Synchronization of current and voltage measurements in a modular motor diagnostic system

The purpose of this paper is to describe a problem of precise time synchronization between elements in a distributed automation system. At the beginning, to present current state of art, Network Time Protocol is described. Further, the main focus is placed on describing this problem in context of systems in which interconnection is done with RS-485 serial communication. The issue is presented based on the solution used for active power calculations in a modular motor control system. In this case, to determine the power factor, precise calculation of the delay between voltage and current zero crossings measured by discrete modules is required. The developed solution of this problem can be extended to most of distributed systems interconnected with a serial interface. Further in the article the method to validate algorithm accuracy for different voltage and current plots was presented.

W artykule opisano zagadnienie precyzyjnej synchronizacji czasowej elementów rozproszonego systemu automatyki przemysłowej. W pierwszej części zostały zaprezentowane dostępne rozwiązania umożliwiające monitorowania zależności czasowych pomiędzy zdarzeniami w rozległej sieci komunikacyjnej. Jako przykład opisano działanie Network Time Protocol (NTP) służącego do synchronizacji czasowej urządzeń w sieci Internet. W dalszej części publikacji główny nacisk został położony na opisanie systemów w których komunikacja odbywa się przy użyciu magistrali szeregowej opartej o interfejs RS-485. Problem przedstawiono na podstawie synchronizacji czasowej pomiarów napięcia i prądu dla celów wyznaczenia mocy czynnej w modułowym systemie sterownika silników elektrycznych. Wynalezione rozwiązanie tego zagadnienia zostało zgłoszone jako patent i może być rozszerzona na większość systemów rozporoszonych w których wymiana danych odbywa się przez interfejs szeregowy. W kolejnej części przedstawiono rozwiązanie pozwalające na walidację dokładności algorytmu dla różnych przebiegów prądu oraz napięcia. Aby nie wpływać na poszczególne elementy systemu testy oparto na obserwacji danych wymienianych pomiędzy elementami systemu.