Technische Einführung
Bei der externen Synchronisierung treffen zwei Systemzeiten aufeinander: das geregelte/zeit-empfangende TwinCAT-System mit seiner Distributed-Clocks-Uhr und das zeit-sendende System mit seiner Geber-Uhr.
Synchronisierungsvorgang:
- Dem zeit-empfangenden TwinCAT-System müssen periodisch zwei Zeitstempel übergeben werden, ein externer und ein interner Zeitstempel.
- Zur Bildung eines Zeitstempelpärchens wird zum gleichen Zeitpunkt der Wert beider Uhrzeiten aufgenommen. Die „interne Uhr“ ist dabei immer die eigene Distributed-Clocks-Zeit. Die „externe Uhr“ ist die Uhrzeit aus dem äußeren zeit-gebenden System.
- Die Zeitstempelpärchen werden periodisch fortlaufend, z. B. alle 100 ms, ermittelt.
- Wenn dem empfangenden TwinCAT-Echtzeit-System nun wiederholt diese Zeitstempelpärchen zugeleitet werden, kann es daraus die Tendenz der Abweichung ermitteln und sich selbst nachregeln, bis Taktsynchronität hergestellt ist. Der verbleibende Offset wird in Variablen im EtherCAT-IO-Baum zur Verlinkung angeboten.
Grundsätzlich ist die TwinCAT-Synchronisierung nicht darauf ausgelegt, den Offset zu minimieren oder auszugleichen. Wenn beide Systeme zum Startzeitpunkt stark voneinander abweichen (Wochen, Monate), würde dies sehr lange Wartezeit bedeuten. Das nachregelnde TwinCAT-System stellt deshalb innerhalb weniger Sekunden die Taktsynchronisation her und behält den Offset bei.
Es kann zu Sprüngen im Offset kommen, wenn
- das Echtzeitverhalten eine Nachführung nicht mehr erlaubt
- Schaltsekunden/Uhrzeitumstellungen o. ä. über die externe Zeit ankommen
Die nachgeregelte Steuerung sollte so ausgelegt sein, dass sie mit Offset-Sprüngen zurechtkommt.
Die erreichbare Qualität der Zeitregelung ist unter anderem davon abhängig, wie exakt die externe Uhr abgelesen und das Ereignis „neues Signal“ in das zeitempfangene System eingespeist werden kann. Die Jitter-Freiheit dieses externen Zeitstempels muss Größenordnungen besser sein als das angestrebte Regelungsziel.
Beispiel: Handelsübliche direkte DCF77-Empfänger (deutsche Radiozeit auf Langwelle) können eine so jitternde Flankenausgabe aufweisen, dass die Nachregelung, auch unter Berücksichtigung der fehlenden 59. Sekunde, bis in den ms-Bereich gestört wird. Dies führt zu Sprüngen in der Offset-Anzeige.