南京英奥GPS使用手册.doc

南 京 英 奥 科 技 有 限 公 司标准时间同步钟使 用 手 册二O一二年二月南京英奥科技有限公司从事GPS标准时间同步钟的设计、生产十余年，通过电力行业级检验检测机构通过型试验，具有ISO 9001质量保证体系认证证书。感谢您选购本公司产品并详细阅读本手册。本手册详尽说明了GPS/北斗标准时间同步系列产品的外观机构、电气参数、使用环境及可能出现的故障及排除方法。客服电话：（025）83414831、83728301转801、802技术支持：（025）83414831、83728301转806目 录一、概述二、技术指标（一） GPS技术指标（二） 北斗技术指标三、通讯规约四、产品型号介绍（一）SZ-2型GPS（二）SZ-2U型GPS（三）SZ-2UA型（GPS、北斗、GPS/北斗）（四）SK-2UA型（GPS、北斗、GPS/北斗）（五）SZ-4UA型（GPS、北斗、GPS/北斗）（六）SZ-5000双机冗余型 GPS+GPS、GPS+BD、GPS/BD+GPS/BD SK-BM（七）扩展时钟系列 1、SZ-TM14A/SZ-TM12Y/SZ-TM12W 2、SZ-TM24A/SZ-TM22Y/SZ-TM22W 3、SZ-IRIG-B-1 4、SZ-IRIG-BA 5、SZ-IRIG-B 6、SZ-232&485 7、SZ-232/SZ-RS4858、SZ-NET 9、SZ-FIB81/82 10、SZ-FIZ8111、SZ-FIB91/91 12、盒式光纤收发器五、附录 附录1 天线架设 附录2 机箱尺寸一、概述随着电力系统自动化技术的发展，系统对时间统一的要求越来越迫切，对时间的同步精度要求也越来越高，我们研制的标准时间同步钟就是专门为电力系统的自动化提供高精度时间基准的时间同步设备。一种以美国导航星全球定位系统(GPS)为时间基准，时间同步精度1s，它选用美国专业生产厂家生产的GPS接收机部件进行二次开发研制而成，可以同时跟踪视场内的12颗GPS卫星，自动选择最佳星座进行定位、定时；另一种以我国“北斗一号”卫星为时间基准，时间同步精度优于1s，它同时跟踪3颗北斗卫星，具有高精度的授时性能及完备的自主完好性监测功能。这两种标准时间同步钟输出与协调世界时UTC时间同步精度为1s的秒(1PPS)、分(1PPM)、时(1PPH)定时脉冲和北京时间的钟面；还可实现工频量的测量，按照一定格式经串行口分别输出日期、时间、周波钟、周波数、钟差、事件产生时刻和安全运行天数等信息，供电力系统需要标准时间尺度的各种自动化装置使用。本设备采用单片机控制，软硬件结合的技术设计，充分利用GPS/BD北斗接收组件的潜力。因此系统具有可靠性高、功能多、精度高、性价比好和操作方便等特点，完全可以满足电力系统时间同步要求。它的使用推广，将大大促进和提高电力系统的事故分析，故障测距和继电保护等自动化技术的发展。二、技术指标（一）GPS技术指标1. 接收频率：1575.42MHz，可同时跟踪812颗GPS卫星。2. 天线射频灵敏度：-166dbw，馈线长度按需选择30米、50米或100米。3. 捕获时间：20秒2分钟4. 1PPS秒脉冲输出定时准确度：1s 电平：485电平极性：正脉冲 脉宽：约20200ms阻抗：50 前沿：20ns5. 1PPM分脉冲输出定时准确度：1s 电平：485电平极性：正脉冲 脉宽：约20200ms阻抗：50 前沿：20ns6. 1PPH时脉冲输出定时准确度：1s 电平：TTL电平极性：正脉冲 脉宽：约1s阻抗：50 前沿：20ns7. 周波测量精度：0.001周。8. 显示：显示内容包括周波数，日期，时间，卫星状态。9. 串行口：输出编码(年月日时分秒)，工频钟时间(时分秒)，钟差、周波数和突发事件产生的时刻，每秒发一次。输出有RS232电平和RS485电平。10. 电源：输入电压范围：交直流86265V 最大输出功率：15W 输入频率范围：4763Hz 工作温度范围：-10+55（二）BD北斗技术指标1. 跟踪3颗卫星，处理6个波束数据。2. 天线射频灵敏度：-157.6dbw，使用有源微带天线。3. 授时精度：30ns（单向）。4. 捕获时间：优于3分钟。5. 其它指标同GPS系列。 三、通讯规约SZ系列GPS既可以采用报文方式软对时，又可以采用脉冲方式硬对时，其中报文方式的通讯规约有六种。1.规约1接口标准：RS232或RS422/RS485通讯速率：4800b/s数据位：8位(ASC码)起始位：1位停止位：1位校验位：无输出报文格式：语句1：BJT，YYMMDD，hhmmss，XXXX.XX，HHFFPP，ff.f1f1f1CRLF语句2：SOE，YYMMDD，hhmmss，UUUUUUCRLF语句3：ERR, YYMMDD，hhmmssCRLF其中：BJT表示北京时间，SOE表示外部事件，ERR表示信号丢失或接收卫星少于3颗。YY为年，MM为月，DD为日，hh为时，mm为分，ss为秒，UUUUUU为微秒，表示钟差的符号，XXXX.XX为钟差值(标准钟工频钟)，单位为秒，HHFFPP分别为工频钟的时，分，秒。ff为周波数的两位整数部分，f1f1f1为周波数的三位小数部分。(如年份需要四位表示，即YYYY，请说明)* 正常情况，只发语句1；* 有外部事件时，发语句2；* 当出现信号丢失或接收的卫星少于3颗时，发告警语句3。语句3中的 YYMMDD，hhmmss，表示失星时的年、月、日、时、分、秒。串口输出年，月，日，时，分，秒，工频时间，钟差，周波数和外部事件产生的时刻(准确到微秒)，每秒发送一次，起始位与标准秒的同步误差小于0.2ms。注：*表示部分机型已取消此项功能。2.规约2接口标准：RS232或RS422/RS485通讯速率；4800b/s数据位：8位(数据为压缩BCD码，字符为ASC码)起始位：1位停止位：1位校验位：无输出报文格式：HHMMSSYYM1M1DDFFF1F1F2F2H2H2M2M2S2S2其中: 为起始符，为工频标志，为周波标志，为结束标志，以上均为ASC码。HHMMSSYYM1M1DD分别为北京时间：时，分，秒，年，月，日；FF为周波数的整数部分；F1F1为周波数的小数点后第一、第二位小数；F2F2为周波数的小数点后第三、第四位小数；H2H2M2M2S2S2为周波钟的时分秒；以上数据均为压缩BCD码。3.规约3(IRIGB)数据格式：秒、分、时，一年中的第n天，每秒发送一次，内含100个脉冲。分直流码和交流码两种(参考IRIG-B IEEE 1344-1995）。4.规约4(DCF77)数据格式：分、时、星期、月、年，以BCD方式编码，每分钟组装完成整个报文信息，以TTL、RS232、RS485、光隔方式输出。5.规约5（T格式）ASCII数字和序列（“00”秒时）：注：T=响应请求或信息字头 每个整分自动发送时间信息 接收到“T”后，每分钟循环发送时间信息 ：=隔离时间单位 接口方式：RS232或RS422/RS485 通讯速率：9600b/s 数据位：8位 起始位：1位 停止位：1位 校验位：无6.规约6（NTP协议、TCP/IP协议）NTP协议对时是以客户机服务器的方式进行通信，每次通信共计两个包，客户机发送一个请求数据包，服务器接收后回一个应答数据包来对时。TCP/IP协议为广播方式向本网络发送数据包，每秒一次。报文格式为规约1。网络对时时，服务器的IP地址可以自己设置。提供修改IP地址的软件。 7.用户指定的其它规约四、产品型号介绍（一）SZ2型1.结构采用台式ABS塑料机箱，尺寸为230mm(宽)110mm(高)275mm(深)，颜色为灰色。2.功能具有6位LCD和8位LCD两个显示窗口，有2个RS232和2个RS485串行口输出报文对时，1个秒脉冲，1个分秒脉冲，1个时脉冲输出口，串口输出可选择规约中任何一种。出厂配置为：串口输出规约1。3.面板说明面板布置示意图如图4.1所示图4.1.1（1）液晶显示屏1：6位LCD显示器，显示测量的周波数； 格式为：XX.XXXH，单位为赫兹。 不接周波线时，显示年、月、日；格式为：YY.MM.DD。（2）1PPS指示灯：接收机跟踪时，每秒闪烁一次。（3）液晶显示屏2：8位LCD显示器，用于显示接收机的状态，时间。 4.背板说明背板布置示意图如图4.2所示。图4.1.2（1）天线输入插座（2）1PPS输出插座：BNC高频插座，TTL电平输出，外壳为地。（3）1PPM输出插座：BNC高频插座，整分时输出一个约为20200ms宽的正脉冲，TTL电平输出，外壳为地。（4）1PPH输出插座：BNC高频插座，整点时输出一个约为1s宽的正脉冲，TTL电平输出，外壳为地。*（5）突发事件输入插座 (备用)：BNC高频插座，突发事件输入为通断信号，平时触点是断开的，突发事件产生时接通，外壳为地。（6）串口：RS232接口，DB9孔接线定义：2#脚信号发送、5#脚信号地，输出规约1；RS485接口，DB9针接线定义为：2#脚TR+、4#脚TR-。*（7）周波测量输入插座：直接输入电网上的交流220V电压。（8）交直流电源插座。（9）保险丝插座（12A）（10）电源开关注：*表示某些型号此功能已取消。 （二）SZ-2U型1.结构标准2U工业机箱，尺寸为482.6（宽）mm88.90mm（高）290mm（深），颜色为灰色。2.功能除具备SZ-2型GPS所有功能外，增加了四个备用串口，用作串口扩展。出厂配置为串口1、2、3、4输出规约1，其它串口备用。3.前面板说明类似SZ-2型4.背板说明图4. 2（1）天线输入：BNC高频插座（2）1PPS输出插座：BNC高频插座，RS485电平输出，外壳为负。（3）1PPM输出插座：BNC高频插座，RS485电平输出，外壳为负。（4）1PPH输出插座：BNC高频插座，TTL电平输出，外壳为地。*（5）外部事件输入插座：BNC高频插座（6）串行接口：RS232接口定义为2#脚信号发送、5#脚信号地。RS422/485接口定义为2#脚TR+、4#脚TR-。（7）IRIG-B（DC）：备用口，接口定义RS232方式2#脚信号发送、5#脚信号地；RS485方式2#脚TR+、4#脚TR-。（8）IRIG-B（AC）：备用口，接口定义为2#脚、4#脚接信号（9）保险丝插座（2A）：部分机型保险丝内置。（10）周波测量输入插座：直接输入电网上的交流220V电压。（11）电源插座（三）SZ-2UA型名称含义：设备型号信号源工作电源扩展位输出接口 SZ-2UA 1.GPS 1.1D单电源 1.NET0 1.DZ(凤凰端子型，缺省) 2.BD（北斗）2.2D双电源 2.NET2 2.DB9 3.GPS/BD 3.NET4 4.16B码 5.32B 码 6.16S/M脉冲 7.32S/M脉冲 SZ-2UA面板示意图：图4.31.结构标准2U工业机箱，尺寸为482.6（宽）mm88.90mm（高）290mm（深）2.功能（1）液晶显示屏1： 6位LCD显示器，显示测量的周波数； 格式为：XX.XXXH，单位：赫兹。 不接周波线时，显示年、月、日；格式为：YY.MM.DD。（2）1PPS指示灯：接收机跟踪时，每秒闪烁一次。（3）液晶显示屏2：8位LCD显示器，用于显示接收机的状态，时间。SZ-2UA-GPS各种类型背板分别介绍如下：（注：SZ-2UA-BD及SZ-2UA-GPS/BD各种类型后面板与对应的SZ-2UA-GPS后面板类似）1、SZ-2UA-GPS-1D-NET0(2路RS232,2路RS485)图4.3.1标准5.08凤凰端子输出：2、SZ-2UA-GPS-1D-NET0(4路RS232)图4.3.2（1）标准5.08凤凰端子输出：（2）航空插座：1路周波测量。3、SZ-2UA-GPS-1D-NET0-DB9(6路RS232)图4.3.3（1）BNC头：天线输入，1PPS、1PPM、1PPH输出。（2）串行口：6个RS232口DB9针定义为2#脚信号发送、5#脚信号地。RS485口DB9孔定义为2#脚TR+、4#脚TR-。（3）NET口：备用口，DB9孔定义为2#脚1PPS+，3#脚1PPS-，4#脚BJT/BCD+，5#脚BJT/BCD-。（4）航空插座：1路周波测量。 4、SZ-2UA-GPS-1D-16B、 SZ-2UA-GPS-1D-32B、SZ-2UA-GPS-1D-16S/M、SZ-2UA-GPS-1D-32S/M图4.3.4（1）标准5.08凤凰端子输出：（2）标准5.08凤凰端子输出扩展部分：（X1X32为32路秒（S）/分（M）或B码，16路输出时X17X32不用）（3）输入电源：单/双电源可选；1D：单电源，2D：双电源。5、SZ-2UA-GPS-1D-NET2图4.3.5（1）RJ45口：2个网络口（NTP协议或者TCP/IP协议）。（2）标准5.08凤凰端子输出：（3）航空插座：1路周波测量。6、SZ-2UA-GPS-1D-NET2-DB9(4路232)图4.3.6（1）BNC头（Q9）：1PPS、1PPM、1PPH输出。（2）串行口：4个RS232口DB9针定义为2#脚信号发送、5#脚信号地；2个RS485口DB9孔定义为2#脚TR+、4#脚TR-。（3）RJ45口：2个网络口（NTP协议或者TCP/IP协议）。（4）航空插座：1路周波测量。7、SZ-2UA-GPS-1D-NET4-DB9(4路232)图4.3.7（1）BNC头（Q9）：1PPS、1PPM、1PPH输出。（2）串行口：4个RS232口DB9针定义为2#脚信号发送、5#脚信号地；2个RS485口DB9孔定义为2#脚TR+、4#脚TR-。（3）RJ45口：4个网络口（NTP协议或者TCP/IP协议）。（4）航空插座：1路周波测量。（四）SK-2UA型SK-2UA面板图：标准2U工业机箱，尺寸为482.6（宽）mm88.90mm（高）220mm（深）图4.4.1液晶屏显示：年月日，时分秒，卫星个数，卫星求解有效（A）或无效（V）。SK-2UA背板图：图4.4.2（1）P1天线板和P2主板配套使用，接收卫星信号的类型有：GPS、北斗或者GPS/北斗双模方式。（P表示从左至右插槽的位置）（2）SK-2UA的插件介绍：序号名 称型 号输出结构输出信号备 注1多功能板GPSMULTIF8芯端子PPS/PPM/BJT/BCD/IRIG-B信号可选，4路TTL、RS232或RS485输出P3P12可根据需要定制规约2扩展板（光耦）GPS1-GO5218芯端子PPS/PPM/PPH/1PPD/IRIG-B信号可选，4路有源或无源输出（24V）P3P123B码源板GPS-ACB8芯端子4路直流IRIG-B码输出如果需B码扩展必须增加B码源板1块P3P124B码交流板GPS-ACBD8芯端子配合B码源板使用输出4路交流B码P3P10，每板占两个插槽5DCF77板GPS1-F778芯端子4路无源DCF77输出P3P126光纤板GPS-GQ22路光端2路ST头多模光纤信号P3P127网络口板GPS1-NTPGD-22个RJ45口2个NTP或TCP/IP网口输出P3P128告警板GPS-ALM26芯端子输出错、失星、掉电告警P12位置固定9电源板GPS-PWR35.4V、+12V、-12VP13P14单/双电源选配（五）SZ-4UA型标准4U工业机箱，尺寸为482.6mm(宽)177.8mm(高)290mm(深)。SZ-4UA面板图：图4.5.1SZ-4UA背板图：图4.5.2（1）P1天线主板卡：接收卫星信号的类型有GPS、北斗或者GPS/北斗双模方式。16芯凤凰端子输出依次为1PPS、1PPM、1PPH、RS232、RS232、RS485、RS485、IRIG-B。（P表示从左至右插槽的位置）（2）SZ-4UA的插件介绍：序号名 称型 号输出结构输出信号备 注1脉冲扩展板MKGO-4U34芯扁缆16路/块（24V分/秒、有源/无源可调）P2P92B码扩展板MK485A-4U34芯扁缆16路/块（直流IRIG-B码）P2P93串口扩展板MK485/232A-4U34芯扁缆16路/块（RS232串口或RS485串口）P2P94脉冲扩展板（高压）MKGY1-4U24芯凤凰端子12路/块（220V无源，分/秒可调）P2P95光纤输出ST头光端4路多模输出或2路单模输出P2P96网口板RJ45口2路TCP/IP或NTP协议P2P97告警板凤凰端子掉电、失步告警P98电源板PWR-4U5V、24VP10P11单/双电源选配 （六）SZ-5000双机冗余型SZ-5000系统框图：说明：主时钟A和主时钟B可以是GPS或北斗或GPS/北斗（双模），信号传输线缆可以是电缆或光缆，扩展时钟可以是插卡式（用于信号类型多、数量少的场合）或机架式（用于信号数量要求较多的场合）。应用实例：SZ-5000双机冗余系统各组成部分分别介绍如下：1、SZ-DUA GPS标准时间同步钟图4.6.1 背板如图4.3.12、SZ-BDA 北斗标准时间同步钟图4.6.2液晶屏显示：年月日时分秒、卫星求解有效（A）或无效（V）。背板如图4.3.13、SK-BM 扩展箱（双机切换+扩展） SK-BM面板图：图4.6.3液晶屏显示：年月日时分秒、卫星求解有效（A）或无效（V）。 SK-BM背板图：图4.6.4箱内总线共设15个插槽，从左至右分别为：P1双机切换卡、P2-P12：用户使用的扩展卡（所有扩展卡与卡式GPS（图4.2.2）中扩展卡完全兼容）、P13告警卡、P14-P15：电源卡。（七）扩展时钟系列1、SZ-TM14A 同步脉冲扩展箱（SZ-TM12AY、SZ-TM12AW前后面板类似）图4.7.11U机箱，32芯凤凰端子输出16路脉冲（14A：24V有源/无源均可，12AY：220V有源，12AW：220V无源）2、SZ-TM24A 同步脉冲扩展箱（SZ-TM22Y、SZ-TM22W前后面板类似）图4.7.22U机箱，两排32芯凤凰端子输出32路脉冲（24A：24V有源/无源均可，22Y：220V有源，22W：220V无源）3、SZ-IRIG-B-1 扩展箱图4.7.31U机箱，32芯凤凰端子输出16路IRIG-B(DC)4、SZ-IRIG-BA1扩展箱图4.7.42U机箱，32芯凤凰端子输出16路IRIG-B(AC)5、SZ-IRIG-B扩展箱图4.7.52U机箱，两排32芯凤凰端子输出32路IRIG-B(DC)6、SZ-232&485 串口扩展箱图4.7.61U机箱，16芯凤凰端子输出4路RS232串口，4路RS485串口7、SZ-RS232或 SZ-RS485串口扩展箱图4.7.71U机箱，32芯凤凰端子输出16路RS232串口或16路RS485串口8、SZ-NET网络时间服务器图4.7.81U机箱，4个RJ45输出4路NTP或TCP/IP网口9、SZ-FIB81/SZ-FIB82 光纤发送器/光纤接收器图4.7.91U机箱，（8路输入8路输出）多模ST头光信号10、SZ-FIZ81光纤发送器 图4.7.101U机箱，1路输入8路多模ST头光信号输出，同时一路差分输出11、SZ-FIB91/SZ-FIB92 光纤发送器/光纤接收器图4.7.112U机箱，（8路输入8路输出）单模ST头光信号12、盒式光纤收发器盒式卡接，1路多模ST头光信号两路多模接收，分别输出24V无源空接点；同时输出第二路光信号的差分电信号多模光纤收发器，电平为RS232单模光纤收发一体，电平为RS232、RS485图4.7.12五、附录附录1 天线架设如右图所示:将天线的蘑菇头拧在天线支架上，将支架固定在视野尽可能开阔的地方，以便接收到尽可能多的GPS卫星，否则将影响机器的授时精度。附录2 机箱尺寸2U机箱尺寸及开孔图（单位：mm）注：1U机箱定位孔间距为34mm，高度：44.45mm2U机箱定位孔间距为76mm，高度：88.90mm4U机箱定位孔间距为101.6mm，高度：177.80mm