多控制系统时钟同步设计与应用

冯　飞（中石化北京燕山分公司,北京102500）

多控制系统时钟同步设计与应用

冯飞
（中石化北京燕山分公司,北京102500）

针对橡胶厂两套装置部分工艺单元共用以及各自有多套控制系统的情况，采用一台GPS时间服务器，通过SNTP协议完成两套装置各自独立的DCS,SIS,CCS系统时钟同步的设计方案。通过方案的实施，实现了不同装置多控制系统的时钟同步，保障了各系统的操作记录，趋势记录，SOE记录时间上的一致性，准确性；有利于指导两套装置共用工艺单元操作，有利于事故原因的查找与分析。

控制系统；时间服务器；时钟同步；SNTP

1　前言

橡胶二厂有A、B两套装置，它们相互独立却又有部分共用工艺单元，例如氮气增压系统，同时为两套装置的三台离心式压缩机和两台螺杆式压缩机提供干气密封气；这就要求两套装置的控制系统时钟同步，以保障共用工艺单元操作的准确性。两套装置均有各自的DCS系统完成生产过程的集散控制功能，SIS系统完成生产过程的安全联锁保障工作，CCS系统完成压缩机组的高效安全工作；一套装置的多个控制系统相对独立，却又相互合作共同保证装置的安全平稳运行。利用一台时间服务器获取GPS卫星时间信号，通过SNTP协议,向与时间服务器以太网通讯的不同装置不同控制系统进行网络授时，以使多控制系统既有高精度的同步时间又有GPS提供的UTC(世界协调时)。

2　时间服务器的设置

时间服务器DNTS-74具有一个GPS天线接口和4个独立的10/100M自适应以太网口。四个以太网口可以进行不同网段设置，基于NTP/SNTP协议对各控制系统进行网络授时，平均网络授时精度大于10ms。网口网段IP地址可以通过人工设置，方法如下：在windows系统的DOS提示符下键入以下指令：arp-s192.168.129.25400-03-B9-XX-XX-XX（00-03-B9-XX-XX-XX为该网口的MAC地址，时间服务器上有每个网口MAC地址的显著标签）；然后键入telnet192.168.129.2541查看错误信息，最后键入telnet192.168.129.2549999进入设置界面，设置并保存新的IP地址，否则时间服务器在重新上电后，网口IP地址将失效。在本项目中把时间服务器DNTS-74的网口一分配给A装置DCS系统；网口二分配给B装置DCS系统，而A装置SIS系统和CCS系统由于在同一网段因此共用网口三，网口四分配给B装置CCS系统。

3　DCS时钟同步的设置

A装置装置采用的是横河CENTUM-Vnet/IPDCS系统，而B装置采用的是横河CS3000DCS系统，虽然均为横河DCS系统但在系统时钟同步的实现上完全不同。

3.1CENTUM-Vnet/IP的时间组设定

横河CENTUM－Vnet/IP系统中可以对同一个域中的所有的控制站，操作站，工程师站等设备分配到同一个时间组内，同时指定一个SNTP服务器，以此完成整个控制域的时钟同步。

Vnet/IP系统中有BUS1，BUS2两个网段，在时钟同步中采用BUS2（开放网）网段为时钟同步网段，其联接SNTP服务器网络地址设定规则如下：192.168.＜128+域地址＞.254；在本项目中采用时间服务器DNTS-74为时间组的SNTP服务器，具体操作方法如下：根据SNTP服务器的网络地址设定规则设置时间服务器的网口一的IP地址；在SystemView选择files菜单下的DomainProperties,设定TimeGroup名为1；在SNTPServerIPAddress中的ConnectBus2中填下时间服务器网口一IP地址。

3.2CS3000时钟同步设定

B装置装置采用的是横河CS3000DCS系统，其控制系统时间为网络时间，单一操作站或工程师站时间的改变不会改变系统时间。系统每两分钟监测一次各设备与网络时间的偏差，如果差值在5s以上，则会进行2次同步化操作，使得设备时间与网络时间精度达到1ms。因此CS3000系统时间同步设定就不同于CENTUM-Vnet/IP。首先，通过修改工程师站的系统注册码，使其成为整个控制系统的TIMEMASTER，通过工程师站时间来同步网络时间；其次，在工程师站上安装网络授时软件，读取时间服务器网口二的时间信息来修正工程师站时间，从而完成整个控制系统与GPS时间的同步。

4　Dimension4软件的应用

A装置的SIS系统采用的是黑马安全仪表系统，CCS系统为CCC5系列控制器两个系统间通过OPC协议完成数据间通讯，具有相同的网段，共用时间服务器的网口三；B装置的CCS系统为CCC3+系列控制器，它单独使用一个时间服务器的网口四。三个控制系统有一个共同点：控制系统时间为工程师站计算机时间。因此，通过各工程师站的Dimension4软件完成时间服务器与工程师站windows系统时间的时钟同步即可完成整个控制系统的GPS时钟同步。

Dimension4软件中，在Server框中添加对应时间服务器的网口IP地址，网络协议选择SNTP协议；在HowOften中选择软件载入方式和确定时间同步的时间间隔；软件还提供了显示方式设置，偏差超限提示设定，同时还可以显示同步历史记录和错误信息。

5　结论

（1）使用GPS时钟同步后，提高两套丁基装置多个控制系统的时间正确性和一致性，时钟同步的精度满足生产过程控制100ms的要求；

（2）所采用SNTP协议的GPS网络授时方法便于在其他控制系统中的应用；

（3）两套装置多控制系统的时钟同步，使得两装置共用工艺单元操作记录、趋势记录、SOE记录处于同一时间轴下，为操作问题的分析和操作规范的制定提供准确的数据基础；

（4）便于事故原因的查找和分析。SIS系统SOE记录的事件发生的离散的点和DCS、CCS系统趋势记录的工艺过程连续变化的趋势线在同一个坐标轴中呈现出来，从而更加清晰地还原事故发生时相关工艺条件的整体变化过程，为事故原因的查找和分析提供可靠的数据支持。

[1]DNTS-7网络时间服务器说明书，北京中新创科技有限公司,2011.

[2]张国军，温春林.基于SNTP的多控制系统时钟同步方案的设计与应用[J].仪器仪表标准化与计量,2013(02).