PLC与DCS时钟同步技巧

PLC与DCS时钟同步技巧
徐庄
【摘要】使用软设置方法实现炼化装置PLC系统与DCS系统的时钟同步,从而缩短了事件的处理时间,为及时找出事件发生的原因提供保障.
【期刊名称】《化工自动化及仪表》
【年(卷),期】2016(043)002
【总页数】3页(P218-220)
【关键词】时钟同步;PLC;DCS
【作者】徐庄
【作者单位】中海油惠州炼化分公司,广东惠州516086
【正文语种】中文
【中图分类】TH862+.7
随着炼油项目日趋大型化和一体化的发展，工控技术也随之蓬勃发展。

一个炼化厂往往集成了功能不同的多套控制系统，如DCS、CCS及SIS等，这些系统在网络上各自独立，因而时钟也不能保证完全相同。

当生产异常事件发生时，需同时调取多系统数据进行分析比对并查找原因，时钟不同步不但会影响数据分析，有时甚至造成判断失误。

因此，需要实现全厂统一的时钟同步，保持所有系统的时钟一致。

在炼化厂建设期间，DCS、CCS和SIS系统的网络规划一般都会被重点考虑，在此基础上设计的全厂网络时钟同步方案，满足了这些网络子系统的时钟同步需求，同时能保持系统网络间的独立和隔离[1]。

随着装置的智能化发展，对某一成套设备或局部工艺过程的控制要求越来越高，各种大型PLC系统纷纷被采用，这些控制系统有被隔离的网络和事件记录服务器。

发生事故时需分析在当时的局部工艺设备状况下，对事件发生的前后顺序进行准确判断，PLC有详细的局部事件报警记录，而全装置的工艺操作、设备运行状况在DCS被详细记录。

进行事件分析时，需要两方面记录的结合才能对引发故障或跳车的真正原因做出及时判断，因此PLC与DCS的时钟同步同样重要。

由于全厂时钟同步网络架构未将这些各自独立、分散的控制系统融合，使得这些系统的时钟同步成为亟待解决的问题。

时钟同步，是指不同系统或节点之间时钟的同步。

工艺关联的系统之间必须实现各节点间的时钟同步，以免发生系统故障或功能缺陷。

如果SIS系统与DCS系统之间时钟不同步，那么SOE事件、操作记录及历史趋势等都将出现错时，影响数据处理和故障分析。

简单网络时间协议(SNTP)是目前应用最广泛的网络时间同步协议，用来同步网络上的计算机时钟。

它提供时间和频率传播服务机制，组织时间同步子网并为参加子网的每个节点调整时间，具有易扩展性和易用性，适宜规模化应用。

SNTP可以提供1～50ms的精度，能满足大部分系统的时钟同步精度需求，精度的大小取决于同步源及网络路径等特性。

当全厂系统网络数量较多时，可将多台网络时钟同步服务器与GPS时钟服务器级联，在此主从结构上扩展时间同步系统规模，实现全厂时钟同步[2]。

Modbus协议是全球第一个真正用于工业现场的总线协议，是应用于电子控制器上的通用语言，已经成为通用工业标准。

通过它，不同厂商生产的控制设备可以连成一个网络，进行集中监控。

Modbus协议的特点：开放标准、应用广泛；支持多种电气接口，如RS-232及RS-485等；开发简单、使用容易。

在PLC和DCS已有Modbus通信的环境下，PLC系统可以每日一次接收并识别
DCS系统传送来的时间参数，重新设定PLC时钟，使PLC时钟与DCS系统始终保持一致。

如果PLC和DCS没有Modbus通信，可以采用SNTP方法实现DCS 与PLC系统的时钟同步，不过需要增加网络硬件模块来连接DCS与PLC，如交换机及光纤等，费用高，不方便在生产中实现。

当然，在时钟同步精度要求不高的情况下，通过定期手动设置的方法也是一种选择[3]。

现以催化重整装置特有的PLC系统CRCS、芳烃吸附装置特有的PLC系统SCS的时钟同步来说明控制系统时钟同步的具体流程和方法。

CRCS系统采用Tricon系统外挂Moore控制系统加Nematron服务器的架构。

CRCS系统需要对PC、APACS、Tricon均进行时钟同步。

2.1 PC日期/时间设置
如果Intouch画面已启动，需要先关闭操作画面，返回桌面。

关闭操作画面需工程师权限。

在如图1所示的总画面中，点击Security Lev-el按钮，弹出如图2所示的登录对话框。

在图2
的对话框中选择Engineer，在密码输入窗口中输入密码(密码不可见)，点击OK 按钮即可进入工程师操作权限；在图2窗口中单击Exit to Window Desktop，在弹出的图3窗口中点击Proceed即可返回桌面。

检查PC日期和时间是否与DCS 一致，如有误需进行修改。

2.2 APACS与PC的时钟同步
确认OPC已启动。

若没有启动，双击桌面上的OPCLink图标即可。

重新启动Intouch操作画面，双击Windowviewer图标打开Intouch操作画面。

在图1菜单条中单击Screens按钮，进入屏幕选择，弹出如图4所示的窗口。

在图4窗口中选择ACM Resources按钮，打开如图5所示的窗口。

因为此时没有进行时间设置的权限，所以仍需再进行一次权限修改，即点击画面右
上角的Security Level，在弹出的对话框中选择Engineer，输入密码，修改权限
后在图5中点击屏幕右下角的SET按钮，即可完成APACS与PC电脑的时间同步。

2.3 Tricon的时钟同步
由于CRCS的1131程序没有操作权限，Tricon的时间同步利用DCS与CRCS的Modbus通信进行。

在DCS控制器(内建timesync模块)上每天6点自动发出一
个DO通信脉冲信号到CRCS系统，CRCS系统收到脉冲后自动将时钟重置为6点，即可实现每天一次的自动时钟同步。

若遇DCS时钟紊乱故障，停用timesync模块。

2.4 验证时钟同步
确认PC时钟与DCS时钟已同步，打开图5，确认APACS/Tricon时钟相同，并
与PC时钟一致。

SCS系统采用Siemens S400 PLC加HP矩阵服务器的架构。

长期运行后，SCS系统时钟和DCS系统时钟相差较多，不利于数据采集对比和事故分析，必须与DCS同步。

经确认，SCS与DCS同步存在一定风险，需要手动
同步。

首先将HP服务器的1#和2#时钟时刻互相同步，保持一致；S400 PLC、
操作
站、工程师站时钟与HP服务器自动同步；操作站和工程师站每周自动同步一次；PLC每分钟自动同步一次。

手动同步存在风险，但不影响工艺操作。

具体包括：造成SCS/DCS通信出现短暂中断，DCS和SCS互相读不到数据，会自动恢复；造成SCS/Raman通信出现短暂中断，SCS读不到Raman数据，会自动恢复；如果新的时间在原SCS时间之前，SCS画面顶侧菜单栏会被冻结无法操作，直到新时间超过原时间，重启画面
会解决这个问题；修改时钟会使SCS历史趋势等工艺参数在这段时间间隔内被覆
盖或出现断档。

处理步骤。

打开矩阵服务器，进入OPENVMS操作系统，点击开始菜单，新建一个DECTERM窗口；键入命令MC SYSMAN；键入CONFIGURATION SET TIME 18∶01∶01(18∶01∶01为举例时间，具体以操作时的DCS时间为准)；键入EXIT退出。

修改完成。

之后确认PLC和PC操作站时钟相应变化，无误。

通过对CRCS和SCS进行软设置，有效地实现了DCS系统和各类专有PLC系统的时钟同步，从而解决了DCS和PLC事件记录中时间不同步的问题，提高了工艺和设备人员对事件分析的准确度和及时性，方便找出事件发生的根本原因，为生产的安全运行提供保障。

【相关文献】
[1] 陈银桃,陆卫军,张清,等.全厂网络时钟同步方案[J].可编程控制器与工厂自动化,2012,(2):58～60.
[2] 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,2009,45(2):76～77.
[3] 封亚斌.用软件方法实现DCS与ESD的时钟同步[J].淮阴工学院学报,2004,13(3):54～58.。