解決化工裝置控制系統之間時鐘不同步的方法

康 顯

（中國石化長城能源化工（寧夏）有限公司，寧夏銀川 750409）

解決化工裝置控制系統之間時鐘不同步的方法

康 顯

（中國石化長城能源化工（寧夏）有限公司，寧夏銀川 750409）

我國化工行業不斷發展，在生產過程中，化工裝置在不同控制系統間的時鐘同步是重要基礎，是保證化工裝置正常工作運行的基本保證。由于我國存在一些運行時間較久，控制系統相對落后的化工生產裝置，嚴重影響化工企業的正常生產，因此需化工企業重視并解決。通過GPS時間服務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間時鐘不同步的相關內容入手來進行闡述。

化工裝置；控制系統；時鐘不同步

1 化工裝置控制系統之間時鐘不同步的原因

在實際情況中，化工裝置控制系統之間時鐘不同步的原因主要有以下幾點。首先，設備的老化問題，由于我國化工行業在現代化化工裝置的建設水平方面相比發達國家還存在有較多不足，表現在化工裝置使用年限久、設備新舊搭配使用混亂，因此這就導致老舊系統與新設備的不兼容，這是時鐘不同步的重要原因。其次，在實際情況中，化工裝置的控制系統往往使用的工業網絡系統，但是DCS系統往往與其他系統不再同一個網絡系統之中，導致系統信息無法直接通過網絡相互交換。

2 系統之間時鐘同步方法的選擇

目前，在解決化工裝置控制系統之間時鐘不同步的方法主要有兩種。一種是通過結合GPS來實現時鐘同步，就是指通過在化工裝置上安裝信號接收元件，來實現衛星低頻信號的接收，通過計算接收信號的間隔時間來進行時鐘同步。這一種方法利用GPS時鐘來代替傳統的化工裝置時鐘，在精準度方面有了很大的提高，時鐘同步的誤差往往可以控制在微秒之內，因此這一類的處理方式在精度與準度方面有著其他處理方式難以達到的優勢。但是另一方面，這一種改動方法的技術要求比較高，對于相關設備的投入成本也比較大。另一種方式就是通過軟件系統與硬件設備相結合的方式來進行化工裝置不同系統之間時鐘不同步的問題。在化工裝置系統中，將DCS系統的時鐘同步信號傳輸至ESD系統中，而ESD系統在接收信號之后就進行時間的重置調整，從而實現兩個系統之間的時間同步。在這一方法中，兩個系統之間通過硬接線相連，因此只需要在兩個系統中分別建立一個數字量輸出點與輸入點。因此，這一種方式的改造難度與改造成本都比較小，同時因為硬接線在數據傳輸方面的速度也比較快，因此這一方式的時間同步精度也比較高。軟件系統與硬件設備的結合是我國目前在解決化工裝置時鐘不同步的重要手段，一方面適用范圍比較廣，能夠在不同的設備上使用，另一方面技術成本與設備直接投入成本要低于GPS時鐘法。

3 GPS同步方式實現時鐘同步方案

3.1 GPS時間服務器的同步

在實際情況中，通過GPS時間服務器，利用GPS首先同步DCS系統，然后通過信號傳輸程序將時間同步信號通過用硬接線傳至其他系統。這一過程中，需要注意GPS信號接收器與系統的距離問題，對于距離接收器較遠的設備來說，可以通過加裝一個小型GPS信號接收器的方法來實現GPS信號同步。

3.2 DCS系統的軟件組態設計

要實現系統之間的時鐘同步鏈接，首先需要對DCS系統進行軟件組態的設計工作，就是指通過在系統的軟件組態中建立時鐘事件功能模塊來向系統外發送時間信號。需要注意的是，這一時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行中的任何一個時間發送信號。其次，在完成時間事件功能模塊的建立之后，還需要對傳輸信號的具體時間與每次傳輸時間的間隔這兩個參數來進行組態。例如，設置化工裝置在每天晚上九點進行信號的傳輸，同時設計每隔24h傳輸一次信號。在信號從時間事件功能模塊發出之后，就傳輸進入時間信號脈沖功能模塊設置數字量信號的發射時間，最后將信號通過硬接線傳輸至ESD系統，完成時鐘的同步。

3.3 ESD系統的軟件組態設計

在DCS系統通過硬接線傳輸數字量信號達到ESD系統時，需要ESD系統中的時間重置功能模塊來實現對于系統時間的重置，從而完成兩個系統之間的時間同步。在ESD系統中，主要是通過時間重置功能模塊時間實現系統時間的重置，當DCS的信號在ESD系統中觸發TP SYN功能模塊的延時（這一時間約為1s），TP SYN功能模塊的主要作用就是保證脈沖信號的及時準確后，信號還會被傳輸至ESD系統中時鐘同步模塊。這是兩個系統時鐘同步的重要步驟，在這一過程中，ESD系統還會使用系統日歷來控制時間的準確性。此外，任務與時鐘間的通信是化工裝置軟件設計時鐘服務的基礎，通過嵌入式實時軟件的使用，設計人員能夠實現對于時鐘服務的有效規劃，利用在軟件系統中做好時鐘的設計，從而來實現有效控制軟件系統內的各項執行命令。

4 結束語

綜上研究發現，在化工裝置的DCS系統與ESD系統的時鐘同步中，根據系統設計的不同DCS系統在工作中時間掃描間隔也有所不同，但是總的來說這一間隔時間與ESD系統的掃描間隔存在細微差距，同時由于信號的傳輸時間，因此在實際情況中的同步結果約存在有1μs左右的差距。這一同步結果已經可以實現對于化工裝置生產活動中可能發生的大部分事故進行及時的分析，一方面保證正常生產，另一方面有助于及時處理事故。因此，通過GPS信號同步的處理方式是解決目前我國化工行業中老舊生產裝置時鐘不同步現象嚴重的有效處理辦法，對促進我國化工企業的健康持續發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模式下機泵的專業注意事項[J].當代化工研究，2017，（1）.

[2] 宋春翠.一套氯化反應的集散控制系統和緊急停車系統方案設計與實現[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，主要研究方向為控制系統的穩定安全運行。