Müəssisə üzrə vaxt sinxronizasiyası: Yokogawa CENTUM VP və Bently Nevada 3500 sistemləri üçün NTP, PTP və GPS strategiyaları

Zaman niyə səfər araşdırmalarını uğurlu və ya uğursuz edir?

Hər ciddi səfər araşdırması hadisələr ardıcıllığı ilə başlayır. Lakin saatlar fərqli olduqda bu ardıcıllığın heç bir mənası qalmır. Mən üç sistemin on bir saniyə fərqlə işlədiyi buxar turbininin səfərini araşdırmışdım. Yokogawa CENTUM VP tarixçə sistemi hadisələrin bir ardıcıllığını qeydə almışdı. Bently Nevada maşın monitorinq sistemi isə başqa hadisə ardıcıllığı göstərirdi. Elektrik mühafizə relesi üçüncü versiyanı təqdim edirdi. Kimsə saatları yoxlamazdan əvvəl səbəb və nəticə barədə iki gün mübahisə etdik. Buna görə də vaxt sinxronizasiyasını İT sahəsində sonradan düşünülən məsələ deyil, təhlükəsizlik baxımından kritik xidmət kimi qəbul edin. Qurğular arasındakı kiçik saat fərqləri hadisə jurnallarını yanıltıcı edir. Daha pisi isə odur ki, bu fərqlər bütün tarixçə sisteminə olan etimadı sarsıdır.

NTP və SNTP-nin iş prinsipləri və məhdudiyyətləri nələrdir?

Şəbəkə Vaxt Protokolu ən sadə və ən geniş yayılmış sinxronizasiya üsuludur. Əsas server istinad vaxtını saxlayır, klient qurğular isə müntəzəm aralıqlarla yeniləmələr tələb edir. Server vaxtı GPS peyklərindən və ya internet mənbələrindən əldə edə bilər. Yaxşı zavod şəbəkəsində NTP dəqiqliyi təxminən 10 millisaniyəyə çatır. Sadələşdirilmiş versiya olan SNTP şəbəkə gecikmələrinin hesablanmasını nəzərə almır. O, yalnız təxminən 50 millisaniyəlik dəqiqlik təmin edir və kiçik, kritik olmayan tətbiqlər üçün uyğundur. Stratum səviyyəsi istinad nöqtəsindən olan məsafəni göstərir. GPS qəbuledicisi stratum 0 avadanlığıdır və stratum 1 serveri qidalandırır. Zavodunuzun iyerarxiyası da eyni kaskad quruluşunu izləməlidir. Bundan əlavə, iyerarxiyanı dayaz saxlayın. Hər əlavə stratum qatı xətanı artırır. Lakin idarəetmə sistemini heç vaxt birbaşa internet vaxt serveri ilə sinxronlaşdırmayın. Bu yol təhlükəsizlik sərhədinizi keçir və nəzarət edə bilmədiyiniz titrəyişlər yaradır.

• Addım 1: Stratum 0 mənbəyi kimi antenalı GPS vaxt qəbuledicisi quraşdırın.
• Addım 2: Bir serveri daxili stratum 1 NTP əsas serveri kimi ayırın.
• Addım 3: Bütün DCS serverlərini, PLC-ləri və HMI-ları yalnız həmin əsas serverin klientləri kimi konfiqurasiya edin.
• Addım 4: Stratum iyerarxiyasını sənədləşdirin və birbaşa internet vaxt mənbələrini qadağan edin.

PTP kritik tətbiqlər üçün millisaniyədən aşağı dəqiqliyi necə təmin edir?

Precision Time Protocol, IEEE 1588, bir millisaniyəyə yaxın və çox vaxt daha yüksək dəqiqlik təmin edir. Əsas qurğu sorğuları gözləmək əvəzinə, zaman damğalarını fasiləsiz intervallarla köməkçi qurğulara göndərir. Köməkçi qurğular şəbəkə gecikməsini nəzərə alır və saatlarını cüzi fərqlə tənzimləyir. Lakin bu dəqiqliyin qiyməti var. Sizə aparat səviyyəsində zaman damğalamasını dəstəkləyən PTP uyğun Ethernet kommutatorları lazımdır. Adi kommutatorlar PTP dəqiqliyini məhv edən, əvvəlcədən proqnozlaşdırılması mümkün olmayan növbələnmə gecikməsi yaradır. Avtomatlaşdırma dünyasında bir neçə profil bu təməl üzərində qurulur. EtherNet/IP şəbəkələri kontroller saatlarını uyğunlaşdırmaq üçün IEEE 1588 profili olan CIP Sync-dən istifadə edir. Yokogawa sistemləri öz domenlərini və fieldbus kommunikasiya modullarını GPS-ə istinad edən sabitləşdirilmiş əsas qurğularla sinxronlaşdırır. Buna görə hadisələr ardıcıllığının 10 millisaniyədən aşağı dəqiqliyi vacib olduqda PTP-ni seçin. Ümumi SCADA və tarixçə etiketlənməsi üçün NTP-dən istifadə edin. Nəhayət, protokolu marketinq iddialarına görə deyil, tətbiqə uyğun seçin.

• Addım 1: 10 millisaniyədən aşağı hadisə ayırdetmə dəqiqliyinə həqiqətən ehtiyacı olan qurğuları müəyyən edin.
• Addım 2: Həmin seqmentlərdə aparat səviyyəsində zaman damğalamasını dəstəkləyən PTP uyğun kommutatorlar quraşdırın.
• Addım 3: Bütün PTP domeni üçün GPS-ə istinad edən bir əsas saat seçin.
• Addım 4: Hər şəbəkə dəyişikliyindən sonra köməkçi qurğuların fərqini əsas saatla müqayisə edərək yoxlayın.

CENTUM VP və Bently Nevada 3500-i bir saata necə sinxronlaşdırmaq olar?

Budur, işlək praktik arxitektura. GPS qəbuledicisi ayrılmış vaxt serverini qidalandırır və stratum 1 əsas serveri yaradır. Yokogawa CENTUM VP domeni bu əsas serverlə sinxronlaşır və vaxtı öz stansiyalarına paylayır. Bently Nevada 3500 rəfləri və onların proksimitor monitorları rəf interfeys modulları vasitəsilə eyni mənbədən NTP vaxtını qəbul edir. Əvvəlcə hər 3500 rəfinin quraşdırma bölməsində vaxt serverinin IP ünvanını konfiqurasiya edin. Sonra System 1 və ya rəfin konfiqurasiya proqramı vasitəsilə rəf saatının fərqini yoxlayın. Bundan əlavə, CENTUM VP stansiyalarının saatlarını həftəlik olaraq sistem statusu ekranından yoxlayın. Mən tolerantlıq siyasəti tövsiyə edirəm: bütün qurğuları əsas saatdan bir saniyə daxilində, maşın mühafizə sistemlərini isə 10 millisaniyə daxilində saxlayın. Nəhayət, vaxt sürüşməsi siqnalı əlavə edin. Səssizcə sinxronlaşmağı dayandıran qurğu siqnala layiqdir, çünki onun zaman damğaları növbəti səfər araşdırmasına qədər tədricən etibarsızlaşacaq.

• Addım 1: CENTUM VP vaxt əsasını və hər 3500 rəfini eyni NTP serverinə yönləndirin.
• Addım 2: Sorğu intervallarını bir neçə dəqiqəlik təyin edin və onları bütün qurğularda eyni saxlayın.
• Addım 3: Hər qurğunun fərqini həftəlik qeydə alın və proses dəyişəni kimi trendini izləyin.
• Addım 4: Fərqi 24 saat ərzində 1 saniyəni aşan istənilən qurğu üçün siqnal yaradın.
• Addım 5: Hər səfərdən sonra bütün hadisə jurnallarını lokal vaxta çevirməzdən əvvəl UTC formatında ixrac edin.

Nəticə və fəaliyyət üzrə tövsiyələr

Vaxt sinxronizasiyası bahalı araşdırmalar üçün ucuz sığortadır. Əvvəlcə bütün zavodu GPS-ə istinad edən bir əsas serverə bağlayın və sənədləşdirilmiş stratum iyerarxiyası qurun. İkincisi, ümumi etiketləmə üçün NTP-dən, 10 millisaniyədən aşağı hadisə ardıcıllığı dəqiqliyinin həqiqətən vacib olduğu yerlərdə isə PTP-dən istifadə edin. Bundan əlavə, Yokogawa CENTUM VP stansiyalarınızı və Bently Nevada 3500 rəflərinizi ayrı-ayrı serverlərə deyil, eyni mənbəyə uyğunlaşdırın. Lakin unutmayın ki, yalnız aparat heç nəyə zəmanət vermir. Hər şəbəkə dəyişikliyindən və hər kommutatorun dəyişdirilməsindən sonra fərqləri yoxlayın. Buna görə saat fərqlərini digər kritik ölçmələr kimi izləyin. Nəhayət, rüblük vaxt auditi keçirin. Planlaşdırılmış sınaq zamanı GPS antennasının kabelini ayırın və sistemlərinizin necə reaksiya verdiyini müşahidə edin. Turbinin səfərə çıxdığı gün hadisə jurnallarınız bir hekayə danışacaq və bu, həqiqi hekayə olacaq.

Müəllif: Zhou Yiming PLC, DCS və idarəetmə sistemləri sahəsində 10 ildən artıq təcrübəyə malik sənaye avtomatlaşdırması mühəndisidir.