化工装置各控制系统间时钟定时自动校正实现时钟同步

徐星博，乔 祯，孙泳峰

（中国石油大连石化分公司，辽宁大连 116000)

化工装置各控制系统间时钟定时自动校正实现时钟同步

徐星博，乔 祯，孙泳峰

（中国石油大连石化分公司，辽宁大连 116000)

不同控制系统间时钟同步一直是自动化行业的一个难题，以横河CENTUM VP、TRICONEX TS3000及西门子PCS7系统为例，对几种目前广泛应用的时钟同步方式进行了比较，分析其利弊并着重介绍定时自动校正方式实现控制系统时钟同步的方法。

DCS系统；ESD系统；时钟同步；脉冲信号；网络时间协议；GPS时钟

随着自动控制技术的发展及系统应用的精细化，目前各石油化工装置一般均使用多套控制系统来实现不同功能。需要对工艺操作、设备运行、突发联锁停车事件记录，可燃、有毒等介质介质泄露等事件进行记录比对及分析，因此石油化工装置各系统的时钟同步显得尤为重要。

1 几种常用时钟同步方案

1.1 利用GPS时钟源对各系统进行时钟同步

（1）横河CENTUM-VP系统工程师站通过以太网接收GPS服务器的时间信号再应用系统自身的YOKOGAWA Time实现系统内部时钟同步，以工程师站作为DCS系统内部的主时钟源，同一个控制域中各网络设备组成一个时间组，整个控制域网络时间精度可以达到1ms[1]。

（2）TRICONEX TS3000系统时钟同步模块采用RS-232方式以同轴电缆将GPS服务器与SIS系统网络通信模块NCM相接，实现时钟与GPS时钟一致。

（3）西门子PCS7系统是采用网络广播的方式。在整个网络上，有主时钟 Time Mater 和从时钟 Slave 两种角色，PCS7系统时钟同步的一种方式为通过专门的 GPS 中央时钟设备来产生网络时钟，例如西门子的 SILOCK 系列时钟设备。

1.2 利用简单的网络时间协议（SNTP）实现时钟同步

目前主流的DCS，ESD厂商的系统时钟同步都上升到以太网的层面，将各控制系统通过以太网联接，通过三级交换机设备连接，统一加入“域”。通过该种方式实现时钟同步既经济又简单。由于各系统的网络安全配置方式不同，所以无论是使用防病毒服务器还是各系统自带的防病毒设备都难以做到网络安全万无一失。

1.3 定时自动校正实现时钟同步

定时自动校正时钟同步是将DCS系统作为主时钟源，定时向其他系统发送脉冲信号，其他系统接受到信号后，在分析数据的准确性后将自身系统时钟修改为已设定的标准时间。

2 定时自动校正方式实现时钟同步的实现

2.1 时钟同步方式的选择

各系统之间时钟同步脉冲信号可采用硬线连接至其他系统，这种方式时钟同步精度相对较高。如果系统间已实现Modbus通讯，已通讯的方式由DCS系统向其他系统发出脉冲信号。该方法比较经济，只需要再各系统上增加相应的通讯组态即可，但由于系统间Modbus通讯在数据传输上存在滞后的现象，自身就存在着时间差。另外目前Modbus通讯速率一般在75Kbit/s，随着系统通信点数逐渐增大，时间差可能会逐渐增大并且有丢数据包的情况发生精准度大大降低[2]。

2.2 DCS系统主时钟同步逻辑实现

以YOKOGAWA CENTUM-VP系统为例，DCS系统作为时钟同步的主时钟源负责每天预定时刻向各系统发出脉冲信号。

（1）DCS系统内部时钟源的选。YOKOGAWA CENTUMVP系统各级控制站及操作站时钟源采用的是非固定模式，即没有设置固定时钟源。在System View上位软件中有一个Adjust Time功能也就是时钟同步功能，无论在同一网络中的任一站进行此项操作，系统会以该站为时钟源自动同步各控制站及操作站（工程师站）时间。

（2）DCS系统时钟同步实现。采用SFCAS功能块来实现各系统间的时钟同步功能。调用了系统时间中的时、分、秒三个时间数据在规定的时间点（以8：00为例）做出判定并使系统发出一个脉冲信号。

2.3 SIS系统时钟同步逻辑实现

SIS系统时钟同步分两步进行：首先接收到DCS主系统发来的时钟同步信号后1131软件修改SIS系统控制器时间为预先设定好的标准时间（本文以早上8：00为例），然后上位软件INTOUCH定期读取系统时间将Windows时间修改为系统时间一致，从而完成整个系统的时钟同步。

2.4 SIEMENS S7-400系统时钟同步逻辑实现

时钟同步选择以AS控制器作为主时钟，其余设备作为从时钟，AS控制器的时间将会通过接收横河DCS主系统发来的1s脉冲DO信号，由控制逻辑实现每天早上8：00进行AS控制器时间的校对。

3 定时自动校正实现时钟同步的意义

通过该方式整改，实现了一套化工装置内多套控制系统的时钟同步，整套系统工作稳定，时间精度满足控制要求。

[1] IM 33Q06II90-31E 4th Edition[M].Tokyo：Yokogawa Electric Corporation，2006.

[2] 张彦军，刘靖宇，郭廓.分布式控制系统的时钟同步研究盘[J].工业控制计算机，2006，（05）：41-42.

Clock Timing Automatic Correction between the Control Systems of Chemical Devices to Achieve Clock Synchronization

Xu Xing-bo，Qiao Zhen，Sun Yong-feng

Different control system clock synchronization is always a difficult problem in the automation industry，based on the Henghe CENTUM VP，TRICONEX TS3000 and SIEMENS PCS7 system as an example，the clock synchronization mode several widely used are compared，and focuses on analyzing the advantages and disadvantages of automatic timing correction control method for realizing clock synchronization system.

DCS system；ESD system；clock synchronization；pulse signal；network time inquiry protocol；GPS clock

TQ086.2

B

1003–6490（2017）11–0150–01

2017–09–09

徐星博（1984—），男，吉林镇赉人，助理工程师，主要研究方向为自动化仪表。