DCS控制系统时间同步方案实施及应用

石化生产装置中DCS与其他控制系统时钟同步技术开发方宏昌;吕志全;蔡军;王虎威【摘要】时钟是智能系统的一个基本参数，工业生产过程中各计算机控制系统间的时钟同步对于装置监控操作有着重要意义。

一般较大的石化装置内控制系统包括DCS、SIS、ITCC、PLC等，各控制系统之间时钟不同步会给装置安全稳定生产带来很大的隐患。

某石化公司芳烃厂各生产装置控制系统间时钟同样存在不同步的问题。

该厂相关技术人员通过技术研发解决了这个问题。

文章介绍了控制系统时钟出现不同步的原因，进一步阐述了控制系统时钟同步问题的解决方案，最后详细的叙述了装置控制系统时钟同步的具体实施。

%Clock is a primary parameter for intellgent device, it is significant of clock synchronaziton between computer control systems for process monitoring and controlling in industry manufacture. Control systems, such as DCS, SIS, ITCC, PLC, are used generally in major petrochemical industry unit, and clock imsynchronization will result in a risk of manufacture accident for process. The issue was exist as well in Aromatic Plant of one Petrochemical Company was solved by some relevant technical personnel. It was introduced for the reason of clock imsynchronization, the solution was explained for that further, and the specific implement was described for clock synchronaziton in detail at last in this paper.【期刊名称】《仪器仪表用户》【年(卷),期】2016(023)011【总页数】4页(P26-29)【关键词】时钟同步;DCS;SIS;ITCC;PLC;控制系统【作者】方宏昌;吕志全;蔡军;王虎威【作者单位】辽阳石化分公司芳烃厂，辽宁辽阳111003;辽阳石化分公司芳烃厂，辽宁辽阳 111003;辽阳石化分公司芳烃厂，辽宁辽阳 111003;辽阳石化分公司芳烃厂，辽宁辽阳 111003【正文语种】中文大型的石油化工企业中，工艺过程多为联合生产装置，其工艺复杂，控制参数多。

8AUTO TIMEFRONTIER DISCUSSION | 前沿探讨横河DCS 时钟同步的实现目前国内石油化工行业的自动化水平在不断提升，在技术发展中，许多企业应用DCS 来实现工艺参数的控制，另外还可以应用SIS 以保证紧急联锁的可靠性。

针对自动化系统中的安全保障，以上两套系统对于保证稳定生产发挥着重要的辅助作用。

但是在实际应用中注意到，两套系统需要保证时间的同步性，然而由于系统差异，时间源不同，两套系统会存在一定的时间差。

在实际的生产中，如果存在紧急停车现象，需要结合工艺条件、仪表功能、设备可行性，系统对于故障发生引发的事件需要准确辨别先后顺序。

在故障发生后，由于存在联锁动作，从SIS 系统的SOE 可以看到事件发生准确的时间。

而生产过程中发生的工艺操作、故障报警信息也会在DCS 记录中加以体现。

因此对于故障的判断，要对两类时间加以综合分析，对于两方面的记录加以对照，这样才能得出更准确的依据，从而有助于更准确的分析发生故障的直接原因。

所以，对DCS、SIS 和Windows 系统时间实现时钟同步显得很重要。

1　时钟实现同步的主要方法针对DCS 与SIS 两个系统的差异，当前要保证时钟同步可以采取三种方式：一是借助通讯手段，从任一系统中选择时钟点，在某一刻向另外一系统发出时钟同步的指令，收到指令的系统需要识别数据的准确性，然后结合本系统的实际调整时刻；二是借助硬接线，对于需要实现系统的时钟同步采用接高锐中国石油广西石化公司　广西钦州市　535000摘　要： 在工业控制中，需要保证系统执行时间的统一性，因此需要时钟同步。

时钟同步需要解决的关键问题是全网的传输都是按照一个时钟来发送和接受数据，系统的时标信号用以维护一个全局一致的物理或逻辑时钟，确保各节点发送和接收消息在时间逻辑上是完全正确的。

本文结合横河DCS 时钟同步的实际应用，阐述了时钟同步的实现方式。

关键词：横河DCS；SIS；时钟同步线的方式发出脉冲信号，接收到信息的系统会对信号发生响应，发出时钟同步的指令；第三种是通过网络（GPS 时钟源）的方法，在CCR 内配置一台工程师时钟同步站，用于接收DCS 提供的时钟源，该CCR 网络内的SIS 系统通过TCM 卡与时钟同步站连接，并采用SNTP 协议实现时钟同步，该计算机将从DCS 提供的时钟源服务器获取时钟信息，作为SIS 系统的固定的时钟源。

DCS控制系统及典型控制方案常洪娟⏹集散系统Distributed Control system，简称DCS⏹集散系统的含义是，利用微处理机或微型计算机技术对生产过程进行集中管理和分散控制的系统⏹技术基础微型计算机⏹应用对象生产过程⏹技术特点集中操作、管理和分散控制DCS的产生⏹50年代前，过程控制主要使用气动仪表⏹50年代后期，出现电动单元组合仪表⏹一次表留在现场的变送器和执行机构⏹二次表集中在中控室的调节与显示表⏹60年代，开始使用直接数字控制（DDC），由一台过程控制计算机对数百个回路进行控制，在带来很多优点的同时，出现了“危险集中”。

⏹70年代中期，出现集散系统。

操作更方便，集中管理，功能分散、任务分散的同时，危险也分散DCS发展历程（一）⏹1975年至1980年，初创期，代表产品有⏹Honeywell TDC2000⏹横河电机CENTUM⏹Foxboro SPECTRUM⏹技术特征：⏹带显示器的操作站与过程控制单元分离，实现了集中操作、分散控制⏹在硬件制造和软件设计上采用了冗余技术⏹引入了网络通信技术，以数据传输通道连接各组成部分，实现了系统内的资源共享DCS发展历程（二）⏹1980年至1985年，成熟期，代表产品有⏹Honeywell TDC3000（LCN）⏹横河电机CENTUM-A，-B，-D⏹Rosemount RS3⏹技术特征：⏹引入了局域网技术，通信范围扩大，数据传送速率大大提高，但各厂家网络通信机制各不相同。

⏹主要采用16位CPU，控制功能增强。

⏹操作站开始兼有简单的管理功能⏹采用上位机以完成一些复杂运算和较强的管理功能DCS发展历程（三）⏹1985年以后，扩展期，代表产品有⏹Foxboro I/A-S⏹Honeywell TDC3000X，TPS⏹横河电机CENTUM-XL，-uXL，-CS⏹Fisher-Rosemount Delta-V⏹技术特征：⏹系统开始走向开放，不同制造厂的产品可以相互连接、相互通信和进行数据交换。

时钟同步服务器在DCS系统中的应用魏革;吉孟然【摘要】介绍了Symmetricom SyncServer S200型GPS时钟同步服务器与横河CENTUM VP集散控制系统进行时钟同步的配置方法.【期刊名称】《聚氯乙烯》【年(卷),期】2019(047)004【总页数】2页(P31-32)【关键词】时钟;同步;GPS;DCS;SNTP协议【作者】魏革;吉孟然【作者单位】沈阳化工股份有限公司,辽宁沈阳110143;沈阳化工股份有限公司,辽宁沈阳110143【正文语种】中文【中图分类】TQ056.8随着通讯技术、信息管理技术和大规模集成电路技术的不断发展，特别是智能化仪器仪表在化工装置的大规模应用,DCS系统成为现代化工生产中不可或缺的组成部分。

以PVC行业为例，工厂通常包含烧碱、乙炔、VCM及PVC装置，各装置在工艺流程上密切联系，需要DCS系统的协同工作才能使装置构成一个整体，这有利于提高工厂的自控水平和减轻操作人员的劳动强度。

各DCS系统保持统一且精确的时间能够更好地协调生产操作，同时便于根据SOE日志或报警信息记录的时间来进行事故分析。

因此，DCS系统精确的时钟同步是保证化工生产安全运行的重要措施[1]。

1 时钟同步控制系统(1)NTP(网络时间协议)是一种在网络计算机上同步时间的协议，若要提供准确的时间，首先要有准确的时间来源，这一时间应该是国际标准时间(UTC)。

NTP获得UTC的时间来源可以是原子钟、天文台、卫星，也可以从Internet上获取。

时间按NTP服务器的等级传播，按照离外部UTC 源的距离将所有服务器归入不同的Stratum(层)中，Stratum-1在顶层，有外部UTC接入，而Stratum-2则从Stratum-1获取时间，Stratum-3从Stratum-2获取时间，依此类推。

但Stratum层的总数限制在15以内，因此，准确度也由0至15依次递减，Stratum-0的时钟处于子网特殊位置，是基准时间参考源，可见NTP精度高但算法复杂。

1 项目概况该项目是针对现场GPS的修复和相关装置时钟同步组态的检查完善工作提出的检修项目。

时钟同步组态检查完善涉及到多套控制系统有美国霍尼韦尔公司PKS控制系统, 康吉森公司的TRICON系统，西门子公司的STEP7系统。

2 组织机构组长：项目负责人施工及监护人员：3 材料/工具准备4 控制系统GPS功能恢复购买外部GPS时钟源接收天线，并进行更换。

对PKS系统时钟组态设置。

关于PKS系统设置外部GPS时钟源的设置方法,这里介绍两种模式：4.1 各系统单独和GPS时钟源连接假设GPS时钟源IP为：192.168.1.1我们以服务器A作为接受时钟的客户端IP地址为 10.1.1.13.在服务器A中按照C:\ProgramFiles\Honeywell\Experion PKS\Utilities\NTPSetup 路径打开NTPSetup.exe执行文件.如下图4-1:.图4-1点击change/configure client进入下图4-2图4-2在First ntp server中写入GPS时钟源的IP地址192.168.1.1，如下图4-3图4-3第二个不用填写。

完成后保存退出，而对于PKS其他操作站统一以服务器A作为时钟源，设置与服务器A设置方法相同，只是时钟源的IP地址填写填写服务器A的IP地址如图4-4图4-4完成这些设置以后需要重新启动控制器，但是如果现场条件不允许可以等到停车或者检修的时候再进行重启。

4.2 其他系统以PKS系统作为时钟源PKS系统以外部时钟GPS作为时钟源，而其他系统以PKS系统为时钟源，这时候需要PKS系统给其他系统一个信号，以每天的00:00:00给其他系统一个信号为例，其他系统根据这个信号统一修改自己的时钟，PKS系统的实现方法如下图4-5。

将最终信号送给一个DO点，以硬接线的方式实现信号传递给其他系统。

图4-54.2 TRICON系统以PKS系统作为时钟源来矫正内部时钟TRICON系统利用每天00:00:00时刻PKS系统发给TRICON系统的DO信号作为启动源，在每天00:00:00的时刻自动调整本系统CPU的内部时钟。

141中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2018.10 （下）吉林石化公司乙烯厂LLDPE 装置采用德国林德工艺技术，年产30万吨低密度聚乙烯，装置1993年开工，1996年投运。

LLDPE 装置原进口DCS 系统经过22年的运行，系统硬件性能下降、故障率增高、系统维护成本增加，已经不能满足安全生产及装置发展需要。

2018年吉林石化公司利用三年一次大检修的契机，将LLDPE 装置DCS 升级改造列为技改攻关项目。

本次改造的LLDPE 装置，采用UCC 工艺包。

凭借过硬的技术水平与严谨的实施组织，工程高质量地完成装置的改造项目，实现国产的控制系统实现化工关键主装置突破，打破国外在大型炼化装置DCS 上的垄断。

ECS-700型DCS在吉林石化公司LLDPE 装置上的应用牛光远，刘宪利（吉林石化公司乙烯厂，吉林 吉林 132022）摘要：吉林石化公司27.4万吨/年LLDPE （低密度聚乙烯）装置DCS 升级改造，将原有进口DCS 改为国产ECS-700系统，投用后经检测，完全达到设计的技术规范要求，实现了用“中国大脑”控制“中国装备”的目标。

关键词：ECS-700；DCS；LLDPE中图分类号：TQ325.12 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2018）10（下）-0141-031 项目硬件和软件改造方案该项目改造方案异常复杂，涉及5套通讯、3000多个信号回路、拆接线、系统调试工作量极大。

硬件方面：资深硬件设计工程师和项目组成员，与业主仪表和工艺人员一起，通过查看回路接线图、结合PLC、ESD 逻辑，逐个梳理确认需求，部分设备重新再选型。

在DCS 系统IO 分配参考老系统卡件分配时尽量保证现有IO 的接线位置不变，利于系统拆除后的恢复工作。

软件方面：行业专家与用户仪表、工艺人员一起件，全固定式安装方式。

考虑到系统维护的便利性，将10MW 并网发电系统分为10个子系统，每个子系统容量约为1.0MW。

dcs系统时间同步的步骤7. Setting up time synchronization时钟源的配置分为三种情形，即主时钟源（Authoritative Root Server），备份时钟源（secondary NTP server）以及时钟同步客户端(NTP clients，例如所有的操作站均是时钟同步的客户端)，还有控制器的时钟同步配置，详细步骤如下：Setting up time synchronization in a workgroup without an external t ime source checklist(a)Setting up the authoritative root serverThis topic describes setting up your primary Experion server as the authoritative root server in your time hierarchy.To set up an authoritative root sever1 In Windows Explorer, go to C:\program files\Honeywell\Experion PKS \Utilities\NTPSetup.2 Double-click the NTPConfig.exe file.The NTP Configuration dialog appears.3 Click Setup Authoritative Root Server.Several screens appear while the configuration is applied. No input is required.4 Click Exit.(b)Setting up the secondary NTP serverThis topic describes setting up your secondary Experion server as yo ur secondary NTP server in your time hierarchy.PrerequisitesYou need to know the IP address or computer name of the authoritat ive root server. Ifyou use a computer name, it must resolve to an IP address using Host , DNS, or otherresolution service.To set up your secondary NTP server1 In Windows Explorer, go to C:\program files\Honeywell\Experion PKS \Utilities\NTPSetup.2 Double-click the NTPConfig.exe file.The NTP Configuration dialog appears.3 Click Setup Secondary Server.The NTP Server Information dialog box opens.4 In the Up-Stream Time Source box, type the IP address or computer name of the authoritative root server.5 Click OK.6 Click Exit.(c)Setting up NTP clients in a workgroup without an external time so urceThis topic describes how to set up NTP clients on such as Console St ations and FlexStations.PrerequisitesYou need to know the IP address or computer name of the authoritat ive root server and the secondary server. If you use a computer name , it must resolve to an IP address using Host, DNS, or other resolut ion service.If you are setting up clients on Windows XP Professional, you must use the computer name of the authoritative root server and the seco ndary server. The computer name must resolve to an IP address.To set up NTP clients1 In Windows Explorer, go to C:\program files\Honeywell\Experion PKS \Utilities\NTPSetup.2 Double-click the NTPConfig.exe file.The NTP Configuration dialog appears.3 Click Change/Configure Client.The NTP Server Information dialog box opens.4 In the First NTP Server box, type the IP address or computer name of the authoritative root server.If this client is using Windows 7, type the computer name of the aut horitative root server.5 In the Second NTP server box, type the IP address or computer name of the secondary server.If this client is using Windows 7, type the computer name of the sec ondary server.6 Click OK.7 Click Exit.(d) Setting up control hardware to receive time from an NTP server i n a workgroup without an external time source This topic describes setting up C300 controllers to receive time fro m your NTP servers(Experion servers).PrerequisitesYou need to know the IP address or computer name of the authoritat ive root server and the secondary server. If you use a computer name , it must resolve to an IP address using Host, DNS, or other resolut ion service.To set up control hardware1 In Control Builder, choose T ools > System Preferences.The System Preferences dialog box opens.2 Click the Embedded FTE tab.3 In the Primary Server box, type the IP address or computer name of the authoritative root server.4 In the Secondary Server box, type the IP address or computer name of the secondary server.5 Select the Edit network parameters check box.6 Click OK.时钟源的配置分为三种情形，即主时钟源（Authoritative Root Server），备份时钟源（secondary NTP server）以及时钟同步客户端(NTP clients，例如所有的操作站均是时钟同步的客户端)，还有控制器的时钟同步配置，详细步骤如下：设置时间同步在一个工作组没有外部时间源清单（A）建立主时钟源服务器：这个主题主要描述设置你的主要过程服务器作为主时钟源服务器在你的时间层次结构怎样建立一个主时钟源1.在我的电脑任务窗口里寻找到以下内容：C:\program files\Honeywell\Experion PKS\Utilities\NTPSetup.2.双击“NTPConfig.exe file”这个文件，该协议的配置对话框出现。