистрации - gозволяет производить точный анализ, благодаря регистрации событий на наносекундном уровне.
  • Более эффективная работа сети - отслеживание графика работы и состояния оборудования.
    «Вопрос-ответ». Работа с виртуальным графиком времени эксплуатации, генераторами и управлением питанием.

Стандарт IEEE 1588v2 не только помогает сэкономить средства на организации работы сети, но также обеспечивает высокую точность передачи данных на наносекундном уровне. Это позволяет подстанциям и другим системам энергетических сетей повысить планку конкурентоспособности и выглядеть на голову выше аналогичных организаций, не использующих в своей работе устройства, стандартизированные согласно IEEE 1588v2. Ведь система «умной сети» позволяет синхронизированным подстанциям быть намного производительнее, экономичнее, легче в управлении и надёжнее. Все эти преимущества позволяют организациям повысить рентабельность производства и максимально снизить вред, причиняемый окружающей среде.

Преимущества устройств МОХА в синхронизации работы подстанций.

Fast Ethernet коммутаторы МОХА модели PT-7728-PTP IEC 61850-3 поддерживают протокол PTP стандарта IEEE 1588v2, чем гарантируют точную синхронизацию по времени сети подстанции и её устройств.

Характеристика коммутатора PT-7728-PTP:

  • до 14 портов 100BaseFX (Multi-mode, разъём ST) или 100BaseTX порты и 1 BNC коннектор. Поддержка IEEE1588 v1 и v2, маркировка времени на каждый порт и импульсные выходы (pps) на порт BNC.
  • 1- и 2-шаговые операции для главных часов с точностью до 1 микросекунды в режиме «End to End»
  • 2-шаговые операции для главных часов с точностью до 1 микросекунды в режиме «Peer to Peer»
  • Синхронизация часов по сети с наносекундной точностью
  • Синхронизация часов позволяет работать с основными и второстепенными сетями подстанции
  • Низкая стоимость сетей за счёт многоцелевого использования функций (Ethernet)
  • Быстрая синхронизация при возникновении изменений в сети
  • Простота установки и управления

Для полноценной работы в сети МОХА предлагает встраиваемые компьютеры серии DA-683/DA-685 с поддержкой стандарта IEEE 1588v2.

Характеристика компьютеров:

  • Низкий уровень потребления энергии до 40 Ватт для удобства работы в промышленной среде
  • Промышленное исполнение «всё в одном»: в устройствах нет вентиляторов и внешних кабелей, что обеспечивает крайне надёжную производительность.
  • Сертификат IEC 61850-3 позволяет устройствам эксплуатироваться на энергетических станциях.
  • Модульное исполнение с двумя независимыми слотами для снижения затрат на будущую модернизацию системы (8-портовый модуль RS-232/422/485, 8-портовый модуль RS-422/485, 4-портовый модуль 10/100 Mbps LAN, 8-портовый модуль 10/100 Mbps или универсальный модуль PCI расширения)
  • Удобная для пользователя конфигурация протокола PTP IEEE 1588v2 на системе Linux для простой и лёгкой работы, что позволяет сэкономить деньги и время на установку и настройку

Настройте протокол PTP IEEE 1588v2 для работы с компьютером DA-683 всего за несколько минут при помощи помощника автоматической установки
_______________________________________________________________________
Вы можете легко найти устройство, которое соответствует требованиям синхронизации по времени для вашей сети и уточнить его стоимость на официальном сайте IPC2U
www.ipc2u.ru

Отказ от ответственности Данный документ предназначен только для ознакомления с общей информацией, его содержание может меняться без уведомления. Не гарантируется, что вся информация, представленная в данном документе касательно устройств, условий эксплуатации, их характеристики, условий продажи или иных аспектов указана без ошибок. Мы снимаем с себя всякие обязательства и не несём никакой ответственности за любые действия, предпосылкой к которым послужила информация, указанная в данном документе.

Статьи по теме

AeroLink Protection - новое слово в резервировании беспроводных каналов связи от компании МОХА
15.07.2015
В данной статье описываются способы повышения стабильности, надежности и доступности беспроводных соединений за счет применения протокола резервирования AeroLink Protection от компании МОХА.
Исследования показывают: две трети из ста ведущих промышленных компаний сегодня используют технологии 3D-печати
29.04.2015

Хотя это можно назвать лишь предположениями, исследования международного гиганта PricewaterhouseCoopers (PwC) подтверждают, что все действительно так. Новое исследование PwC показало, что две трети из ста ведущих промышленных компаний сегодня используют технологии 3D-печати или более простые технологии быстрого создания опытных образцов в том или ином виде

Протоколы резервирования МЭК 62439-3 HSR/PRP
29.04.2015

Протоколы «бесшовного резервирования высокой доступности» (HSR - High Availability Seamless Redundancy) и «параллельного резервирования» (PRP - Parallel Redundancy Protocol) – это новейшие дополнения к стандарту МЭК 62439 для промышленных Ethernet сетей высокой доступности

“Статистика будущего. Давай я за тебя посчитаю.” - Современные методы сбора и аналитики информации в сфере розничной торговли и обслуживания
29.04.2015

В данной статье рассматривается два инновационных продукта программного обеспечения, их аппаратная реализация, и методы применения

http://ipc2u.ru/articles/tehnologii-i-innovacii/IEEE-1588v2/
03:03 09.12.2016