化工裝置各控制系統間時鐘定時自動校正實現時鐘同步

徐星博，喬 禎，孫泳峰

（中國石油大連石化分公司，遼寧大連 116000)

化工裝置各控制系統間時鐘定時自動校正實現時鐘同步

徐星博，喬 禎，孫泳峰

（中國石油大連石化分公司，遼寧大連 116000)

不同控制系統間時鐘同步一直是自動化行業的一個難題，以橫河CENTUM VP、TRICONEX TS3000及西門子PCS7系統為例，對幾種目前廣泛應用的時鐘同步方式進行了比較，分析其利弊并著重介紹定時自動校正方式實現控制系統時鐘同步的方法。

DCS系統；ESD系統；時鐘同步；脈沖信號；網絡時間協議；GPS時鐘

隨著自動控制技術的發展及系統應用的精細化，目前各石油化工裝置一般均使用多套控制系統來實現不同功能。需要對工藝操作、設備運行、突發聯鎖停車事件記錄，可燃、有毒等介質介質泄露等事件進行記錄比對及分析，因此石油化工裝置各系統的時鐘同步顯得尤為重要。

1 幾種常用時鐘同步方案

1.1 利用GPS時鐘源對各系統進行時鐘同步

（1）橫河CENTUM-VP系統工程師站通過以太網接收GPS服務器的時間信號再應用系統自身的YOKOGAWA Time實現系統內部時鐘同步，以工程師站作為DCS系統內部的主時鐘源，同一個控制域中各網絡設備組成一個時間組，整個控制域網絡時間精度可以達到1ms[1]。

（2）TRICONEX TS3000系統時鐘同步模塊采用RS-232方式以同軸電纜將GPS服務器與SIS系統網絡通信模塊NCM相接，實現時鐘與GPS時鐘一致。

（3）西門子PCS7系統是采用網絡廣播的方式。在整個網絡上，有主時鐘 Time Mater 和從時鐘 Slave 兩種角色，PCS7系統時鐘同步的一種方式為通過專門的 GPS 中央時鐘設備來產生網絡時鐘，例如西門子的 SILOCK 系列時鐘設備。

1.2 利用簡單的網絡時間協議（SNTP）實現時鐘同步

目前主流的DCS，ESD廠商的系統時鐘同步都上升到以太網的層面，將各控制系統通過以太網聯接，通過三級交換機設備連接，統一加入“域”。通過該種方式實現時鐘同步既經濟又簡單。由于各系統的網絡安全配置方式不同，所以無論是使用防病毒服務器還是各系統自帶的防病毒設備都難以做到網絡安全萬無一失。

1.3 定時自動校正實現時鐘同步

定時自動校正時鐘同步是將DCS系統作為主時鐘源，定時向其他系統發送脈沖信號，其他系統接受到信號后，在分析數據的準確性后將自身系統時鐘修改為已設定的標準時間。

2 定時自動校正方式實現時鐘同步的實現

2.1 時鐘同步方式的選擇

各系統之間時鐘同步脈沖信號可采用硬線連接至其他系統，這種方式時鐘同步精度相對較高。如果系統間已實現Modbus通訊，已通訊的方式由DCS系統向其他系統發出脈沖信號。該方法比較經濟，只需要再各系統上增加相應的通訊組態即可，但由于系統間Modbus通訊在數據傳輸上存在滯后的現象，自身就存在著時間差。另外目前Modbus通訊速率一般在75Kbit/s，隨著系統通信點數逐漸增大，時間差可能會逐漸增大并且有丟數據包的情況發生精準度大大降低[2]。

2.2 DCS系統主時鐘同步邏輯實現

以YOKOGAWA CENTUM-VP系統為例，DCS系統作為時鐘同步的主時鐘源負責每天預定時刻向各系統發出脈沖信號。

（1）DCS系統內部時鐘源的選。YOKOGAWA CENTUMVP系統各級控制站及操作站時鐘源采用的是非固定模式，即沒有設置固定時鐘源。在System View上位軟件中有一個Adjust Time功能也就是時鐘同步功能，無論在同一網絡中的任一站進行此項操作，系統會以該站為時鐘源自動同步各控制站及操作站（工程師站）時間。

（2）DCS系統時鐘同步實現。采用SFCAS功能塊來實現各系統間的時鐘同步功能。調用了系統時間中的時、分、秒三個時間數據在規定的時間點（以8：00為例）做出判定并使系統發出一個脈沖信號。

2.3 SIS系統時鐘同步邏輯實現

SIS系統時鐘同步分兩步進行：首先接收到DCS主系統發來的時鐘同步信號后1131軟件修改SIS系統控制器時間為預先設定好的標準時間（本文以早上8：00為例），然后上位軟件INTOUCH定期讀取系統時間將Windows時間修改為系統時間一致，從而完成整個系統的時鐘同步。

2.4 SIEMENS S7-400系統時鐘同步邏輯實現

時鐘同步選擇以AS控制器作為主時鐘，其余設備作為從時鐘，AS控制器的時間將會通過接收橫河DCS主系統發來的1s脈沖DO信號，由控制邏輯實現每天早上8：00進行AS控制器時間的校對。

3 定時自動校正實現時鐘同步的意義

通過該方式整改，實現了一套化工裝置內多套控制系統的時鐘同步，整套系統工作穩定，時間精度滿足控制要求。

[1] IM 33Q06II90-31E 4th Edition[M].Tokyo：Yokogawa Electric Corporation，2006.

[2] 張彥軍，劉靖宇，郭廓.分布式控制系統的時鐘同步研究盤[J].工業控制計算機，2006，（05）：41-42.

Clock Timing Automatic Correction between the Control Systems of Chemical Devices to Achieve Clock Synchronization

Xu Xing-bo，Qiao Zhen，Sun Yong-feng

Different control system clock synchronization is always a difficult problem in the automation industry，based on the Henghe CENTUM VP，TRICONEX TS3000 and SIEMENS PCS7 system as an example，the clock synchronization mode several widely used are compared，and focuses on analyzing the advantages and disadvantages of automatic timing correction control method for realizing clock synchronization system.

DCS system；ESD system；clock synchronization；pulse signal；network time inquiry protocol；GPS clock

TQ086.2

B

1003–6490（2017）11–0150–01

2017–09–09

徐星博（1984—），男，吉林鎮賚人，助理工程師，主要研究方向為自動化儀表。