解決化工裝置控制系統(tǒng)之間時(shí)鐘不同步的方法

康 顯

（中國石化長(zhǎng)城能源化工（寧夏）有限公司，寧夏銀川 750409）

解決化工裝置控制系統(tǒng)之間時(shí)鐘不同步的方法

康 顯

（中國石化長(zhǎng)城能源化工（寧夏）有限公司，寧夏銀川 750409）

我國化工行業(yè)不斷發(fā)展，在生產(chǎn)過程中，化工裝置在不同控制系統(tǒng)間的時(shí)鐘同步是重要基礎(chǔ)，是保證化工裝置正常工作運(yùn)行的基本保證。由于我國存在一些運(yùn)行時(shí)間較久，控制系統(tǒng)相對(duì)落后的化工生產(chǎn)裝置，嚴(yán)重影響化工企業(yè)的正常生產(chǎn)，因此需化工企業(yè)重視并解決。通過GPS時(shí)間服務(wù)器同步方式能有效解決問題，因此主要從解決化工裝置控制系統(tǒng)間時(shí)鐘不同步的相關(guān)內(nèi)容入手來進(jìn)行闡述。

化工裝置；控制系統(tǒng)；時(shí)鐘不同步

1 化工裝置控制系統(tǒng)之間時(shí)鐘不同步的原因

在實(shí)際情況中，化工裝置控制系統(tǒng)之間時(shí)鐘不同步的原因主要有以下幾點(diǎn)。首先，設(shè)備的老化問題，由于我國化工行業(yè)在現(xiàn)代化化工裝置的建設(shè)水平方面相比發(fā)達(dá)國家還存在有較多不足，表現(xiàn)在化工裝置使用年限久、設(shè)備新舊搭配使用混亂，因此這就導(dǎo)致老舊系統(tǒng)與新設(shè)備的不兼容，這是時(shí)鐘不同步的重要原因。其次，在實(shí)際情況中，化工裝置的控制系統(tǒng)往往使用的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，但是DCS系統(tǒng)往往與其他系統(tǒng)不再同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之中，導(dǎo)致系統(tǒng)信息無法直接通過網(wǎng)絡(luò)相互交換。

2 系統(tǒng)之間時(shí)鐘同步方法的選擇

目前，在解決化工裝置控制系統(tǒng)之間時(shí)鐘不同步的方法主要有兩種。一種是通過結(jié)合GPS來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，就是指通過在化工裝置上安裝信號(hào)接收元件，來實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星低頻信號(hào)的接收，通過計(jì)算接收信號(hào)的間隔時(shí)間來進(jìn)行時(shí)鐘同步。這一種方法利用GPS時(shí)鐘來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化工裝置時(shí)鐘，在精準(zhǔn)度方面有了很大的提高，時(shí)鐘同步的誤差往往可以控制在微秒之內(nèi)，因此這一類的處理方式在精度與準(zhǔn)度方面有著其他處理方式難以達(dá)到的優(yōu)勢(shì)。但是另一方面，這一種改動(dòng)方法的技術(shù)要求比較高，對(duì)于相關(guān)設(shè)備的投入成本也比較大。另一種方式就是通過軟件系統(tǒng)與硬件設(shè)備相結(jié)合的方式來進(jìn)行化工裝置不同系統(tǒng)之間時(shí)鐘不同步的問題。在化工裝置系統(tǒng)中，將DCS系統(tǒng)的時(shí)鐘同步信號(hào)傳輸至ESD系統(tǒng)中，而ESD系統(tǒng)在接收信號(hào)之后就進(jìn)行時(shí)間的重置調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)之間的時(shí)間同步。在這一方法中，兩個(gè)系統(tǒng)之間通過硬接線相連，因此只需要在兩個(gè)系統(tǒng)中分別建立一個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)與輸入點(diǎn)。因此，這一種方式的改造難度與改造成本都比較小，同時(shí)因?yàn)橛步泳€在數(shù)據(jù)傳輸方面的速度也比較快，因此這一方式的時(shí)間同步精度也比較高。軟件系統(tǒng)與硬件設(shè)備的結(jié)合是我國目前在解決化工裝置時(shí)鐘不同步的重要手段，一方面適用范圍比較廣，能夠在不同的設(shè)備上使用，另一方面技術(shù)成本與設(shè)備直接投入成本要低于GPS時(shí)鐘法。

3 GPS同步方式實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步方案

3.1 GPS時(shí)間服務(wù)器的同步

在實(shí)際情況中，通過GPS時(shí)間服務(wù)器，利用GPS首先同步DCS系統(tǒng)，然后通過信號(hào)傳輸程序?qū)r(shí)間同步信號(hào)通過用硬接線傳至其他系統(tǒng)。這一過程中，需要注意GPS信號(hào)接收器與系統(tǒng)的距離問題，對(duì)于距離接收器較遠(yuǎn)的設(shè)備來說，可以通過加裝一個(gè)小型GPS信號(hào)接收器的方法來實(shí)現(xiàn)GPS信號(hào)同步。

3.2 DCS系統(tǒng)的軟件組態(tài)設(shè)計(jì)

要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的時(shí)鐘同步鏈接，首先需要對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行軟件組態(tài)的設(shè)計(jì)工作，就是指通過在系統(tǒng)的軟件組態(tài)中建立時(shí)鐘事件功能模塊來向系統(tǒng)外發(fā)送時(shí)間信號(hào)。需要注意的是，這一時(shí)間事件模塊最基本也是最重要的要求是能夠滿足在化工裝置工作運(yùn)行中的任何一個(gè)時(shí)間發(fā)送信號(hào)。其次，在完成時(shí)間事件功能模塊的建立之后，還需要對(duì)傳輸信號(hào)的具體時(shí)間與每次傳輸時(shí)間的間隔這兩個(gè)參數(shù)來進(jìn)行組態(tài)。例如，設(shè)置化工裝置在每天晚上九點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)的傳輸，同時(shí)設(shè)計(jì)每隔24h傳輸一次信號(hào)。在信號(hào)從時(shí)間事件功能模塊發(fā)出之后，就傳輸進(jìn)入時(shí)間信號(hào)脈沖功能模塊設(shè)置數(shù)字量信號(hào)的發(fā)射時(shí)間，最后將信號(hào)通過硬接線傳輸至ESD系統(tǒng)，完成時(shí)鐘的同步。

3.3 ESD系統(tǒng)的軟件組態(tài)設(shè)計(jì)

在DCS系統(tǒng)通過硬接線傳輸數(shù)字量信號(hào)達(dá)到ESD系統(tǒng)時(shí)，需要ESD系統(tǒng)中的時(shí)間重置功能模塊來實(shí)現(xiàn)對(duì)于系統(tǒng)時(shí)間的重置，從而完成兩個(gè)系統(tǒng)之間的時(shí)間同步。在ESD系統(tǒng)中，主要是通過時(shí)間重置功能模塊時(shí)間實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)間的重置，當(dāng)DCS的信號(hào)在ESD系統(tǒng)中觸發(fā)TP SYN功能模塊的延時(shí)（這一時(shí)間約為1s），TP SYN功能模塊的主要作用就是保證脈沖信號(hào)的及時(shí)準(zhǔn)確后，信號(hào)還會(huì)被傳輸至ESD系統(tǒng)中時(shí)鐘同步模塊。這是兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘同步的重要步驟，在這一過程中，ESD系統(tǒng)還會(huì)使用系統(tǒng)日歷來控制時(shí)間的準(zhǔn)確性。此外，任務(wù)與時(shí)鐘間的通信是化工裝置軟件設(shè)計(jì)時(shí)鐘服務(wù)的基礎(chǔ)，通過嵌入式實(shí)時(shí)軟件的使用，設(shè)計(jì)人員能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于時(shí)鐘服務(wù)的有效規(guī)劃，利用在軟件系統(tǒng)中做好時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，從而來實(shí)現(xiàn)有效控制軟件系統(tǒng)內(nèi)的各項(xiàng)執(zhí)行命令。

4 結(jié)束語

綜上研究發(fā)現(xiàn)，在化工裝置的DCS系統(tǒng)與ESD系統(tǒng)的時(shí)鐘同步中，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不同DCS系統(tǒng)在工作中時(shí)間掃描間隔也有所不同，但是總的來說這一間隔時(shí)間與ESD系統(tǒng)的掃描間隔存在細(xì)微差距，同時(shí)由于信號(hào)的傳輸時(shí)間，因此在實(shí)際情況中的同步結(jié)果約存在有1μs左右的差距。這一同步結(jié)果已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于化工裝置生產(chǎn)活動(dòng)中可能發(fā)生的大部分事故進(jìn)行及時(shí)的分析，一方面保證正常生產(chǎn)，另一方面有助于及時(shí)處理事故。因此，通過GPS信號(hào)同步的處理方式是解決目前我國化工行業(yè)中老舊生產(chǎn)裝置時(shí)鐘不同步現(xiàn)象嚴(yán)重的有效處理辦法，對(duì)促進(jìn)我國化工企業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展有著十分重要的積極意義。

[1] 李金.淺談大型石油化工裝置EPC模式下機(jī)泵的專業(yè)注意事項(xiàng)[J].當(dāng)代化工研究，2017，（1）.

[2] 宋春翠.一套氯化反應(yīng)的集散控制系統(tǒng)和緊急停車系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].儀器儀表用戶，2017，（4）.

To Solve the Chemical Device Control System between the Clock Is Not Synchronized Method

Kang Xian

China’s chemical industry continues to develop，in the production process，chemical equipment in different control systems between the clock synchronization is an important foundation，is to ensure the normal operation of the chemical plant operation of the basic guarantee，because China's chemical industry there are some running longer，Control system is relatively backward chemical production equipment，a serious impact on the normal production of chemical enterprises，chemical companies need to pay attention to and solve.Through the GPS time server synchronization method can effectively solve the problem，this paper will solve the chemical device control system clock synchronization between the relevant content to start.

chemical device；control system；clock is not synchronized

TQ050.7

A

1003–6490（2017）05–0097–02

2017–04–10

康顯（1990—），男，寧夏中寧人，助理工程師，主要研究方向?yàn)榭刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。