时钟服务器W9006用户手册

1、一、概述W9006卫星同步时钟是我公司开发研制的应用GPS技术授时的标准时间显示和发送的装置，该装置以美国全球卫星定位系统（GLOBAL POSITIONING SYSTEM,缩写为GPS）为时间基准，可以同时跟踪12颗卫星，对时精度达0.1S。 该装置采用SMT表面贴装技术生产，以高速芯片进行控制，无硬盘和风扇设计，精度高、稳定性好、功能强、无积累误差、不受地域气候等环境条件限制、性价比高、操作简单、全自动智能化运行，免操作维护，适合无人值守。装置有标准RS232、RS422/485、脉冲、IRIG-B、DCF77、NTP/SNTP网络对时等接口形式，可以适应各种不同设备的对时需要，广泛应用

2、于电力、金融、通信、交通、广电、安防、石化、冶金、水利、国防、医疗、教育、政府机关、IT等领域。二、安全须知1使用本装置之前，请您仔细阅读用户手册和装置随带的其它用户说明。2非专业人员请勿随意打开机箱，不能改动任何跳线设置，以免影响装置正常工作。3避免金属线头（丝）或其它金属物落入机箱内，以防止短路或其它故障的发生。4装置运行过程中，非专业人员不可随意按动装置前面板的按键。5装置使用之前，请将装置后面板上的接地端可靠接地。6在接电源之前，请确认装置后面板和用户手册上的电源要求，按要求接入电源。7在脉冲空接点上所加的电压、电流应满足接点要求，接点容量见具体接点说明。8不同类型的对时信号输出的信号

3、电压、电流幅值不同，在将信号接入被对时设备前请确认所接对时信号类型是否正确，以免损坏被对时设备接口。三、装置的特点1时间精度高，脉冲、IRIG-B、DCF77信号小于1S，串行口时间信息可达10S。2双CPU同时工作，32位CPU双核处理器，性能极大提高。3支持单星授时模式，适用于收星效果不佳的情况，有屋顶和贴窗天线可供选择。（订货时须说明）4自保持能力强，装置收不到卫星信号后，自保持能力优于0.6S/min。5支持电源中断、GPS失歩干接点信号告警（订货时须说明）。6机箱经防磁处理，抗干扰能力强。7高品质的工业级元件，高水准的电气设计，高密度集成的电路结构，使装置拥有优异的电气隔离和电磁屏蔽

4、表现，整机无可调节器件，极大提高了装置抗干扰性能与可靠性保障。8采用高性能、宽范围开关电源，工作稳定。9GPS接收天线重点考虑了防雷设计、稳定性设计、抗干扰设计， 信号接收可靠性高，不受地域条件和环境的限制。10脉冲、串口信号输出可编程，按键设置,操作方便。11装置的所有输出信号均经隔离输出，抗干扰能力强。12装置具有多种串行信息输出与交互方式，以满足不同用户的需求。13装置可通过数码管在线显示当前收星个数，直观反映装置的同步状况。14架装式结构，1U、19”标准机箱,安装方便。四、装置的基本原理W9006卫星同步时钟的原理框图如图1所示： 图1 W9006原理框图1GPS信号接收器：该接收器

5、用于接收GPS卫星发送的协调世界时（UTC）信号作为外部时间基准信号。输出时间精度为0.1S的1PPS(即1Pulse Per Second)脉冲，并通过RS232串行口输出国际标准时间、日期和接收单元所处地理位置（经纬度）等信息。2脉冲电路：通过前面板编程输出秒(1PPS，即1 Pulse Per Second) 、分钟(1PPM，即1 Pulse Per Minute) 、小时(1PPH，即1 Pulse Per Hour )等可控制的同步脉冲信号。脉冲可以是光电隔离的有源TTL电平、422电平或者是静态空接点形式输出。3中心处理单元：对整个系统进行监控，处理。4数码管显示与键盘控制：通过

6、前面板显示时间信息及其它状态信息，通过键盘接口进行人机交互、定值整定。5RS-232/422/485接口：输出可设定的当地时间 、日期等信息，波特率可选。6IRIG-B生成及输出接口：生成并输出IRIG-B（AC）、IRIG-B（TTL）、IRIG-B（422）、IRIG-B（232）信号。7DCF77生成及输出接口：输出有源或无源DCF77信号。8网络对时接口：以RJ45口形式输出NTP/SNTP网络对时信号。五、装置的结构1装置的外形图（图2）图2 W9006外形图2装置的前面板（图3）图3 W9006前面板示意图电源指示：装置接通电源时，“电源” 指示灯亮，否则“电源” 指示灯灭。秒脉冲

7、指示：装置上电后，LED显示器显示未经同步的时间信息，“秒脉冲” 指示灯开始闪烁。几分钟后，装置通过接收GPS卫星信号计算出自己所处的位置，此后显示器显示标准北京时间，装置进入正常运行状态。只要GPS接收模块工作，无论是否同步，“秒脉冲” 指示灯都会闪烁。锁定指示：装置上电后，LED显示器显示未经同步的时间信息，“锁定” 指示灯闪烁，装置得到良好同步后，“锁定”指示灯常亮。如果在运行中装置失去同步，则“锁定” 指示灯闪烁。LED数码管：显示当前时间，在通过前面板按键对装置操作时，显示设置状态。按键：有“菜单”、“ 移位”、“确认”3个按键，其使用方法详见“操作说明”。3装置的后面板（图4）根据

8、对时信号输出接口配置，装置分为A、B、C、D、E、F型，另外可根据用户要求特殊定制。装置后面板如下图所示： W9006 A型装置后面板 W9006 B型装置后面板 W9006 C型装置后面板 W9006 D型装置后面板W9006 E型装置后面板 W9006 F型装置后面板图4 W9006后面板示意图电源开关：控制本装置电源的开与关。电源输入：A型、C型、D型电源输入为三相插座；B型、E型、F型电源输入为三芯端子排，前两个端子为电源输入部分。使用时请按要求接入220V或110V电源，交、直流均可，接直流时请注意正负，三相插座左下角管脚为正极，右下角管脚为负极，上面管脚为接地端。出厂默认220V电

9、源。接地端子：标注接地符号的端子为接地端子，使用时请可靠接地。保险丝座：内装1A保险丝管。更换时必须确保从电源输入端断开电源!天线端子：接GPS天线。脉冲输出端子排：输出方式为静态空接点或TTL电平方式,每两个接点为一对输出端子。图5 TTL电平输出内部结构图 标有“+ -”的两个接点为TTL电平脉冲输出端子，“+”端为信号线，“-”端为地线，选用高速光耦实现电隔离，实际电路如图5所示。标有“ ”的两个接点为空接点脉冲输出端子,空接点内部电路如图6所示，当脉冲到来时,光电耦合器的输出三极管导通。 图6 空接点内部电路图脉冲每四对为一组，如装置后面板（图4）所示，分别以“脉冲”、“脉冲”表示，通

10、过按键可以对这两组脉冲分别进行设定为时脉冲PPH、分脉冲PPM、秒脉冲PPS。（详见“操作说明”）IRIG-B输出端子排：输出IRIG-B（TTL）信号，由右向左,每两个接点为一对输出端子，“+”端为信号线，“-”端为地线。DCF77输出端子排：输出DCF77信号，由左向右,每三个接点为一对输出端子,第16个接点无效。“G”端为地线，“V1-5”端为信号线，“V+”端为电源线。串口：RS232口和RS422/485口，详见后述“装置的串行输出接口”说明。网络对时口：装置以接收到的GPS信息（串口+1PPS）为时间源，通过NTP/SNTP协议同步网络中的所有计算机、路由器、交换机、DVR、智能控

11、制器等设备,实现网络授时。大部分操作系统都自带NTP服务，只需做一下设置即可。我公司也提供NTP客户端软件，安装运行也可实现同步。(图7)图7 NTP网络授时示意图基于NTP/SNTP协议的GPS装置网络对时部分详细介绍请参考W9006卫星同步时钟-C型、D型用户手册。4信号输出配置：A型：2路RS232串行信号，2路RS422/485串行信号，1路TTL脉冲信号（信号可编程输出1PPS、1PPM、1PPH，受脉冲控制）。B型：2路RS232串行信号，2路RS422/485串行信号，1路TTL脉冲信号，7路空接点脉冲信号。C型：2路RS232串行信号，2路RS422/485串行信号，1路NTP

12、/SNTP网络对时信号。D型：1路RS232串行信号，1路RS422/485串行信号，2路NTP/SNTP网络对时信号。E型：2路RS232串行信号，2路RS422/485串行信号，1路TTL脉冲信号，3路空接点脉冲信号，4路IRIG-B（TTL）信号。（如需IRIG-B（422）信号码或IRIG-B（AC）信号码，订货时须说明。）F型：2路RS232串行信号，2路RS422/485串行信号，5路DCF77信号。六、装置的技术指标1运行条件1）装置环境条件工作温度：-20+70；贮存温度：-40+85；湿度：<95%。2）电源交流供电：220V±20%或110V±20

13、%， 47Hz63Hz；直流供电：220V±20%或110V±20%。（缺省为220V交直流供电，如需110V交直流供电，订货时须说明。）3）抗干扰 在雷击过电压、一次回路操作、开关场故障、二次回路操作及其它强干扰作用下，装置不误动作。 装置快速瞬变干扰试验、高频干扰试验、辐射电磁场干扰试验、冲击电压试验和绝缘试验符合标准GB/T13926-1992（工业过程测量和控制装置的电磁兼容性），并达到级及以上标准。2技术参数1） GPS接收天线天线环境要求：工作温度：-4585； 贮存温度：-5090；湿度：100%，结露；体积：96×126mm。 2）GPS接收器接收

14、频率：1575.42MHz（L1信号）。接收灵敏度：捕获-130dBm，跟踪-133dBm。同时跟踪：正常状态下可同时跟踪812颗GPS卫星； 装置冷起动时不小于4颗卫星； 装置热起动时不小于1颗卫星。捕获时间：装置冷起动时小于1min，装置热起动时小于20s。内部电池：电池类型：锂电池； 电池寿命：25000h。3）功耗：15W。4）平均无故障间隔时间(MTBF)80000小时；平均维修时间（MTTR）：一般不大于30分，使用寿命不少于20年。正常使用条件下无须维护。5）输出时间与协调世界时（UTC）时间同步准确度：0.1S。6）时间同步信号电接口1PPS脉冲信号：（TTL电平） 准时沿：

15、下降沿，下降时间10nS； 下降沿的时间准确度0.1S； 脉冲宽度：200mS； （空接点） 准时沿： 下降沿，下降时间150nS； 下降沿的时间准确度1S； 脉冲宽度：200mS； 1PPM脉冲信号：（TTL电平） 准时沿： 下降沿，下降时间10nS； 下降沿的时间准确度0.1S； 脉冲宽度：200mS； （空接点） 准时沿： 下降沿，下降时间150nS； 下降沿的时间准确度3S； 脉冲宽度：200mS； 1PPH脉冲信号：（TTL电平） 准时沿： 下降沿，下降时间10nS； 下降沿的时间准确度0.1S； 脉冲宽度：200mS； （空接点） 准时沿： 下降沿，下降时间150nS； 下降沿的时

16、间准确度3S； 脉冲宽度：200mS； 空接点脉冲输出端口允许外接电压：VCE<30V；允许电流：ICE<50mA。如选用耐压300V时，订货时须说明。脉冲信号如须上升沿有效，订货时须说明。时间报文 信息格式、波特率见后述“装置的串行输出接口”说明。 报文发送时间方式：每秒输出一次（帧）。 串行数据通道接口RS-232/RS-485： 接口RS-232电气特性符合GB/T6107-2000（ITU-T建议V.28）； 接口RS-422电气特性符合GB-11014-90（CCITT建议V.11）； 接口RS-485电气特性符合EIA/485（CCITT建议V.28）。 准确度：10S

17、(波特率为9600时)。IRIG-B（AC）调制信号接口载波频率：1kHz；信号幅值峰-峰值：高：312V可调，低：符合3：1调制比要求； 输出阻抗：600欧姆，变压器隔离输出。 同步准确度：12S。IRIG-B（DC）直流偏置信号接口每秒1帧，包含100个码元，每个码元10mS。脉冲宽度编码，2mS宽度表示二进制0、分隔标志或未编码位，5mS宽度表示二进制1，8mS宽度表示整100mS基准标志。秒准时沿：连续两个8mS宽度基准标志脉冲的第二个脉冲的前沿，上升沿。帧结构：起始标志、秒（个位）、分隔标志、秒（十位）、基准标志、分（个位）、分隔标、分（十位）、基准标志、时（个位）、分隔标志、时（十

18、位）、基准标志、自当年元旦开始的天（个位）、分隔标志、天（十位）、基准标志、天（百位）（前面各数均为BCD码）、7个控制码（在特殊使用场合定义）、自当天0时整开始的秒数（为纯二进制整数）、结束标志。根据TEEE Std 1344-1995规定，在IRIG-B P50-P58位增加了年份。准时上升沿的时间准确度1S。网络对时支持协议：NTP,SNTP,ARP,UDP,TCP,Telnet,web,ICMP,SNMP,MD5,DHCP和TFTP；网络接口：10/100M自适应以太网接口，RJ45；吞吐量：满足每秒3000次时间请求；授时记录：保存最新3000条；时间准确度：每秒NTP请求量时间标识

19、精度可处理用户终端请求量012000.210ms48,0001200240010100ms96,000DCF77信号德国校准讯号（简称DCF77）：由Physikalisch-Technische Bundesanstalt运营，从法兰克福的东南部发射。载波频率为77.5千赫，时间信息编码采用脉宽调制方式。输出准确度：1S。7）重量：2.8kg。8）外形尺寸：本装置为架装式结构，高度1U、宽度19”标准机箱,外形尺寸如图8所示： 图8 W9006外形尺寸图七、装置的安装及操作说明1天线的安装W9006卫星同步时钟配有一条易于安装的天线。如图9所示，有源天线头封装在塑料圆盘内，天线长度有30米、

20、50米、80米、100米几种规格，如100米天线仍不能满足长度要求，可选配GPS信号转发器GPS-W1（详见转发器GPS-Z1用户手册）。装置的天线标准配置为30米。图9 W9006天线外形图 天线头要安装在室外，安装位置应视野开阔，尽可能安装在屋顶，原则上是顺着天线头往上看能够看到360°的天空。 天线电缆铺设转弯半径不易过小，天线电缆长度是根据天线增益严格设计，不得剪断、延长、缩短或加装接头，否则将严重影响接收效果甚至收不到信号。 天线应尽量避开山坡、树林、高层建筑物、铁塔、高压输电线等对天线波束的阻挡。天线主波束方向上应有足够的视界，天线正前方应有尽可能宽的视角。一般要求以天线

21、基点为参考，对障碍物最高点所成的夹角小于10度。 天线的架设位置应避开风口，以减小天线的风载。在多雷雨地区，天线的架设位置应避开雷击多发地点，天线头应放在现场避雷针避雷范围内。天线安装在屋顶时，只要视野足够，高出屋面距离越小越好。同时，天线应尽量安装专用防雷器，在雷雨季节到来之前必须仔细检查避雷接地系统是否良好（避雷设备为选配器件）。图10给出了建议和非建议的天线安装示意图。图10 W9006天线安装示意图2装置的安装位置 装置应尽量安装在靠近使用时钟信号的装置处，在多个装置使用时钟信号时，原则上装置的安装位置应尽量减少对时线缆的长度。同时，为了减少天线线缆的长度，以保证接收到的GPS卫星信号

22、具有一定的强度，可使装置安装在靠近天线从建筑物中引出的地方，用线缆把对时信号送到需要同步信号的装置处。3装置的上电运行接好天线、电源及对时信号线缆后，即可将装置投入运行。打开后面板上的电源开关，LED显示器显示未经同步的时间信息，“电源” 指示灯亮，“秒脉冲” 指示灯闪烁，“锁定” 指示灯闪烁。装置在新的位置安装好，上电后需要几分钟的时间进行初始化，即根据接收到的GPS卫星信号计算出装置所处的地理位置，对输出时间进行校正。装置收到不少于四颗有效GPS卫星后，“锁定” 指示灯常亮，装置同步，LED显示标准北京时间。装置初始化后，只要不移动位置，如断电再上电后，仅需较短时间即可同步。4操作说明前面

23、板有“菜单”、“ 移位”、“确认”3个按键，开机后,如果需要改变装置工作状态，可通过操作这3个按键进行。1）装置在运行状态下，按一下“确认”键，会显示当前日期，两秒后自动退出。2）装置在运行状态下，按下“菜单”键，进入设置菜单。设置完成后按“确认”键确定，会显示“good”,表示设置值已存入EEPROM（非挥发存储器）中。左起第1位数码管显示为菜单值，装置进入设置状态，并指向菜单1。当再次按动“菜单”键时，菜单值递增1。当菜单值分别： A为1时：串口通信波特率的设置。按动“移位”键可在“1200”、“2400”、“4800”、“9600”之间选择，设置完成后，按“确认”键存储，两秒后自动退出菜

24、单。F型装置串口通信波特率必须设置为“9600”，DCF77信号才能正确输出。 B为2时：设置后面板脉冲输出端子排“脉冲”输出端子的脉冲类型（时脉冲、分脉冲、秒脉冲、事件等）。按动“移位”键，将“脉冲”依次循环设置为每1小时（LED显示2 P 1 - - - -）、1分钟（LED显示2 P - - 1 - -）、1秒钟（LED显示2 P - - - - 1）、某一特定时间（LED显示2 1 8 2 5 3 0）输出一个脉冲（本款装置不支持事件输出，设置时按动“移位”键跳过即可），按“确认”键存储，两秒后自动退出菜单。 C为3时：设置后面板脉冲输出端子排“脉冲”输出端子的脉冲类型（时脉冲、分脉冲

25、、秒脉冲、事件等）。设置方法与“菜单2”的设置相同。D为4时：设置串行口发送的时间是否加1秒发送。按“移位”键循环设置“0”、“1”。“0”为不加，“1”为加1秒。设置完成后，按“确认”键存储，两秒后自动退出菜单。E为5时：设置串口、B码和网络对时信号在时钟装置失步后是否继续输出。按“移位”键循环设置“0”、“1”。“0”为继续输出，“1”为停止输出。设置完成，按动“确认”键存储，两秒后自动退出菜单。F菜单的最后一项显示装置接收到的有效卫星个数。如装置目前接收到4颗有效卫星，LED显示：PLANE 04。装置在两秒后自动退出菜单。如需设置几个或全部菜单项，可在菜单项都设置完成后，最后按“确认”键存储，装置在两秒后自动退出菜单。5装置的串行输出接口 装置共有两个RS232口、两个RS422/485口，串