時間同步技術在生產監控系統中的應用

摘 要：在我廠分布式數據采集及監控系統中，時間同步技術決定了數據采集的質量。本文結合我廠制絲生產監控系統中經常出現無法采集數據的現象，闡述了時間同步技術中網絡時間協議（NTP）的原理，設計了該系統中時間同步的方案并用于實際生產監控系統中，保證了制絲生產監控系統數據采集的質量。

關鍵詞：時間同步；NTP協議；數據采集

中圖分類號：P41 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 14-0000-01

我廠制絲生產監控系統，是基于Wonderware軟件的、集監控與數據采集于一體的工業自動化系統。該系統通過兩臺自動化對象服務器（AOS1、AOS2）采集現場PLC的數據，并將采集到的數據存儲到歷史數據庫（Historian）中。數據庫采用Wonderware公司的INSQL關系型數據庫，考查INSQL采集的實時數據品質有三個要素：數據值、時間戳和質量戳，其中實時數據時間戳的同步是最重要的，是數據值和質量戳的基礎。當AOS1、AOS2與Historian時間不同步時，無法將采集到的數據存儲到歷史數據庫中，從而影響數采系統的運行。本文通過對NTP協議原理的論述，提出該監控系統中的時間同步方案，并對系統中的服務器進行配置，通過時間同步技術提升數據采集質量，保證了我廠制絲生產監控系統的高效運行。

一、網絡時間協議（NTP）原理

目前，網絡時間同步的標準協議是網絡時間協議（NTP），NTP協議是用來使網絡上的計算機保持時間同步的一種通信協議。它可以估算出數據包在網絡上的往返延遲，并可獨立地估算計算機時鐘偏差，從而實現網絡上計算機間可靠的時間同步。NTP采用了Client/Server結構，具有相當高的靈活性，可以適應各種網絡環境，也是網絡上公認的時間同步工具。

NTP協議中典型的操作模式是客戶機/服務器模式。在該模式下，客戶機周期性地向服務器發送NTP包以請求服務器的時間信息，該包中包含離開客戶機的時間戳。服務器接收到該包后，記錄該包到達的時間戳以及該包離開的時間戳，然后把包返回給客戶端。客戶端在接收到響應包時記錄包回到客戶端的時間戳。客戶端通過這四個時間戳可以計算出兩個關鍵的參數：數據包交換的往返延遲和客戶機與服務器之間的時鐘偏移。客戶端根據時鐘偏移來設定自己的時鐘，使之與服務器的時間進行同步。客戶機/服務器模式適用于大型的分布式網絡。

二、時間同步系統方案設計

我廠制絲生產監控系統屬于企業內部的生產局域網，為了不使該網絡受到其他網絡信息的干擾，該局域網不與internet連接，因此確定將自動化對象服務器（AOS1）作為時間服務器。時間服務器的硬件采用IBM服務器，操作系統為Windows Server 2008，利用操作系統自身的功能將該服務器部署成標準的網絡時間服務器。網絡中的AOS2、Historian和Web服務器采用同樣的軟硬件配置，而網絡中其他的監控終端，安裝WINDOWS XP操作系統，通過自帶的NTP客戶端軟件自動和NTP時間服務器對時，從而實現網絡時間同步功能。

網絡時間服務器的IP地址為192.168.50.18，Windows平臺的其它服務器通過連接服務器名或IP地址的方式實現與時間服務器的同步。

三、時間同步系統的實施與配置

制絲生產監控系統在我廠A機房采用IBM服務器并安裝Windows Server 2008操作系統作為時間服務器，利用操作系統自身功能將該服務器部署成標準的NPT網絡時間服務器。下邊就時間同步在Windows Server 2008操作系統上的配置作逐一介紹。

（一）時間服務器配置

1.運行Regedit，打開注冊表編輯器。

2.找到注冊表項HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼CurrentControlSet＼Services＼W32Time＼TimeProviders＼NtpServer＼，在右側窗口中將Enabled的值修改為1。該設定值為打開NTP服務器功能。

3.繼續找到注冊表項HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼CurrentControlSet＼Services＼W32Time＼Config＼，在右側窗口中將AnnounceFlags的值修改為5。該設定值使服務器宣布自身為可靠的時間源。

4.在命令行中輸入“net stop w32time net start w32time”，重啟W32Time服務，完成時間服務器的配置。

（二）客戶端配置

1.設置目標服務器地址。打開修改日期與時間的窗口，進入“Internet Time”選項，輸入時鐘同步服務器的名稱或IP地址，然后點擊同步按鈕，配置沒問題的話，就會顯示同步成功。

2.設置同步時間間隔。默認的同步時間間隔是7天，可以修改為需要的同步時間間隔。在客戶端電腦上打開注冊表編輯器，找到注冊表項HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼CurrentControlSet＼Services＼W32Time＼TimeProviders＼NtpClient，在右側窗口中找到SpecialPollInterval，打開修改窗口，輸入同步時間間隔即可（單位為秒）。

四、效果檢查

通過對時間服務器及客戶端的配置，并通過一段時間的運行后，我廠制絲生產監控系統運行穩定，數據采集質量較好，在很大程度上降低了系統維護人員的勞動強度，同時提高了系統運行的效率。

五、結束語

在本文中，對時間同步技術及NTP協議進行分析，設計了時間同步系統方案并實施于我廠制絲生產監控網絡系統中，達到了提高數據采集質量的效果。同時，該時間同步系統還可以推廣到我廠其他生產監控系統中。

參考文獻：

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