解决化工装置控制系统之间时钟不同步的方法

李 浩，刘园园

（辽阳石化芳烃厂仪表车间，辽宁辽阳 111003）

解决化工装置控制系统之间时钟不同步的方法

李 浩，刘园园

（辽阳石化芳烃厂仪表车间，辽宁辽阳 111003）

随着社会的发展和科技的不断进步，时钟同步技术变得非常重要，发展也相当快速，但针对于一些运行时间较长老旧石油化工装置，需要解决控制系统之间时钟不同步的问题较为困难，因为老旧化工装置控制系统软件版本较低和硬件老旧，不利于GPS等先进时钟同步技术的实施应用。针对此类问题，可以利用原有的控制系统软件和硬件结合的方法解决此问题。结合化工装置的实际应用，介绍了如何使用软件编程和硬接线相结合的方法实现分散控制系统（DCS）与紧急停车系统（ESD）的时钟同步，从而为准确分析事故，及时找出事故发生的第一信号原因创造了有利条件，并且节约了在时钟同步技术改造上的所需成本。

时钟同步；DCS系统；ESD系统；脉冲信号

1 系统之间时钟同步方法的选择

目前化工装置系统间实现时钟同步的方法常用有两种：其中GPS时钟同步技术较为先进，是一种接收卫星发射的低功率无线电信号，通过计算得出GPS时间的接收装置，该方式将GPS时钟作为控制系统的标准时钟，其优点是精度很高，误差一般在几十μs至几ms，但实现起来比较困难，改动投入较大，不适合已投产多年的老旧化工装置。另一种就是通过软硬结合的方法，将主系统的时钟同步请求的脉冲信号发送到对方系统中，对方系统接收触发的脉冲信号后，再经过软件组态设置，实现时钟同步功能。而采用硬接线的方法，只是需要使用两个系统各自的一个数字量输出和数字量输入点，这在一般化工装置都可以满足条件，而时间的判定则通过各自系统内部的软件组态来完成。由于硬接线使得信号传送的速度非常快，并且可利用系统卡件备用通道，不需要增加硬件，实现起来较为方便，使用这种方法实现两套系统的时钟同步，其精度非常高。因此最终采用了硬接线加软件编程读取时钟和设定时钟的方法，每天固定时间进行一次校对，消除时钟的误差，从而使得两套控制系统时钟始终保持一致。

2 定时自动校正方式实现时钟同步方案

2.1 DCS系统的软件组态设计

装置控制系统采用某公司的DCS控制系统，在软件组态中的控制策略里新建一个新的模块，在此模块中建立DTE（Date Time Event）时钟事件功能块，此功能块可以实现DCS系统任何时间点发出一个脉冲信号，建完以后需要对功能块两个参数进行组态，分别是TE-TIME-STR（发脉冲信号的时间）和INTERVAL-STR（发脉冲信号的间隔时间），我们设置成当每天晚上23：00发出脉冲信号和间隔24h再发送脉冲信号，信号发出以后，进入TP（Time Pulse）时间脉冲功能块中设置脉冲延时时间2s，该脉冲信号延时2s后恢复正常，在该信号发出期间，将该脉冲信号通过DO点输出传送到ESD端，ESD端再触发时钟同步系统点，完成时钟同步功能。

2.2 ESD系统的软件组态设计

2.2.1 两个系统时钟同步的组态设计

该化工装置ESD系统采用某公司的TRIDENT系统，DCS系统发出时间脉冲信号通过硬线连接送到ESD系统DI卡端子上，再通过TriStation 1131组态软件中运行时钟同步程序来实现两个系统时钟同步，该软件中可以通过TIMESET功能块来重新设置ESD系统时间，当来自DCS的校正脉冲信号（TIME_DCS）触发TP_SYN块延时1s，以保证信号的精准触发，再输出去触发时钟同步模块（TIMESET_SYN）运行，读取Trident时钟使用系统日历（TR_CALENDAR）功能块，方便对时钟偏差作出判断，来设定时钟同步功能块（TIME_ SYN），这里的ESD系统日历（TR_CALENDAR）功能块中的年（YEAR）、月（MONTH）、日（DAY）不会出现偏差，不需要设置，即读取ESD系统当前日期，无需再校正。只需将ESD时钟设置成DCS发出校正的时钟23：00：00即可，这样ESD系统时间就与DCS系统时钟一致，从而实现了通过软硬结合的方法解决控制系统之间时钟不同步的问题。

2.2.2 上位机时钟同步显示画面组态设计

如需要在上位机操作画面上显示时钟，则需对上位机显示软件进行脚本组态，大多数系统的上位机使用INTOUCH软件，这里以它为例编写应用程序脚本，以实现调用读取ESD系统中与DCS系统时钟同步的日期和时间，从而使得画面上显示的时钟同步与ESD系统时间一致。

3 结束语

本次对该化工装置DCS系统和ESD系统间时钟同步的设计实施过程中，发现由于DCS时间采集扫描周期为1.0s与ESD系统逻辑扫描周期存在微秒偏差，另外脉冲信号传输的延时等因素，造成实际同步结果可能会存在1s左右的误差，但却可以满足化工装置大部分事故分析的需要。运行一段时间证实，此时钟同步方案效果明显，可以为今后化工装置工艺平稳操作，历史数据曲线分析，事故停车报告分析等提供了真实的数据记录，也为石油化工装置排除安全事故隐患提供真实可靠的数据。所以通过软硬结合的方法实现时钟同步是一种简单易行的解决各系统时钟偏差的方法，对于未实现时钟同步的化工装置来说具有很好的应用价值。

［1］ 郭蕊.用软硬结合的方法实现DCS与ESD系统的时钟同步［J］.石油化工自动化，2009.

［2］ 张述飞.定时自动校正实现控制系统时钟同步［J］.石油化工自动化，2014.

［3］ EMERSON.DeltaV Operate Implementation，EMERSON，2005.

Method for Solving Non Synchronization Between Control System of Chemical Plant

Li Hao，Liu Yuan-yuan

With the development of society and the advancement of science and technology，clock synchronization technology becomes very important and the development is very fast.But for some older petrochemical plants with long operation time，it is necessary to solve the problem of clock synchronization between control systems.The problem is more diffi cult because the old chemical plant control system software version is low and old hardware is not conducive to GPS and other advanced clock synchronization technology implementation.To solve this problem，we can use the original control system software and hardware combination to solve this problem.This paper introduces how to realize the synchronization of the DCS and the emergency stop system（ESD）by means of the combination of software programming and hardwiring.In order to analyze the accident and fi nd out the accident happening in time，The fi rst signal cause creates favorable conditions and saves on the cost of the clock synchronization technique.

clock synchronization；DCS system；ESD system；pulse signal

TP273；TN967.1

B

1003-6490（2016）07-0081-02

2016-07-06

李浩（1982—），男，辽宁辽阳人，工程师，主要从事化工仪表及自动化系统运行的维护工作。