Sənaye avtomatlaşdırılmasında vaxt sinxronizasiyası: Emerson Ovation və Foxboro üçün NTP və PTP quraşdırılması

Nə üçün hər bir müəssisənin vaxtla bağlı vahid həqiqət mənbəyinə ehtiyacı var?

Hər bir kontroller, tarixçə serveri və təhlükəsizlik sistemi hadisələri öz saatına əsasən vaxt möhürü ilə qeyd edir. Bu saatlar bir-birinə uyğun gəlmədikdə, hadisə qeydləriniz yanlış məlumat verir. Qəza araşdırması isə qarışdırılmış kart dəsti kimi görünür. Mühəndislər hansı qeydin düzgün olduğu barədə mübahisə etməklə günlərini itirirlər. Əvvəlcə əsas prinsipi qəbul edin. Müəssisənin etibarlı vahid vaxt mənbəyinə ehtiyacı var. İkincisi, dəqiqlik tələblərinizə uyğun protokol seçin. Mən eyni sahədə bir Emerson Ovation şəbəkəsini və bir Foxboro I/A Series seqmentini idarə edirəm. Hazırda hər ikisi vaxtı GPS ilə sinxronlaşdırılmış vahid mənbədən alır. Bu nəticəyə gəlmək mənə aşağıdakı bütün dərsləri öyrətdi.

NTP, SNTP və PTP arasında dəqiqlik fərqləri nələrdir?

NTP müəssisə şəbəkələrinin əsas işçi protokoludur. Baş server istinad vaxtını saxlayır. Klientlər Ethernet üzərindən 123-cü portdan istifadə etməklə müntəzəm aralıqlarla serverə sorğu göndərirlər. NTP şəbəkə gecikməsini kompensasiya edir və sağlam lokal şəbəkədə təxminən 10 ms dəqiqliyə çatır. SNTP onun sadələşdirilmiş versiyasıdır. O, gecikmə hesablamalarını atlayır və sadəcə ötürülən vaxtı qəbul edir. Dəqiqlik təxminən 50 ms-ə düşür. IEEE 1588 standartı ilə müəyyən edilən PTP hər ikisindən üstündür. Baş saat zaman möhürlərini davamlı olaraq köməkçi saatlara göndərir. Köməkçi saatlar ofseti real vaxtda düzəldirlər. Lakin PTP potensialına çatmaq üçün avadanlıq üzrə vaxt möhürləməsini dəstəkləyən uyğun kommutatorlara və şəbəkə interfeys kartlarına ehtiyac duyur.

• 1-ci addım — Sistemlərinizi tələbatlarına görə təsnif edin. Operator ekranları və tarixçə serverləri 10 ms dəqiqliklə NTP-ni qəbul edir.
• 2-ci addım — Hadisələrin ardıcıllığının qeyd edilməsi millisaniyədən kiçik dəqiqlik tələb etdikdə PTP-dən istifadə edin.
• 3-cü addım — SNTP-ni yalnız təxmini vaxta ehtiyacı olan sadə qurğular, məsələn, müstəqil HMI-lər üçün ayırın.

GPS-ə istinad edən baş vaxt mənbəyini necə qurmaq olar?

İnternet vaxt serverlərinin idarəetmə şəbəkəsində yeri yoxdur. Onlar təhlükəsizlik siyasətlərinin bloklamalı olduğu xaricə yönələn bağlantı yolları açırlar. GPS vaxt serveri bu problemi həll edir. O, peyklərdən UTC vaxtını qəbul edir və vaxtı tamamilə müəssisə şəbəkəsinin daxilində təqdim edir. Bundan əlavə, bu, korporativ İT infrastrukturundan asılılığı aradan qaldırır. Mənim sahəmdə iki ehtiyat NTP serverini qidalandıran, iki antenalı GPS saatından istifadə olunur. Həm Ovation şəbəkəsi, həm də Foxboro qovşağı vaxtı ondan alır.

• 1-ci addım — GPS antennasını səmanın aydın göründüyü yerə quraşdırın. Antenna kabelinin uzunluğunu istehsalçının müəyyən etdiyi hədlər daxilində saxlayın.
• 2-ci addım — Vaxt serverinə idarəetmə şəbəkəsində, 1-ci stratum səviyyəsində, müəssisənin İT şəbəkəsindən təcrid olunmuş statik IP ünvanı təyin edin.
• 3-cü addım — İkinci serveri ehtiyat kimi konfiqurasiya edin. Klientlər operator müdaxiləsi olmadan ehtiyat serverə keçməlidirlər.
• 4-cü addım — UTC ofsetini və yay vaxtı qaydalarını hər bir klientdə deyil, serverdə sabitləyin.

Ovation və Foxboro-nu NTP klientləri kimi necə konfiqurasiya etmək olar?

Emerson Ovation kontrollerində vaxt konfiqurasiyası şəbəkə parametrləri vasitəsilə həyata keçirilir. Hər bir kontrolleri GPS server cütlüyünə yönləndirin. Bir saatlıq sabitləşmədən sonra ofseti yoxlayın. Foxboro I/A Series stansiyası da vaxt xidməti vasitəsilə eyni qaydada işləyir. Buna görə də klientləri həmişə konfiqurasiya edin və kontrollerlərin müstəqil işləməsinə heç vaxt icazə verməyin. Müstəqil işləyən kontroller həftədə bir neçə saniyə vaxtdan geri qala və ya irəli gedə bilər. Bu sürüşmə onun vaxt möhürü ilə qeyd etdiyi hər bir siqnalın vaxtını səssizcə təhrif edir. Bir araşdırma zamanı Foxboro stansiyasının Ovation sistemindən 4 saniyə irəlidə olduğunu aşkar etdik. Saat ofsetini yoxlayana qədər hadisələrin ardıcıllığı mümkünsüz görünürdü.

• 1-ci addım — Hər bir kontroller və stansiyada həm əsas, həm də ikinci NTP server ünvanlarını konfiqurasiya edin.
• 2-ci addım — NTP spesifikasiyasına uyğun olaraq sorğu intervalını 64 və 1024 saniyə arasında təyin edin.
• 3-cü addım — Hər bir kontrollerə daxil olun və onun bildirdiyi ofseti qeyd edin. 100 ms-dən yuxarı istənilən göstəriciyə diqqət yetirilməlidir.
• 4-cü addım — Konfiqurasiya dəyişikliklərindən sonra kontrolleri yenidən başladın və ya vaxt xidmətini yenidən işə salın, sonra ofsetləri təkrar yoxlayın.

PTP vədini yerinə yetirmək üçün nə üçün avadanlıq tələb edir?

PTP millisaniyədən kiçik dəqiqlik vəd edir. Yalnız proqram təminatı ilə həyata keçirilən tətbiqlər daha aşağı nəticə verir. Baş saat və bütün sərhəd kommutatorları avadanlıq üzrə vaxt möhürləməsini dəstəkləməlidir. Əks halda proqram təminatının yaratdığı titrəyiş korreksiya sahəsini üstələyir. Bununla belə, turbin idarəetməsi və yüksək sürətli hadisə ardıcıllığının qeydiyyatı üçün əldə edilən nəticə çəkilən xərcə dəyər. Mənim sahəmdə PTP fırlanan avadanlıq xətti üçün ayrılıb. Qalan hər şey NTP ilə işləyir.

• 1-ci addım — IEEE 1588 şəffaf saat və ya sərhəd saat rejimini dəstəkləyən kommutatorlar seçin.
• 2-ci addım — Dəqiq bir baş saat konfiqurasiya edin. Bütün digər PTP qurğuları yalnız köməkçi saat kimi işləyə bilməlidir.
• 3-cü addım — Son ofseti PTP monitorinq aləti ilə ölçün. Lokal seqmentdə 1 mikrosaniyədən aşağı göstəricini hədəfləyin.

Nəticə və əməli tövsiyələr

Vaxt sinxronizasiyası insidentlərin təhlili üçün ucuz sığortadır. Əvvəlcə idarəetmə şəbəkəsinin daxilində GPS vaxt serveri quraşdırın. İkincisi, hər bir Ovation və Foxboro qovşağını müəyyən edilmiş ehtiyat serverlə NTP klienti kimi konfiqurasiya edin. Bundan əlavə, PTP-ni yalnız millisaniyədən kiçik dəqiqliyə həqiqətən ehtiyacı olan tətbiqlər üçün ayırın və onu dəstəkləyən avadanlıq alın. Buna görə də aylıq iş rejiminizə saat ofsetinin yoxlanmasını əlavə edin və göstəriciləri arxivləşdirin. Nəhayət, növbəti qəza araşdırmanız başlamazdan əvvəl bütün saatların bir-birinə uyğun gəldiyini yoxlayın. Etibarlı vahid vaxt mənbəyi qarışıq hadisə jurnalını aydın hekayəyə çevirir və bunun illik dəyəri bir günlük mühəndis əməyindən azdır.

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