多控制系統(tǒng)時鐘同步設(shè)計(jì)與應(yīng)用

馮　飛（中石化北京燕山分公司,北京102500）

多控制系統(tǒng)時鐘同步設(shè)計(jì)與應(yīng)用

馮飛
（中石化北京燕山分公司,北京102500）

針對橡膠廠兩套裝置部分工藝單元共用以及各自有多套控制系統(tǒng)的情況，采用一臺GPS時間服務(wù)器，通過SNTP協(xié)議完成兩套裝置各自獨(dú)立的DCS,SIS,CCS系統(tǒng)時鐘同步的設(shè)計(jì)方案。通過方案的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了不同裝置多控制系統(tǒng)的時鐘同步，保障了各系統(tǒng)的操作記錄，趨勢記錄，SOE記錄時間上的一致性，準(zhǔn)確性；有利于指導(dǎo)兩套裝置共用工藝單元操作，有利于事故原因的查找與分析。

控制系統(tǒng)；時間服務(wù)器；時鐘同步；SNTP

1　前言

橡膠二廠有A、B兩套裝置，它們相互獨(dú)立卻又有部分共用工藝單元，例如氮?dú)庠鰤合到y(tǒng)，同時為兩套裝置的三臺離心式壓縮機(jī)和兩臺螺桿式壓縮機(jī)提供干氣密封氣；這就要求兩套裝置的控制系統(tǒng)時鐘同步，以保障共用工藝單元操作的準(zhǔn)確性。兩套裝置均有各自的DCS系統(tǒng)完成生產(chǎn)過程的集散控制功能，SIS系統(tǒng)完成生產(chǎn)過程的安全聯(lián)鎖保障工作，CCS系統(tǒng)完成壓縮機(jī)組的高效安全工作；一套裝置的多個控制系統(tǒng)相對獨(dú)立，卻又相互合作共同保證裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。利用一臺時間服務(wù)器獲取GPS衛(wèi)星時間信號，通過SNTP協(xié)議,向與時間服務(wù)器以太網(wǎng)通訊的不同裝置不同控制系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)授時，以使多控制系統(tǒng)既有高精度的同步時間又有GPS提供的UTC(世界協(xié)調(diào)時)。

2　時間服務(wù)器的設(shè)置

時間服務(wù)器DNTS-74具有一個GPS天線接口和4個獨(dú)立的10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)口。四個以太網(wǎng)口可以進(jìn)行不同網(wǎng)段設(shè)置，基于NTP/SNTP協(xié)議對各控制系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)授時，平均網(wǎng)絡(luò)授時精度大于10ms。網(wǎng)口網(wǎng)段IP地址可以通過人工設(shè)置，方法如下：在windows系統(tǒng)的DOS提示符下鍵入以下指令：arp-s192.168.129.25400-03-B9-XX-XX-XX（00-03-B9-XX-XX-XX為該網(wǎng)口的MAC地址，時間服務(wù)器上有每個網(wǎng)口MAC地址的顯著標(biāo)簽）；然后鍵入telnet192.168.129.2541查看錯誤信息，最后鍵入telnet192.168.129.2549999進(jìn)入設(shè)置界面，設(shè)置并保存新的IP地址，否則時間服務(wù)器在重新上電后，網(wǎng)口IP地址將失效。在本項(xiàng)目中把時間服務(wù)器DNTS-74的網(wǎng)口一分配給A裝置DCS系統(tǒng)；網(wǎng)口二分配給B裝置DCS系統(tǒng)，而A裝置SIS系統(tǒng)和CCS系統(tǒng)由于在同一網(wǎng)段因此共用網(wǎng)口三，網(wǎng)口四分配給B裝置CCS系統(tǒng)。

3　DCS時鐘同步的設(shè)置

A裝置裝置采用的是橫河CENTUM-Vnet/IPDCS系統(tǒng)，而B裝置采用的是橫河CS3000DCS系統(tǒng)，雖然均為橫河DCS系統(tǒng)但在系統(tǒng)時鐘同步的實(shí)現(xiàn)上完全不同。

3.1CENTUM-Vnet/IP的時間組設(shè)定

橫河CENTUM－Vnet/IP系統(tǒng)中可以對同一個域中的所有的控制站，操作站，工程師站等設(shè)備分配到同一個時間組內(nèi)，同時指定一個SNTP服務(wù)器，以此完成整個控制域的時鐘同步。

Vnet/IP系統(tǒng)中有BUS1，BUS2兩個網(wǎng)段，在時鐘同步中采用BUS2（開放網(wǎng)）網(wǎng)段為時鐘同步網(wǎng)段，其聯(lián)接SNTP服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)定規(guī)則如下：192.168.＜128+域地址＞.254；在本項(xiàng)目中采用時間服務(wù)器DNTS-74為時間組的SNTP服務(wù)器，具體操作方法如下：根據(jù)SNTP服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)定規(guī)則設(shè)置時間服務(wù)器的網(wǎng)口一的IP地址；在SystemView選擇files菜單下的DomainProperties,設(shè)定TimeGroup名為1；在SNTPServerIPAddress中的ConnectBus2中填下時間服務(wù)器網(wǎng)口一IP地址。

3.2CS3000時鐘同步設(shè)定

B裝置裝置采用的是橫河CS3000DCS系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)時間為網(wǎng)絡(luò)時間，單一操作站或工程師站時間的改變不會改變系統(tǒng)時間。系統(tǒng)每兩分鐘監(jiān)測一次各設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)時間的偏差，如果差值在5s以上，則會進(jìn)行2次同步化操作，使得設(shè)備時間與網(wǎng)絡(luò)時間精度達(dá)到1ms。因此CS3000系統(tǒng)時間同步設(shè)定就不同于CENTUM-Vnet/IP。首先，通過修改工程師站的系統(tǒng)注冊碼，使其成為整個控制系統(tǒng)的TIMEMASTER，通過工程師站時間來同步網(wǎng)絡(luò)時間；其次，在工程師站上安裝網(wǎng)絡(luò)授時軟件，讀取時間服務(wù)器網(wǎng)口二的時間信息來修正工程師站時間，從而完成整個控制系統(tǒng)與GPS時間的同步。

4　Dimension4軟件的應(yīng)用

A裝置的SIS系統(tǒng)采用的是黑馬安全儀表系統(tǒng)，CCS系統(tǒng)為CCC5系列控制器兩個系統(tǒng)間通過OPC協(xié)議完成數(shù)據(jù)間通訊，具有相同的網(wǎng)段，共用時間服務(wù)器的網(wǎng)口三；B裝置的CCS系統(tǒng)為CCC3+系列控制器，它單獨(dú)使用一個時間服務(wù)器的網(wǎng)口四。三個控制系統(tǒng)有一個共同點(diǎn)：控制系統(tǒng)時間為工程師站計(jì)算機(jī)時間。因此，通過各工程師站的Dimension4軟件完成時間服務(wù)器與工程師站windows系統(tǒng)時間的時鐘同步即可完成整個控制系統(tǒng)的GPS時鐘同步。

Dimension4軟件中，在Server框中添加對應(yīng)時間服務(wù)器的網(wǎng)口IP地址，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議選擇SNTP協(xié)議；在HowOften中選擇軟件載入方式和確定時間同步的時間間隔；軟件還提供了顯示方式設(shè)置，偏差超限提示設(shè)定，同時還可以顯示同步歷史記錄和錯誤信息。

5　結(jié)論

（1）使用GPS時鐘同步后，提高兩套丁基裝置多個控制系統(tǒng)的時間正確性和一致性，時鐘同步的精度滿足生產(chǎn)過程控制100ms的要求；

（2）所采用SNTP協(xié)議的GPS網(wǎng)絡(luò)授時方法便于在其他控制系統(tǒng)中的應(yīng)用；

（3）兩套裝置多控制系統(tǒng)的時鐘同步，使得兩裝置共用工藝單元操作記錄、趨勢記錄、SOE記錄處于同一時間軸下，為操作問題的分析和操作規(guī)范的制定提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；

（4）便于事故原因的查找和分析。SIS系統(tǒng)SOE記錄的事件發(fā)生的離散的點(diǎn)和DCS、CCS系統(tǒng)趨勢記錄的工藝過程連續(xù)變化的趨勢線在同一個坐標(biāo)軸中呈現(xiàn)出來，從而更加清晰地還原事故發(fā)生時相關(guān)工藝條件的整體變化過程，為事故原因的查找和分析提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

[1]DNTS-7網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器說明書，北京中新創(chuàng)科技有限公司,2011.

[2]張國軍，溫春林.基于SNTP的多控制系統(tǒng)時鐘同步方案的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量,2013(02).