СИСТЕМА И СПОСОБ СИНХРОНИЗАЦИИ ВРЕМЕНИ МЕЖДУ МНОЖЕСТВОМ СИСТЕМ Российский патент 2018 года по МПК G07C5/04 G07C5/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Варианты осуществления изобретения относятся к синхронизации времени между множеством систем в локальной вычислительной сети.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Для решения задач и проблем, имеющихся сегодня в промышленности, используются различные промышленные машины, включая проходческие комбайны. Например, проходческие комбайны, как используется в данном документе, включают в себя, но без ограничения, экскаваторы, гибридные экскаваторы, бурильные машины, скребковые экскаваторы, колесные погрузчики и бульдозеры, конвейерные системы и питатели-дробилки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Промышленные и проходческие комбайны становятся все более сложными, и для управления и контроля за машинами они могут содержать различные компоненты аппаратного и программного обеспечения. Контроль за подобными машинами может включать в себя сбор данных в различных системах и подсистемах и может включать в себя присвоение временных меток как на уровне системы, так и на уровне подсистемы. В некоторых системах, потеря данных и другие проблемы происходят в результате неспособности поддержания должных установок для часового пояса и переходов между летним и зимнем временем в каждой подсистеме промышленного или проходческого комбайна.

[0004] В некоторых вариантах осуществления, изобретение предоставляет системы и способы синхронизации часов многочисленных систем на машине методом, разработанным с возможностью уменьшения или преодоления проблем предыдущего уровня техники. Например, подсистемы машины синхронизируют свои часы с одним источником без необходимости полагаться на параметры своей собственной встроенной подсистемы. Кроме того, программируемый логический контроллер (ПЛК) на машине служит в качестве главных часов для подсистем машины. Таким образом, параметры часового пояса и параметры летнего времени (DST) необходимо обновить только на ПЛК, а не на каждой подсистеме машины. Кроме того, параметры ПЛК являются программируемыми, а не жестко закодированными. Таким образом, параметры более легко регулировать.

[0005] Машина также может содержать аккумуляторную батарею, обеспечивающую часам ПЛК возможность оставаться в рабочем состоянии в течение нескольких месяцев или дольше для предотвращения проблем DST, вызываемых перезагрузкой подсистем с просроченными параметрами. Таким образом, подсистемы машины сохраняют точные временные метки без синхронизации с удаленным сервером и без проведения своих собственных расчетов с использованием своих собственных параметров часового пояса и DST. В некоторых вариантах осуществления изобретения, дополнительное устройство получает временную информацию от удаленного источника времени и передает временную информацию в ПЛК. Кроме того, варианты осуществления изобретения устраняют проблемы стабильности и точности сервера Простого Сетевого Протокола Времени (SNTP) за счет рассмотрения ПЛК в качестве сервера SNTP. В некоторых случаях, часы ПЛК функционируют независимо от внешних источников времени и вместо них полагаются на свои собственные внутренние часы и программируемые параметры.

[0006] В одном варианте осуществления, изобретение предоставляет промышленную машину, такую как проходческий комбайн, содержащую: программируемый логический контроллер (ПЛК) и компьютерную подсистему. ПЛК содержит системные часы ПЛК, имеющие локальное время, при этом локальным временем является время зоны, в которой находится промышленная машина, причем зона находится за пределами часового пояса Универсального Координированного Времени (UTC). ПЛК выполнен с возможностью управления производственным функционированием промышленной машины. Например, ПЛК выполнен с возможностью управления функциями разработки месторождения проходческого комбайна, такими как функция выемки грунта, бурения, разгрузки, дробления, перемещения и т.д., посредством получения входных данных от оператора, а в ответ управления лопатами, бурами, транспортерами и/или другим оборудованием проходческого комбайна. ПЛК также выполнен с возможностью передачи локального времени, замаскированного в виде временного значения UTC. Компьютерная подсистема имеет часы локального времени с конфигурируемым параметром часового пояса, который устанавливают для часового пояса UTC, и параметром летнего времени (DST), установленным на игнорирование DST. Компьютерная подсистема получает локальное время, транслируемое ПЛК, и часы локального времени устанавливаются по полученному от ПЛК локальному времени.

[0007] В еще одном варианте осуществления, изобретение предоставляет способ синхронизации времени между множеством систем на промышленной машине, такой как проходческий комбайн. Способ включает установку локального времени системных часов программируемого логического контроллера (ПЛК), при этом локальным временем является время зоны, в которой находится промышленная машина, причем зона находится за пределами часового пояса Универсального Координированного Времени (UTC). Способ дополнительно включает установку параметра часового пояса компьютерной подсистемы промышленной машины по часовому поясу UTC и установку параметра летнего времени (DST) компьютерной подсистемы на игнорирование DST. После этого, ПЛК получает от компьютерной подсистемы запрос на обновление времени UTC. Способ дополнительно включает отправку в компьютерную подсистему текущего временного значения системных часов ПЛК, замаскированного в виде временного значения UTC, в ответ на получение запроса на обновление времени UTC; и установку часов компьютерной подсистемы по текущему временному значению системных часов ПЛК.

[0008] Другие аспекты изобретения станут очевидны при рассмотрении подробного описания и сопровождающих чертежей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0009] ФИГ. 1A иллюстрирует карьерный экскаватор, который может содержать варианты осуществления изобретения.

[0010] ФИГ. 1В иллюстрирует горный бур, который может содержать варианты осуществления изобретения.

[0011] ФИГ. 2 иллюстрирует систему предыдущего уровня техники, которая использует Простой Сетевой Протокол времени (SNTP) для синхронизации часов множества подсистем на проходческом комбайне.

[0012] ФИГ. 3 иллюстрирует блок-схему процесса предыдущего уровня техники, выполняемого системой Фиг. 2 для синхронизации часов подсистем проходческого комбайна.

[0013] ФИГ. 4 иллюстрирует усовершенствованную систему синхронизации времени на проходческом комбайне.

[0014] ФИГ. 5 иллюстрирует программируемый логический контроллер (ПЛК) системы Фиг. 4.

[0015] ФИГ. 6 иллюстрирует систему, которая синхронизирует часы множества подсистем на проходческом комбайне за счет использования часов ПЛК в качестве главных часов.

[0016] ФИГ. 7 иллюстрирует блок-схему процесса, выполняемого системой Фиг.6 для синхронизации часов подсистем проходческого комбайна.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0017] Перед подробным объяснением каких-либо вариантов осуществления изобретения, должно быть понятно, что применение изобретения не ограничено деталями конструкции и расположения компонентов, изложенными в следующем описании или проиллюстрированными на следующих чертежах. Изобретение допускает другие варианты осуществления и практического применения или осуществления различными способами. Также, должно быть понятно, что формулировки и терминология, используемые в данном описании, предназначены для целей описания и не должны рассматриваться в качестве ограничения. Использование «включающий в себя», «содержащий» или «имеющий» и их вариантов в данном документе подразумевает охват элементов, перечисленных после этого, и их эквивалентов, а также дополнительных элементов. Термины «установленный», «связанный» и «соединенный» используются широко и охватывают как прямую и непрямую установку, связывание и соединение. Кроме того, «связанный» и «соединенный» не ограничены физическими или механическими связями или соединениями, и могут включать электрические связи или соединения, неважно непосредственные или опосредованные. Также, электронные сообщения и оповещения можно выполнять с использованием любого известного средства, включая непосредственные соединения, беспроводные соединения и т.д.

[0018] Также необходимо заметить, что для осуществления изобретения может быть использовано множество основанных на аппаратном и программном обеспечении устройств, а также множество различных конструктивных компонентов. В дополнение, должно быть понятно, что варианты осуществления изобретения могут содержать аппаратные средства, программное обеспечение и электронные компоненты или модули, которые, для целей обсуждения, могут быть проиллюстрированы и описаны, как если бы большинство компонентов были реализованы в виде аппаратных средств. Однако, любой специалист в данной области, и на основании чтения данного подробного описания, должен признать, что, по меньшей мере в одном варианте осуществления, основанные на электронике аспекты изобретения могут быть реализованы в программном обеспечении (например, сохранены на энергонезависимом машиночитаемом носителе), выполняемом одним или более процессорами. В связи с этим, необходимо заметить, что для осуществления изобретения может быть использовано множество основанных на аппаратном и программном обеспечении устройств, а также множество различных конструктивных компонентов. Кроме того, и как описано в последующих абзацах, специфические механические конфигурации, проиллюстрированные на чертежах, предназначены для иллюстрации вариантов осуществления изобретения, и что возможны другие альтернативные механические конфигурации. Например, «контроллеры», описанные в описании, могут включать стандартные процессорные компоненты, такие как один или более процессоров, один или более модулей машиночитаемых носителей, один или более интерфейсов ввода/вывода и различные соединения (например, системная шина), соединяющие составные элементы.

[0019] Фиг. 1A иллюстрирует электрический карьерный канатный экскаватор 100, упоминаемый в данном документе, как экскаватор 100. Экскаватор 100 содержит гусеницы 105 для передвижения экскаватора 100 вперед и назад, и для поворота экскаватора 100 (т.е. за счет изменения скорости и/или направления левой и правой гусениц друг относительно друга). Гусеницы 105 поддерживают платформу 110, содержащую кабину 115. Платформа 110 способна поворачиваться или вращаться вокруг оси 125 поворота, например, для передвижения с места выемки грунта в место разгрузки. Передвижение гусениц 105 не является необходимым для поворотного движения. Экскаватор 100 дополнительно содержит вал 130 ковша, поддерживающий поворотную рукоять 135 ковша (рукоять 135) и ковш 140. Ковш 140 содержит откидное днище 145 для выгрузки содержимого из внутренней части ковша 140 в место выгрузки, такое как бункер или самосвал.

[0020] Экскаватор 100 также содержит туго натянутые несущие тросы 150, соединенные между платформой 110 и валом 130 ковша для поддержки вала 130 ковша; грузоподъемный трос 155, прикрепленный к лебедке (не показано) внутри платформы 110 для наматывания троса 155 с целью подъема и опускания ковша 140; и трос 160 откидного днища ковша, прикрепленный к другой лебедке (не показано) для открывания откидного днища 145 ковша 140. В некоторых случаях, экскаватором 100 является экскаватор P&H® серии 4100, выпускаемый P&H Mining Equipment Inc., хотя экскаватором 100 может быть электрическое горное оборудование другого типа или модели.

[0021] Фиг. 1В иллюстрирует электрический горный бур 170 («бур 170»). В некоторых вариантах осуществления, буром 170 является бур для бурения взрывных скважин, такой как бур 320 XPC или другой основанный на Centurion® бур, производимый Job Global, Inc.

[0022] Бур 170 содержит гусеницы 172 для передвижения бура 170 вперед и назад, и для поворота бура 170 (т.е. за счет изменения скорости и/или направления левой и правой гусениц друг относительно друга). Гусеницы 172 поддерживают платформу 174, содержащую кабину 176 и мачту 178. Платформа 174 содержит четыре подъемника 180, которые можно выборочно поднимать и опускать посредством гидравлической системы. В опущенном и установленном состоянии, четыре подъемника 180 препятствуют передвижению бура 170 для бурения. Мачта 178 поддерживает буровую коронку 182, которую приводят во вращение и выборочно поднимают и опускают для бурения зоны под платформой 174.

[0023] ФИГ. 2 иллюстрирует систему 200 предыдущего уровня техники, расположенную на машине 205, такой как экскаватор 100 или бур 170. Подсистемы машины 205 содержат, например, программируемый логический контроллер (ПЛК) 210, регистрирующее устройство 215 и источник 220 данных (например, датчик).

[0024] В системе предшествующего уровня техники, показанной на фиг. 2, ПЛК 210 соединен по меньшей мере с одной другой подсистемой на машине 205 и содержит программное обеспечение, которое принимает управляющие решения для работы машины 205. Регистрирующее устройство 215 соединено по меньшей мере с одной другой подсистемой на машине 205 и собирает вместе данные, собираемые источником 220 данных и дополнительными подсистемами (не показано). Подсистемы соединены друг с другом с использованием локальной вычислительной сети (LAN) (не показано). ПЛК 210 содержит часы ПЛК 225. Регистрирующее устройство 215 содержит часы 230 регистрирующего устройства, а источник 220 данных содержит часы 235 источника данных. Часы подсистемы могут использоваться для маркировки данных временными метками.

[0025] Каждая подсистема также содержит свой собственный параметр часового пояса и параметр летнего времени (DST). ПЛК 215 содержит параметр часового пояса 212 ПЛК и параметр 213 DST ПЛК. Регистрирующее устройство 215 содержит параметр 217 часового пояса регистрирующего устройства и параметр 218 DST регистрирующего устройства. Источник 220 данных содержит параметр 222 часового пояса источника данных и параметр 223 DST источника данных.

[0026] Регистрирующее устройство 215 получает данные, которые получают временную метку от подсистемы, которая собирала данные. Кроме того, регистрирующее устройство 215 при получении данных создает временные метки данных. Регистрирующее устройство 215 может сравнивать свою собственную временную метку с временной меткой, генерируемой подсистемой. Если временные метки находятся вне пределов точно определенного диапазона, предполагается, что данные искажены и отбраковываются. Кроме того, регистрирующее устройство 215 может сравнивать временные метки для данных, генерируемых многочисленными подсистемами, для того чтобы синхронизировать данные, собранные из многочисленных источников на машине 205.

[0027] Система 200 задействует Простой Сетевой Протокол времени (SNTP) для синхронизации часов множества подсистем машины 205. SNTP задействует взаимосвязь сервер-клиент, где клиенты SNTP периодически запрашивают от сервера SNTP обновления времени. Сервер 240 SNTP расположен удаленно от машины 205 и часто расположен в иной временной зоне и/или стране, чем машина 205. Сервер 240 SNTP содержит часы 245 сервера SNTP, параметр 246 часового пояса сервера SNTP и параметр 247 летнего времени (DST) сервера SNTP. Сервер 240 SNTP получает локальное время от часов 245 сервера SNTP и рассчитывает значение 250 Универсального Координированного Времени (UTC) с использованием параметра 246 часового пояса и параметра 247 DST. Затем сервер 240 SNTP может передавать значение 250 UTC запрашивающим подсистемам.

[0028] В общем, UTC представляет собой стандарт времени, который используется для регулирования часов и времени. Значение UTC отображает время в часовом поясе UTC, который включает Гринвич, Англия. Когда часы или системы принимают значение UTC, значение UTC регулируется с использованием информации локального DST и часового пояса. Например, устройство, расположенное в часовом поясе на пять часов впереди часового пояса UTC, будет добавлять пять часов к принятому значению UTC. Аналогичным образом, устройства, предоставляющие значения UTC (т.е. серверы SNTP), выполняют обратный расчет. Например, устройство, расположенное в часовом поясе на пять часов впереди часового пояса UTC, будет вычитать пять часов из своего локального времени, а затем отправлять запрашивающему устройству значение UTC.

[0029] ФИГ. 3 иллюстрирует блок-схему процесса предыдущего уровня техники, выполняемого системой 200 Фиг. 2, для синхронизации часов подсистем машины 205. Каждая подсистема машины 205 выступает в качестве клиента SNTP и периодически запрашивает от сервера 240 SNTP обновления времени (этап 305). При получении запроса на обновление времени, сервер 240 SNTP рассчитывает значение 250 UTC на основании своего локального времени от часов сервера SNTP в комбинации с параметром 246 часового пояса сервера SNTP и параметром 247 DST сервера SNTP (этап 310). Затем сервер 240 SNTP передает значение 250 UTC назад в подсистему, которая запрашивала обновление времени (этап 315). Каждая подсистема для вычисления своего локального времени должна использовать свои собственные жестко закодированные, встроенные параметры часового пояса и параметры DST (этап 320). Каждая подсистема задействует свои часы согласно рассчитанному обновленному локальному времени (325).

[0030] Согласно системе и способу синхронизации времени, используемым на фиг. 2 и 3, сервер 240 SNTP служит в качестве главных часов для системы 200, означая что другие часы в системе 200 синхронизируют на основании информации, полученной от сервера 240 SNTP. Даже если сервер 240 SNTP представляет собой главные часы, каждая подсистема должна рассчитывать свое собственное локальное время с целью использования для своих собственных часов. Таким образом, синхронизация времени между подсистемами предотвращается, если встроенные параметры для каждой подсистемы не обновлены и не согласуются с другими подсистемами на машине 205.

[0031] Соответственно, SNTP имеет недостатки при применении для маленькой LAN, где устройства не имеют постоянного доступа к интернету, такой как маленькая LAN, которая может использоваться на проходческих комбайнах или других промышленных машинах. SNTP зависит от каждого клиента, имеющего уточненные параметры, когда в отдельном часовом поясе начинается и заканчивается DST. Однако, правила текущего часового пояса и применимого DST для конкретной машины 205 могут изменяться вследствие передвижения машины 205 или изменений в правилах DST различными руководящими органами.

[0032] Кроме того, в подсистемах может использоваться операционная система, которая не может быть изменена или сконфигурирована пользователем, или они могут иметь часовой пояс и параметры DST, которые являются жестко закодированными. Таким образом, параметры подсистемы может быть трудно регулировать или совсем нельзя регулировать. Кроме того, подсистемы не продолжают функционировать, когда машину 205 выключают. Даже когда в параметрах подсистемы проводят обновления, после того, как их выключают, подсистемы не могут сохранять информацию, что было проделано обновление. Соответственно, каждый раз, когда машину 205 запускают, подсистемы могут использовать устаревшую информацию DST для добавления или вычитания часа, даже если подсистемы были ранее обновлены. Данная проблема упоминалась, как «Амнезия DST».

[0033] Кроме того, сервисное программное обеспечение SNTP периодически имеет проблемы стабильности. Если сервер SNTP останавливает работу, подсистемы, выступающие в качестве клиентов SNTP, неспособны синхронизировать свои часы. Кроме того, некоторые серверы SNTP имеют проблемы с точностью вследствие различных интегральных схем центральных процессоров (CPU). Некоторые серверы SNTP могут терять время со скоростью, составляющей почти одна секунда в минуту. Данная неточность недопустима для подсистем машин, которые требуют точной синхронизации времени. Следовательно, система и способ, показанные на фиг. 2 и 3, не гарантируют должным образом, что часы на подсистемах проходческого комбайна являются точными и согласованными.

[0034] ФИГ. 4 иллюстрирует усовершенствованную систему 400 синхронизации времени для использования на машине 403, такой как экскаватор 100, бур 170, гибридный экскаватор, скребковый экскаватор, колесные погрузчики и бульдозеры, конвейерные системы, питатели-дробилки или другая горнопроходческая или промышленная машина. Подсистемы машины 403 могут взаимодействовать друг с другом посредством локальной вычислительной сети 405, построенной по стандарту Ethernet. Подсистемы машины 403 содержат программируемый логический контроллер (ПЛК) 410, регистрирующее устройство 415, источник 420 данных (например, датчик), обслуживающий компьютер 425, компьютер 430 оператора вычислительной машины и приемник 435 обновления времени. ПЛК 410 содержит программное обеспечение, которое принимает управляющие решения для работы машины 403 (например, на основании команд оператора, сохраненных параметров, данных датчика и т.д.). Регистрирующее устройство 415 собирает вместе данные, собранные источником 420 данных и дополнительными подсистемами. Обслуживающий компьютер 425 обеспечивает квалифицированному обслуживающему персоналу возможность производить регулировки системы 400. Компьютер 430 оператора вычислительной машины обеспечивает оператору возможность управления машиной 403.

[0035] Система 400 допускает получение обновлений времени на приемник 435 обновления времени от удаленного источника 440 времени. Однако, в некоторых вариантах осуществления, система 400 функционирует без получения обновлений времени от удаленного источника 440 времени. Система 400 дополнительно содержит первичный источник 445 электропитания. Первичный источник 445 электропитания обеспечивает электроэнергию в подсистемы машины 403, позволяя им функционировать. Хотя на фиг. 4 изображены некоторые подсистемы, машина 403 может содержать дополнительные подсистемы, которые обслуживают различные цели. Дополнительные подсистемы могут содержать датчики и/или устройства, которые измеряют и/или определяют крутящий момент, массу, вибрацию, температуру, положение двигателя, скорость, ускорение, уровни текучих сред, давление, нормы расхода и включены ли соленоиды.

[0036] ФИГ. 5 иллюстрирует ПЛК 410 системы 400. ПЛК 410 содержит системные часы 505 ПЛК, установочный параметр 510 часов, параметр 520 летнего времени (DST) и параметр 522 часового пояса. Системные часы 505 ПЛК могут содержать комбинацию аппаратных средств и программного обеспечения, используемых в сочетании с кварцевым генератором для отсчета времени. Установочный параметр 510 часов обеспечивает квалифицированному обслуживающему персоналу возможность установки и регулирования системных часов 505 ПЛК. Например, квалифицированный обслуживающий персонал может вводить локальное время (например, 3:45 пополудни) в установочный параметр 510 часов, и системные часы 505 ПЛК будут функционировать согласно введенному времени. Параметр 520 DST и параметр 522 часового пояса могут использоваться для вычисления локального времени машины 403, когда ПЛК 410 получает обновление времени из приемника 435 обновления времени. Например, если ПЛК 410 получает значение Универсального Координированного Времени (UTC), для вычисления локального времени машины 403 могут использоваться параметры 520 и 522. Кроме того, для обновления системных часов 505 ПЛК должным образом может использоваться параметр 520 DST, когда DST применяется. Таким образом, параметр 520 DST может регулировать системные часы 505 ПЛК без получения ПЛК 410 обновлений времени, а также в вариантах осуществления, где не используется удаленный источник 440 времени.

[0037] ПЛК 410 также содержит заряжаемую аккумуляторную батарею 525, обеспечивающую возможность продолжения работы системных часов 505 ПЛК в течение нескольких месяцев или дольше, даже когда первичный источник 445 электропитания машины 403 недоступен или выключен. Соответственно, заряжаемая аккумуляторная батарея 525 обеспечивает ПЛК резервное питание. В некоторых вариантах осуществления, заряжаемая аккумуляторная батарея 525 расположена внешне по отношению к ПЛК 410 и может обеспечивать резервное питание других подсистем. В вариантах осуществления, в которых для обновления системных часов 505 ПЛК используется удаленный источник 440 времени, заряжаемая аккумуляторная батарея 525 может обеспечивать возможность сохранения параметров 520 и 522 в памяти, когда первичный источник 445 электропитания недоступен или выключен. В качестве альтернативы, параметры 520 и 522 могут сохраняться в энергонезависимой памяти.

[0038] ФИГ. 6 более подробно иллюстрирует схему системы 400, которая синхронизирует часы множества подсистем на машине 403 за счет использования системных часов 505 ПЛК в качестве главных часов. Регистрирующее устройство 415 содержит часы 630 регистрирующего устройства. Источник 420 данных содержит часы 635 источника данных. Часы 630 и 635 подсистем могут использоваться для создания временных меток данных.

[0039] Каждая подсистема также содержит свои собственные параметры часового пояса и параметр DST. Регистрирующее устройство 415 содержит параметр 617 часового пояса регистрирующего устройства и параметр 618 DST регистрирующего устройства. Источник 420 данных содержит параметр часового пояса 622 источника данных и параметр 623 DST источника данных. Обслуживающий компьютер 425 и компьютер 430 оператора вычислительной машины системы 400 не изображены на фиг. 6, но имеют конфигурации, аналогичные конфигурациям регистрирующего устройства 415 и источника 420 данных.

[0040] Параметры DST могут содержать установочный параметр DST и параметр включения/выключения DST. Установочный параметр DST представляет собой двоичный параметр, который устанавливают либо для стандартного времени (например, на время зимних месяцев), либо для летнего времени (например, на время летних месяцев). Параметр включения/выключения DST управляет тем, влияет ли установочный параметр DST на расчеты локального времени. Говоря другими словами, параметр включения/выключения DST управляет тем, задействует ли подсистема свой установочный параметр DST для вычисления локального времени. Таким образом, параметр включения/выключения DST включает или выключает параметр установки DST, тогда как установочный параметр DST показывает, принято ли в расчет смещение DST в расчетах локального времени на основании текущего времени года. Соответственно, параметр DST при расчетах времени может быть эффективно отключен или проигнорирован либо за счет установки параметра включения/выключения DST на «выключено», либо, когда параметр включения/выключения DST «включен», за счет установки установочного параметра DST на стандартное время, а не на время DST.

[0041] Регистрирующее устройство 415 получает данные, которые получили временную метку от подсистемы, которая собрала данные. Кроме того, регистрирующее устройство 415 при получении данных маркирует данные временными метками. Регистрирующее устройство 415 может сравнивать свою собственную временную метку с временной меткой, генерируемой подсистемой. Если временные метки находятся вне пределов точно определенного диапазона, предполагается, что данные искажены и отбраковываются. Кроме того, регистрирующее устройство 415 может сравнивать временные метки для данных, генерируемых многочисленными подсистемами, для того, чтобы синхронизировать данные, собранные из многочисленных источников на машине 403. Таким образом, синхронизация часов подсистемы на машине предоставляет возможность точного сбора данных и предотвращает отбраковывание данных.

[0042] Система 400 уменьшает и может устранить потерю данных вследствие отсутствия синхронизации времени между подсистемами на машине 403. Система 400 задействует системные часы 505 ПЛК в качестве главных часов для подсистем на машине 403.

[0043] Подсистемами машины 403 являются клиенты Простого Сетевого Протокола времени (SNTP), которые периодически запрашивают обновления времени, которыми оперирует программное обеспечение на ПЛК 410. Клиенты SNTP рассчитывают на получение значения UTC в ответ на свои запросы на обновление времени. Однако, ПЛК 410 реагирует на запросы на обновление времени посредством отправки локального времени машины 403. Таким образом, локальное время замаскировано в виде значения UTC. Говоря другими словами, клиенты SNTP периодически запрашивают время UTC и получают локальное время ПЛК 410, замаскированное в виде времени UTC.

[0044] Соответственно, параметры часового пояса каждой подсистемы, включая параметры 617 и 622 часового пояса, предполагают, что машина 403 находится в часовом поясе UTC, даже если машина не находится в часовом поясе UTC. То есть, параметры часового пояса установлены по часовому поясу UTC. Таким образом, когда подсистемы принимают обновленное время от ПЛК 410 после запроса обновления времени, полученное время не будет регулироваться на основании параметров 617 и 622 часового пояса. Кроме того, параметры 618 и 623 DST каждой подсистемы отключаются, так что DST игнорируется. Таким образом, время, получаемое каждой подсистемой от ПЛК 410, не будет регулироваться на основании параметров 618 и 622 DST. Соответственно, время, получаемое каждой подсистемой от ПЛК 410, не регулируется данной подсистемой и станет локальным временем каждой подсистемы.

[0045] В некоторых вариантах осуществления, удаленный источник 440 времени обеспечивает время, которое ПЛК 410 может использовать для синхронизации своих часов. Удаленным источником 440 времени является сервер SNTP с часами 604, параметром 605 часового пояса и параметром 606 DST. Часы 604 отсчитывают локальное время удаленного источника 440 времени. Параметры 605 и 606 используются для вычисления значения UTC 610 на основании локального времени, предоставляемого часами 604. В качестве альтернативы, удаленным источником 440 времени является удаленный источник времени другого типа, который не использует SNTP. В некоторых случаях ПЛК 410 отправляет удаленному источнику 440 времени запрос на обновление времени (например, периодически), а удаленный источник 440 времени отправляет время (например, время UTC) приемнику 435 обновления времени. В качестве альтернативы, удаленный источник времени 435 может периодически отправлять обновления времени приемнику 435 обновления времени без получения от ПЛК 410 запроса на обновление времени. В некоторых вариантах осуществления, часы 505 ПЛК не могут обновлять свое время от удаленного источника 440 времени. Вместо этого, часы 505 ПЛК устанавливают первоначально и обновляют при необходимости посредством обслуживающего компьютера 425. В некоторых вариантах осуществления, приемник обновления времени является частью ПЛК 410 и/или расположен внутри ПЛК 410.

[0046] Система 400 предоставляет возможность регулирования локального времени подсистем за счет изменения установочного параметра 510 часов и/или параметра 520 DST на ПЛК 410. Нет необходимости изменения отдельных установок каждой подсистемы для обновления локального времени каждой подсистемы. Кроме того, даже если установки на ПЛК 410 являются некорректными (вследствие изменений текущего часового пояса или DST), подсистемы на машине 403 останутся синхронизированными друг с другом. Таким образом, данные не теряются вследствие несоответствующих временных меток.

[0047] Кроме того, система 400 устраняет ошибки DST, допускаемые подсистемами вследствие невозможности сохранения информации, что параметры DST уже были обновлены. Подсистемы не добавляют или вычитают час каждый раз, когда они перезагружаются, потому что параметры 618 и 623 DST каждой подсистемы отключаются, так что DST игнорируется. Кроме того, использование системных часов 505 ПЛК в качестве источника синхронизации для подсистем вместо сервера SNTP устраняет проблемы функциональности и точности сервера SNTP. Поведение системных часов 505 ПЛК является более точным и более легко управляемым, чем обычных серверов SNTP.

[0048] ФИГ. 7 иллюстрирует блок-схему процесса 700, выполняемого системой 400 для синхронизации часов подсистем машины 403. На стадии 705, квалифицированный обслуживающий персонал может вводить пароль для получения доступа к регулирующим параметрам системы 400. После получения доступа, квалифицированный обслуживающий персонал может ввести установочный параметр 510 часов, параметр 520 DST и параметр 522 часового пояса ПЛК 410 (этап 710). Система 400 рассчитывает локальное время машины 403 на основании введенных параметров 510 и 520 (этап 715). Системные часы 505 ПЛК устанавливаются на рассчитанное локальное время. В некоторых случаях, например, когда параметры вводят изначально, система 400 не делает расчеты на этапе 715 и вместо этого устанавливает системные часы 505 ПЛК на локальное время, которое было введено в качестве установочного параметра 510 часов. Системные часы 505 ПЛК непрерывно действуют и ожидают от подсистемы запросы на обновление времени (этап 720). Системные часы ПЛК действует в качестве сервера SNTP для подсистем машины 403. Если ПЛК 410 получает запрос на обновление времени (т.е. запрос времени UTC) от одной или более подсистем (этап 722), ПЛК отправляет запрашивающей подсистеме (подсистемам) текущие системные часы ПЛК, замаскированные в виде времени UTC (этап 723).

[0049] Если обновление времени доступно от удаленного источника времени (этап 725), приемник 435 обновления времени получает обновление времени (этап 730). В некоторых вариантах осуществления обновление времени получают, используя SNTP от сервера SNTP, и приемник 435 обновления времени отправляет ПЛК 410 обновление времени с использованием второго протокола передачи данных (этап 735). Затем ПЛК 410 рассчитывает для системных часов 505 ПЛК обновленное время, используя обновление времени, параметр 520 DST ПЛК и параметр 522 часового пояса ПЛК (этап 737). В некоторых вариантах осуществления, удаленным источником 440 времени является сервер SNTP. В альтернативных вариантах осуществления, удаленный источник 440 времени не использует SNTP. В некоторых вариантах осуществления, системные часы 505 ПЛК действуют на основании параметров 510 и 520 и локально предоставленного времени, и сконфигурированы не для обновления от удаленного источника 440 времени. Говоря другими словами, системные часы 505 ПЛК функционируют независимо от удаленного источника 440 времени.

[0050] Если квалифицированный обслуживающий персонал изменяет параметры 510 и 520 системы 400 (этап 740), система 400 регулирует системные часы 505 ПЛК с использованием обновленных параметров 510 и 520 (этап 715). Таким образом, часы подсистем на машине 403 могут обновляться за счет изменения параметров 510 и 520 ПЛК 410.

[0051] Таким образом, варианты осуществления изобретения предоставляют, среди прочего, системы и способы синхронизации времени между множеством систем на промышленной машине, такой как проходческий комбайн. Системы и способы используют системные часы ПЛК в качестве главных часов для подсистем на машине. Таким образом, системы и способы предусматривают легкую настройку изменений часового пояса и информации DST для подсистем на машине из единственного источника (например, ПЛК). Системы и способы дополнительно обеспечивают, что различные часы на машине синхронизируются, даже если часовой пояс и/или параметры DST ПЛК не обновляются.

[0052] Различные признаки изобретения изложены в следующей формуле изобретения.

Изобретение относится к средствам синхронизации времени между множеством систем в локальной вычислительной сети и может быть использовано для присвоения временных меток для контроля за работой промышленной машины. В частности, предложена система синхронизации времени на промышленной машине, содержащая: программируемый логический контроллер (ПЛК), содержащий системные часы ПЛК, имеющие локальное время, при этом локальным временем является время зоны, в которой находится промышленная машина, причем зона находится за пределами часового пояса Универсального Координированного Времени (UTC). При этом ПЛК выполнен с возможностью управления производственным функционированием промышленной машины и передачи локального времени, замаскированного в виде временного значения UTC. Кроме того система содержит компьютерную подсистему, имеющую часы локального времени с конфигурируемым параметром часового пояса, который устанавливают для часового пояса UTC, и параметром летнего времени (DST), который отключают. При этом компьютерная подсистема получает локальное время, транслируемое ПЛК, а часы локального времени устанавливают по полученному локальному времени от ПЛК. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Система синхронизации времени на промышленной машине, содержащая:

программируемый логический контроллер (ПЛК), содержащий системные часы ПЛК, имеющие локальное время, при этом локальным временем является время зоны, в которой находится промышленная машина, причем зона находится за пределами часового пояса Универсального Координированного Времени (UTC), при этом ПЛК выполнен с возможностью

управления производственным функционированием промышленной машины и

передачи локального времени, замаскированного в виде временного значения UTC; и

компьютерную подсистему, имеющую часы локального времени с конфигурируемым параметром часового пояса, который устанавливают для часового пояса UTC, и параметром летнего времени (DST), который отключают, при этом компьютерная подсистема получает локальное время, транслируемое ПЛК, а часы локального времени устанавливают по полученному локальному времени от ПЛК.

2. Система синхронизации времени по п. 1, дополнительно содержащая первичный источник электропитания, который обеспечивает машине электроэнергию, при этом ПЛК дополнительно содержит аккумуляторную батарею, обеспечивающую резервное питание для системных часов ПЛК, когда первичный источник электропитания выключен.

3. Система синхронизации времени по п. 1, в которой системные часы ПЛК устанавливают по локальному времени на основании по меньшей мере одного из установочного параметра часов ПЛК, параметра DST ПЛК и параметра часового пояса ПЛК.

4. Система синхронизации времени по п. 3, дополнительно содержащая обслуживающий компьютер, при этом по меньшей мере один из установочного параметра часов ПЛК, параметра DST ПЛК и параметра часового пояса ПЛК регулируют после получения пароля обслуживающим компьютером.

5. Система синхронизации времени по п. 4, в которой системные часы ПЛК выполнены с возможностью обновления на основании регулировки, сделанной по меньшей мере для одного из установочного параметра часов ПЛК, параметра DST ПЛК и параметра часового пояса ПЛК.

6. Система синхронизации времени по п. 1, дополнительно содержащая приемник обновления времени, выполненный с возможностью приема обновлений времени от удаленного источника времени с использованием Простого Сетевого Протокола времени (SNTP), при этом приемник обновления времени дополнительно выполнен с возможностью отправки обновлений времени в ПЛК.

7. Система синхронизации времени по п. 6, в которой ПЛК рассчитывает локальное время промышленной машины на основании обновления времени, параметра DST ПЛК и параметра часового пояса ПЛК.

8. Система синхронизации времени по п. 1, в которой система функционирует независимо от удаленного источника времени.

9. Система синхронизации времени по п. 1, в которой потеря параметра летнего времени смягчается на промышленной машине.

10. Способ синхронизации времени между множеством систем на промышленной машине, при этом способ включает:

установку системных часов программируемого логического контроллера (ПЛК) у ПЛК на локальное время, при этом локальным временем является время зоны, в которой находится промышленная машина, причем зона находится за пределами часового пояса Универсального Координированного Времени (UTC);

установку параметра часового пояса компьютерной подсистемы промышленной машины по часовому поясу UTC;

отключение параметра летнего времени (DST) компьютерной подсистемы, чтобы игнорировать DST;

получение ПЛК запроса от компьютерной подсистемы на обновление времени UTC;

отправку в компьютерную подсистему текущего временного значения системных часов ПЛК, замаскированного в виде временного значения UTC, в ответ на получение запроса на обновление времени UTC и

установку часов компьютерной подсистемы по текущему временному значению системных часов ПЛК.

11. Способ по п. 10, дополнительно включающий:

установку по меньшей мере одного из параметра DST ПЛК, установочного параметра часов ПЛК и параметра часового пояса ПЛК и

вычисление локального времени промышленной машины на основании по меньшей мере одного из параметра DST ПЛК, установочного параметра часов ПЛК и параметра часового пояса ПЛК.

12. Способ по п. 11, дополнительно включающий обновление системных часов ПЛК на основании регулировок, сделанных по меньшей мере для одного из параметра DST ПЛК, установочного параметра часов ПЛК и параметра часового пояса ПЛК.

13. Способ по п. 10, дополнительно включающий обновление системных часов ПЛК на основании обновления времени от удаленного источника времени.

14. Способ по п. 10, дополнительно включающий:

получение, в приемнике обновления времени, обновления времени от сервера Простого Сетевого Протокола Времени (SNTP);

отправку обновления времени в ПЛК и

вычисление локального времени промышленной машины на основании обновления времени, параметра DST ПЛК и параметра часового пояса ПЛК.

15. Способ по п. 10, дополнительно включающий предоставление аккумуляторной батареей резервного питания для системных часов ПЛК, когда первичный источник электропитания промышленной машины выключен.

16. Способ по п. 12, дополнительно включающий:

получение обслуживающим компьютером пароля и

после подтверждения пароля получение настроек по меньшей мере для одного из параметра DST ПЛК, установочного параметра часов ПЛК и параметра часового пояса ПЛК.

17. Способ по п. 10, дополнительно включающий установку и обновление системных часов ПЛК независимо от удаленного источника времени.

18. Способ по п. 10, в котором потеря параметра летнего времени смягчается на промышленной машине.