多控制系統時鐘同步設計與應用

馮　飛（中石化北京燕山分公司,北京102500）

多控制系統時鐘同步設計與應用

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的情況，采用一臺GPS時間服務器，通過SNTP協議完成兩套裝置各自獨立的DCS,SIS,CCS系統時鐘同步的設計方案。通過方案的實施，實現了不同裝置多控制系統的時鐘同步，保障了各系統的操作記錄，趨勢記錄，SOE記錄時間上的一致性，準確性；有利于指導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；時間服務器；時鐘同步；SNTP

1　前言

橡膠二廠有A、B兩套裝置，它們相互獨立卻又有部分共用工藝單元，例如氮氣增壓系統，同時為兩套裝置的三臺離心式壓縮機和兩臺螺桿式壓縮機提供干氣密封氣；這就要求兩套裝置的控制系統時鐘同步，以保障共用工藝單元操作的準確性。兩套裝置均有各自的DCS系統完成生產過程的集散控制功能，SIS系統完成生產過程的安全聯鎖保障工作，CCS系統完成壓縮機組的高效安全工作；一套裝置的多個控制系統相對獨立，卻又相互合作共同保證裝置的安全平穩運行。利用一臺時間服務器獲取GPS衛星時間信號，通過SNTP協議,向與時間服務器以太網通訊的不同裝置不同控制系統進行網絡授時，以使多控制系統既有高精度的同步時間又有GPS提供的UTC(世界協調時)。

2　時間服務器的設置

時間服務器DNTS-74具有一個GPS天線接口和4個獨立的10/100M自適應以太網口。四個以太網口可以進行不同網段設置，基于NTP/SNTP協議對各控制系統進行網絡授時，平均網絡授時精度大于10ms。網口網段IP地址可以通過人工設置，方法如下：在windows系統的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為該網口的MAC地址，時間服務器上有每個網口MAC地址的顯著標簽）；然后鍵入telnet192.168.129.2541查看錯誤信息，最后鍵入telnet192.168.129.2549999進入設置界面，設置并保存新的IP地址，否則時間服務器在重新上電后，網口IP地址將失效。在本項目中把時間服務器DNTS-74的網口一分配給A裝置DCS系統；網口二分配給B裝置DCS系統，而A裝置SIS系統和CCS系統由于在同一網段因此共用網口三，網口四分配給B裝置CCS系統。

3　DCS時鐘同步的設置

A裝置裝置采用的是橫河CENTUM-Vnet/IPDCS系統，而B裝置采用的是橫河CS3000DCS系統，雖然均為橫河DCS系統但在系統時鐘同步的實現上完全不同。

3.1CENTUM-Vnet/IP的時間組設定

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

Vnet/IP系統中有BUS1，BUS2兩個網段，在時鐘同步中采用BUS2（開放網）網段為時鐘同步網段，其聯接SNTP服務器網絡地址設定規則如下：192.168.＜128+域地址＞.254；在本項目中采用時間服務器DNTS-74為時間組的SNTP服務器，具體操作方法如下：根據SNTP服務器的網絡地址設定規則設置時間服務器的網口一的IP地址；在SystemView選擇files菜單下的DomainProperties,設定TimeGroup名為1；在SNTPServerIPAddress中的ConnectBus2中填下時間服務器網口一IP地址。

3.2CS3000時鐘同步設定

B裝置裝置采用的是橫河CS3000DCS系統，其控制系統時間為網絡時間，單一操作站或工程師站時間的改變不會改變系統時間。系統每兩分鐘監測一次各設備與網絡時間的偏差，如果差值在5s以上，則會進行2次同步化操作，使得設備時間與網絡時間精度達到1ms。因此CS3000系統時間同步設定就不同于CENTUM-Vnet/IP。首先，通過修改工程師站的系統注冊碼，使其成為整個控制系統的TIMEMASTER，通過工程師站時間來同步網絡時間；其次，在工程師站上安裝網絡授時軟件，讀取時間服務器網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與GPS時間的同步。

4　Dimension4軟件的應用

A裝置的SIS系統采用的是黑馬安全儀表系統，CCS系統為CCC5系列控制器兩個系統間通過OPC協議完成數據間通訊，具有相同的網段，共用時間服務器的網口三；B裝置的CCS系統為CCC3+系列控制器，它單獨使用一個時間服務器的網口四。三個控制系統有一個共同點：控制系統時間為工程師站計算機時間。因此，通過各工程師站的Dimension4軟件完成時間服務器與工程師站windows系統時間的時鐘同步即可完成整個控制系統的GPS時鐘同步。

Dimension4軟件中，在Server框中添加對應時間服務器的網口IP地址，網絡協議選擇SNTP協議；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置，偏差超限提示設定，同時還可以顯示同步歷史記錄和錯誤信息。

5　結論

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

（2）所采用SNTP協議的GPS網絡授時方法便于在其他控制系統中的應用；

（3）兩套裝置多控制系統的時鐘同步，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范的制定提供準確的數據基礎；

（4）便于事故原因的查找和分析。SIS系統SOE記錄的事件發生的離散的點和DCS、CCS系統趨勢記錄的工藝過程連續變化的趨勢線在同一個坐標軸中呈現出來，從而更加清晰地還原事故發生時相關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據支持。

[1]DNTS-7網絡時間服務器說明書，北京中新創科技有限公司,2011.

[2]張國軍，溫春林.基于SNTP的多控制系統時鐘同步方案的設計與應用[J].儀器儀表標準化與計量,2013(02).