解决化工装置控制系统之间时钟不同步的方法

康 显

（中国石化长城能源化工（宁夏）有限公司，宁夏银川 750409）

解决化工装置控制系统之间时钟不同步的方法

康 显

（中国石化长城能源化工（宁夏）有限公司，宁夏银川 750409）

我国化工行业不断发展，在生产过程中，化工装置在不同控制系统间的时钟同步是重要基础，是保证化工装置正常工作运行的基本保证。由于我国存在一些运行时间较久，控制系统相对落后的化工生产装置，严重影响化工企业的正常生产，因此需化工企业重视并解决。通过GPS时间服务器同步方式能有效解决问题，因此主要从解决化工装置控制系统间时钟不同步的相关内容入手来进行阐述。

化工装置；控制系统；时钟不同步

1 化工装置控制系统之间时钟不同步的原因

在实际情况中，化工装置控制系统之间时钟不同步的原因主要有以下几点。首先，设备的老化问题，由于我国化工行业在现代化化工装置的建设水平方面相比发达国家还存在有较多不足，表现在化工装置使用年限久、设备新旧搭配使用混乱，因此这就导致老旧系统与新设备的不兼容，这是时钟不同步的重要原因。其次，在实际情况中，化工装置的控制系统往往使用的工业网络系统，但是DCS系统往往与其他系统不再同一个网络系统之中，导致系统信息无法直接通过网络相互交换。

2 系统之间时钟同步方法的选择

目前，在解决化工装置控制系统之间时钟不同步的方法主要有两种。一种是通过结合GPS来实现时钟同步，就是指通过在化工装置上安装信号接收元件，来实现卫星低频信号的接收，通过计算接收信号的间隔时间来进行时钟同步。这一种方法利用GPS时钟来代替传统的化工装置时钟，在精准度方面有了很大的提高，时钟同步的误差往往可以控制在微秒之内，因此这一类的处理方式在精度与准度方面有着其他处理方式难以达到的优势。但是另一方面，这一种改动方法的技术要求比较高，对于相关设备的投入成本也比较大。另一种方式就是通过软件系统与硬件设备相结合的方式来进行化工装置不同系统之间时钟不同步的问题。在化工装置系统中，将DCS系统的时钟同步信号传输至ESD系统中，而ESD系统在接收信号之后就进行时间的重置调整，从而实现两个系统之间的时间同步。在这一方法中，两个系统之间通过硬接线相连，因此只需要在两个系统中分别建立一个数字量输出点与输入点。因此，这一种方式的改造难度与改造成本都比较小，同时因为硬接线在数据传输方面的速度也比较快，因此这一方式的时间同步精度也比较高。软件系统与硬件设备的结合是我国目前在解决化工装置时钟不同步的重要手段，一方面适用范围比较广，能够在不同的设备上使用，另一方面技术成本与设备直接投入成本要低于GPS时钟法。

3 GPS同步方式实现时钟同步方案

3.1 GPS时间服务器的同步

在实际情况中，通过GPS时间服务器，利用GPS首先同步DCS系统，然后通过信号传输程序将时间同步信号通过用硬接线传至其他系统。这一过程中，需要注意GPS信号接收器与系统的距离问题，对于距离接收器较远的设备来说，可以通过加装一个小型GPS信号接收器的方法来实现GPS信号同步。

3.2 DCS系统的软件组态设计

要实现系统之间的时钟同步链接，首先需要对DCS系统进行软件组态的设计工作，就是指通过在系统的软件组态中建立时钟事件功能模块来向系统外发送时间信号。需要注意的是，这一时间事件模块最基本也是最重要的要求是能够满足在化工装置工作运行中的任何一个时间发送信号。其次，在完成时间事件功能模块的建立之后，还需要对传输信号的具体时间与每次传输时间的间隔这两个参数来进行组态。例如，设置化工装置在每天晚上九点进行信号的传输，同时设计每隔24h传输一次信号。在信号从时间事件功能模块发出之后，就传输进入时间信号脉冲功能模块设置数字量信号的发射时间，最后将信号通过硬接线传输至ESD系统，完成时钟的同步。

3.3 ESD系统的软件组态设计

在DCS系统通过硬接线传输数字量信号达到ESD系统时，需要ESD系统中的时间重置功能模块来实现对于系统时间的重置，从而完成两个系统之间的时间同步。在ESD系统中，主要是通过时间重置功能模块时间实现系统时间的重置，当DCS的信号在ESD系统中触发TP SYN功能模块的延时（这一时间约为1s），TP SYN功能模块的主要作用就是保证脉冲信号的及时准确后，信号还会被传输至ESD系统中时钟同步模块。这是两个系统时钟同步的重要步骤，在这一过程中，ESD系统还会使用系统日历来控制时间的准确性。此外，任务与时钟间的通信是化工装置软件设计时钟服务的基础，通过嵌入式实时软件的使用，设计人员能够实现对于时钟服务的有效规划，利用在软件系统中做好时钟的设计，从而来实现有效控制软件系统内的各项执行命令。

4 结束语

综上研究发现，在化工装置的DCS系统与ESD系统的时钟同步中，根据系统设计的不同DCS系统在工作中时间扫描间隔也有所不同，但是总的来说这一间隔时间与ESD系统的扫描间隔存在细微差距，同时由于信号的传输时间，因此在实际情况中的同步结果约存在有1μs左右的差距。这一同步结果已经可以实现对于化工装置生产活动中可能发生的大部分事故进行及时的分析，一方面保证正常生产，另一方面有助于及时处理事故。因此，通过GPS信号同步的处理方式是解决目前我国化工行业中老旧生产装置时钟不同步现象严重的有效处理办法，对促进我国化工企业的健康持续发展有着十分重要的积极意义。

[1] 李金.浅谈大型石油化工装置EPC模式下机泵的专业注意事项[J].当代化工研究，2017，（1）.

[2] 宋春翠.一套氯化反应的集散控制系统和紧急停车系统方案设计与实现[J].仪器仪表用户，2017，（4）.

To Solve the Chemical Device Control System between the Clock Is Not Synchronized Method

Kang Xian

China’s chemical industry continues to develop，in the production process，chemical equipment in different control systems between the clock synchronization is an important foundation，is to ensure the normal operation of the chemical plant operation of the basic guarantee，because China's chemical industry there are some running longer，Control system is relatively backward chemical production equipment，a serious impact on the normal production of chemical enterprises，chemical companies need to pay attention to and solve.Through the GPS time server synchronization method can effectively solve the problem，this paper will solve the chemical device control system clock synchronization between the relevant content to start.

chemical device；control system；clock is not synchronized

TQ050.7

A

1003–6490（2017）05–0097–02

2017–04–10

康显（1990—），男，宁夏中宁人，助理工程师，主要研究方向为控制系统的稳定安全运行。