时间同步与频率同步

时间同步，也就是时间的统一。在计算机网络中，为了使远程计算机系统或现场设备能实现“协调一致”地运行，一般都要求在它们的时钟源之间建立统一的时间基准。这种时间基准，叫做同步时钟。同步时钟可以用来测定网络中各设备之间的时钟关系。网络中各节点间的时钟关系有多种，如主从关系、从属关系、单播与多播等。

当主节点收到来自外部的报文或网络拓扑发生变化时，它所接收到的报文或网络拓扑发生变化时，则需重新建立时间基准；当从节点收到来自外部的报文或网络拓扑发生变化时，它所接收到的报文或网络拓扑没有变化（即不重新建立时间基准）。这就需要将主节点所收到的来自外部报文或网络拓扑的信息及时传送到从节点。

同步时钟对于控制系统来说非常重要，因为它可以保证各设备之间精确地同步运行。在局域网中，由于计算机时钟与网络上各个计算机之间存在时间差，从而会产生时差问题。这种问题简单的解决办法就是使用本地时钟来对不同节点间的时间进行补偿。目前常用的本地时钟有以下几种：

1、以太网时钟

以太网时钟的特点是：结构简单，价格便宜，且时钟源相对稳定，适合于远距离传输。它具有网络连接的可靠性、信息传输的安全性等优点。
以太网的主从式结构使时钟源与主节点同步，采用主节点作为主时钟。由于它具有很高的精度，所以可以作为高精度同步时钟使用。
当一个节点发出了一个消息后，它将在本地产生一个脉冲，并同时将其发送到另一个节点。两个节点之间会有一段时间的等待时间（一般为1-10秒）。当主节点接收到该信号时，它便开始计时，然后根据自己的计时计算出从节点的起始时刻。接下来该主节点便可利用网络时钟源来向从机发送时间信息。

2、本地时钟

本地时钟你是指位于主节点的时钟。这种本地时钟使用少的频率资源，但仍然要求整个网络中各节点的时钟频率要保持一致，这是因为本地时钟需要为各个节点提供精准的时间，否则时间就会存在偏差。

例如，在网络中的主节点A和从节点B之间使用了本地时钟。如果A是主节点，则它必须定时地为B提供准确的时间。这里需要指出的是，如果A、B之间没有其他外部设备，那么两个节点之间使用本地时钟就没有意义了。因为A、B都不可能知道对方时间的变化，因此它们之间不可能实现同步运行。

3、嵌入式时钟

嵌入式时钟是由嵌入式微处理器产生的、以二进制或十进制的形式呈现的时钟信号，它包括秒、分、时等各种格式。嵌入式时钟具有体积小、功耗低、稳定性高的特点，目前在工业控制领域应用广泛。这种时钟也有自己的缺点，就是精度不高，难以满足高精度同步要求，所以在工业控制领域应用不多。

4、串口时钟

串口时钟是一种利用串口来进行时间同步的方法，这种方法不仅能够实现时间同步，而且还能实现本地时钟和远程时钟的同步。不过由于串口本身的特性，其数据传输速率非常慢，所以其精度也会受到一定影响。

5、网络时间服务器

网络时间服务器的工作原理是：网络时间服务器通过计算机网络和其他监控设备，接收并处理监控设备的数据，将收到的数据进行同步处理，以达到对网络中所有远程计算机统一进行时钟校正的目的。
网络时间服务器一般由计算机、网络通信设备、 GPS接收机、电子时钟及其它相关辅助设备组成。在整个工作过程中，各组成部分之间是一个相互协调、相互制约的关系，各个部分共同保证时间同步和远程控制功能的正常实现。目前，国内外普遍采用 GPS授时系统作为本地时钟源，它在局域网中的使用方法和安装方式各不相同。