徐 莊

(中海油惠州煉化分公司，廣東 惠州 516086)

PLC與DCS時(shí)鐘同步技巧

徐 莊

(中海油惠州煉化分公司，廣東 惠州 516086)

使用軟設(shè)置方法實(shí)現(xiàn)煉化裝置PLC系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的時(shí)鐘同步，從而縮短了事件的處理時(shí)間，為及時(shí)找出事件發(fā)生的原因提供保障。

時(shí)鐘同步 PLC DCS

隨著煉油項(xiàng)目日趨大型化和一體化的發(fā)展，工控技術(shù)也隨之蓬勃發(fā)展。一個(gè)煉化廠往往集成了功能不同的多套控制系統(tǒng)，如DCS、CCS及SIS等，這些系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)上各自獨(dú)立，因而時(shí)鐘也不能保證完全相同。當(dāng)生產(chǎn)異常事件發(fā)生時(shí)，需同時(shí)調(diào)取多系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)并查找原因，時(shí)鐘不同步不但會(huì)影響數(shù)據(jù)分析，有時(shí)甚至造成判斷失誤。因此，需要實(shí)現(xiàn)全廠統(tǒng)一的時(shí)鐘同步，保持所有系統(tǒng)的時(shí)鐘一致。在煉化廠建設(shè)期間，DCS、CCS和SIS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃一般都會(huì)被重點(diǎn)考慮，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的全廠網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方案，滿足了這些網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的時(shí)鐘同步需求，同時(shí)能保持系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)間的獨(dú)立和隔離[1]。

隨著裝置的智能化發(fā)展，對(duì)某一成套設(shè)備或局部工藝過程的控制要求越來越高，各種大型PLC系統(tǒng)紛紛被采用，這些控制系統(tǒng)有被隔離的網(wǎng)絡(luò)和事件記錄服務(wù)器。發(fā)生事故時(shí)需分析在當(dāng)時(shí)的局部工藝設(shè)備狀況下，對(duì)事件發(fā)生的前后順序進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，PLC有詳細(xì)的局部事件報(bào)警記錄，而全裝置的工藝操作、設(shè)備運(yùn)行狀況在DCS被詳細(xì)記錄。進(jìn)行事件分析時(shí)，需要兩方面記錄的結(jié)合才能對(duì)引發(fā)故障或跳車的真正原因做出及時(shí)判斷，因此PLC與DCS的時(shí)鐘同步同樣重要。由于全廠時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)未將這些各自獨(dú)立、分散的控制系統(tǒng)融合，使得這些系統(tǒng)的時(shí)鐘同步成為亟待解決的問題。

時(shí)鐘同步，是指不同系統(tǒng)或節(jié)點(diǎn)之間時(shí)鐘的同步。工藝關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)之間必須實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)間的時(shí)鐘同步，以免發(fā)生系統(tǒng)故障或功能缺陷。如果SIS系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)之間時(shí)鐘不同步，那么SOE事件、操作記錄及歷史趨勢(shì)等都將出現(xiàn)錯(cuò)時(shí)，影響數(shù)據(jù)處理和故障分析。

簡單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(SNTP)是目前應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議，用來同步網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)時(shí)鐘。它提供時(shí)間和頻率傳播服務(wù)機(jī)制，組織時(shí)間同步子網(wǎng)并為參加子網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)調(diào)整時(shí)間，具有易擴(kuò)展性和易用性，適宜規(guī)?；瘧?yīng)用。SNTP可以提供1～50ms的精度，能滿足大部分系統(tǒng)的時(shí)鐘同步精度需求，精度的大小取決于同步源及網(wǎng)絡(luò)路徑等特性。當(dāng)全廠系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)量較多時(shí)，可將多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步服務(wù)器與GPS時(shí)鐘服務(wù)器級(jí)聯(lián)，在此主從結(jié)構(gòu)上擴(kuò)展時(shí)間同步系統(tǒng)規(guī)模，實(shí)現(xiàn)全廠時(shí)鐘同步[2]。

Modbus協(xié)議是全球第一個(gè)真正用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的總線協(xié)議，是應(yīng)用于電子控制器上的通用語言，已經(jīng)成為通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。通過它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。Modbus協(xié)議的特點(diǎn)：開放標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用廣泛；支持多種電氣接口，如RS-232及RS-485等；開發(fā)簡單、使用容易。

在PLC和DCS已有Modbus通信的環(huán)境下，PLC系統(tǒng)可以每日一次接收并識(shí)別DCS系統(tǒng)傳送來的時(shí)間參數(shù)，重新設(shè)定PLC時(shí)鐘，使PLC時(shí)鐘與DCS系統(tǒng)始終保持一致。如果PLC和DCS沒有Modbus通信，可以采用SNTP方法實(shí)現(xiàn)DCS與PLC系統(tǒng)的時(shí)鐘同步，不過需要增加網(wǎng)絡(luò)硬件模塊來連接DCS與PLC，如交換機(jī)及光纖等，費(fèi)用高，不方便在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，在時(shí)鐘同步精度要求不高的情況下，通過定期手動(dòng)設(shè)置的方法也是一種選擇[3]。

2 CRCS系統(tǒng)時(shí)鐘同步

現(xiàn)以催化重整裝置特有的PLC系統(tǒng)CRCS、芳烴吸附裝置特有的PLC系統(tǒng)SCS的時(shí)鐘同步來說明控制系統(tǒng)時(shí)鐘同步的具體流程和方法。CRCS系統(tǒng)采用Tricon系統(tǒng)外掛Moore控制系統(tǒng)加Nematron服務(wù)器的架構(gòu)。CRCS系統(tǒng)需要對(duì)PC、APACS、Tricon均進(jìn)行時(shí)鐘同步。

2.1PC日期/時(shí)間設(shè)置

如果Intouch畫面已啟動(dòng)，需要先關(guān)閉操作畫面，返回桌面。關(guān)閉操作畫面需工程師權(quán)限。

在如圖1所示的總畫面中，點(diǎn)擊Security Lev-el按鈕，彈出如圖2所示的登錄對(duì)話框。在圖2

圖1 CRCS系統(tǒng)總畫面

圖2 登錄畫面

的對(duì)話框中選擇Engineer，在密碼輸入窗口中輸入密碼(密碼不可見)，點(diǎn)擊OK按鈕即可進(jìn)入工程師操作權(quán)限；在圖2窗口中單擊Exit to Window Desktop，在彈出的圖3窗口中點(diǎn)擊Proceed即可返回桌面。檢查PC日期和時(shí)間是否與DCS一致，如有誤需進(jìn)行修改。

圖3 退出畫面

2.2APACS與PC的時(shí)鐘同步

確認(rèn)OPC已啟動(dòng)。若沒有啟動(dòng)，雙擊桌面上的OPCLink圖標(biāo)即可。

重新啟動(dòng)Intouch操作畫面，雙擊Windowviewer圖標(biāo)打開Intouch操作畫面。在圖1菜單條中單擊Screens按鈕，進(jìn)入屏幕選擇，彈出如圖4所示的窗口。在圖4窗口中選擇ACM Resources按鈕，打開如圖5所示的窗口。

圖4 Screens窗口

圖5 ACM Resources窗口

因?yàn)榇藭r(shí)沒有進(jìn)行時(shí)間設(shè)置的權(quán)限，所以仍需再進(jìn)行一次權(quán)限修改，即點(diǎn)擊畫面右上角的Security Level，在彈出的對(duì)話框中選擇Engineer，輸入密碼，修改權(quán)限后在圖5中點(diǎn)擊屏幕右下角的SET按鈕，即可完成APACS與PC電腦的時(shí)間同步。

2.3Tricon的時(shí)鐘同步

由于CRCS的1131程序沒有操作權(quán)限，Tricon的時(shí)間同步利用DCS與CRCS的Modbus通信進(jìn)行。在DCS控制器(內(nèi)建timesync模塊)上每天6點(diǎn)自動(dòng)發(fā)出一個(gè)DO通信脈沖信號(hào)到CRCS系統(tǒng)，CRCS系統(tǒng)收到脈沖后自動(dòng)將時(shí)鐘重置為6點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)每天一次的自動(dòng)時(shí)鐘同步。若遇DCS時(shí)鐘紊亂故障，停用timesync模塊。

2.4驗(yàn)證時(shí)鐘同步

確認(rèn)PC時(shí)鐘與DCS時(shí)鐘已同步，打開圖5，確認(rèn)APACS/Tricon時(shí)鐘相同，并與PC時(shí)鐘一致。

3 SCS系統(tǒng)時(shí)鐘同步

SCS系統(tǒng)采用Siemens S400 PLC加HP矩陣服務(wù)器的架構(gòu)。

長期運(yùn)行后，SCS系統(tǒng)時(shí)鐘和DCS系統(tǒng)時(shí)鐘相差較多，不利于數(shù)據(jù)采集對(duì)比和事故分析，必須與DCS同步。經(jīng)確認(rèn)，SCS與DCS同步存在一定風(fēng)險(xiǎn)，需要手動(dòng)同步。首先將HP服務(wù)器的1#和2#時(shí)鐘時(shí)刻互相同步，保持一致；S400 PLC、操作

站、工程師站時(shí)鐘與HP服務(wù)器自動(dòng)同步；操作站和工程師站每周自動(dòng)同步一次；PLC每分鐘自動(dòng)同步一次。

手動(dòng)同步存在風(fēng)險(xiǎn)，但不影響工藝操作。具體包括：造成SCS/DCS通信出現(xiàn)短暫中斷，DCS和SCS互相讀不到數(shù)據(jù)，會(huì)自動(dòng)恢復(fù)；造成SCS/Raman通信出現(xiàn)短暫中斷，SCS讀不到Raman數(shù)據(jù)，會(huì)自動(dòng)恢復(fù)；如果新的時(shí)間在原SCS時(shí)間之前，SCS畫面頂側(cè)菜單欄會(huì)被凍結(jié)無法操作，直到新時(shí)間超過原時(shí)間，重啟畫面會(huì)解決這個(gè)問題；修改時(shí)鐘會(huì)使SCS歷史趨勢(shì)等工藝參數(shù)在這段時(shí)間間隔內(nèi)被覆蓋或出現(xiàn)斷檔。

處理步驟。打開矩陣服務(wù)器，進(jìn)入OPENVMS操作系統(tǒng)，點(diǎn)擊開始菜單，新建一個(gè)DECTERM窗口；鍵入命令MC SYSMAN；鍵入CONFIGURATION SET TIME 18∶01∶01(18∶01∶01為舉例時(shí)間，具體以操作時(shí)的DCS時(shí)間為準(zhǔn))；鍵入EXIT退出。修改完成。之后確認(rèn)PLC和PC操作站時(shí)鐘相應(yīng)變化，無誤。

4 結(jié)束語

通過對(duì)CRCS和SCS進(jìn)行軟設(shè)置，有效地實(shí)現(xiàn)了DCS系統(tǒng)和各類專有PLC系統(tǒng)的時(shí)鐘同步，從而解決了DCS和PLC事件記錄中時(shí)間不同步的問題，提高了工藝和設(shè)備人員對(duì)事件分析的準(zhǔn)確度和及時(shí)性，方便找出事件發(fā)生的根本原因，為生產(chǎn)的安全運(yùn)行提供保障。

[1] 陳銀桃,陸衛(wèi)軍,張清,等.全廠網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方案[J].可編程控制器與工廠自動(dòng)化,2012,(2):58～60.

[2] 郭蕊.用軟硬結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)DCS與ESD系統(tǒng)的時(shí)鐘同步[J].石油化工自動(dòng)化,2009,45(2):76～77.

[3] 封亞斌.用軟件方法實(shí)現(xiàn)DCS與ESD的時(shí)鐘同步[J].淮陰工學(xué)院學(xué)報(bào),2004,13(3):54～58.

TH862+.7

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1000-3932(2016)02-0218-03

2015-11-13(修改稿)