Зауыт бойынша уақытты синхрондау: Yokogawa CENTUM VP және Bently Nevada 3500 жүйелеріне арналған NTP, PTP және GPS стратегиялары
Неліктен уақыт белгілері апаттарды зерттеудің нәтижесін анықтайды?
Кез келген маңызды апатты зерттеу оқиғалар тізбегінен басталады. Алайда сағаттар бір-біріне сәйкес келмесе, бұл тізбектің мәні болмайды. Мен бу турбинасының тоқтауын зерттеген кезде, үш жүйенің уақыт айырмашылығы он бір секунд болғанын анықтадым. Yokogawa CENTUM VP архиваторы оқиғалардың бір ретін тіркеді. Bently Nevada жабдықты бақылау жүйесі басқа нұсқаны көрсетті. Электрлік қорғаныс релесі үшінші нұсқаны ұсынды. Себеп пен салдар туралы дауласып, екі күн өткіздік, тек содан кейін ғана сағаттарды тексердік. Сондықтан уақытты синхрондауды кейінге қалдырылған IT мәселесі емес, қауіпсіздік үшін маңызды қызмет ретінде қарастырыңыз. Құрылғылар арасындағы болмашы уақыт ығысулары оқиғалар журналын жаңылыстырады. Ең сорақысы — олар бүкіл архиваторға деген сенімді жояды.
NTP және SNTP қандай жұмыс қағидаттары мен шектеулерге ие?
Желілік уақыт протоколы — синхрондаудың ең қарапайым әрі кең тараған әдісі. Негізгі сервер эталондық уақытты сақтайды, ал клиенттік құрылғылар белгілі бір аралықтарда жаңартуларды сұратады. Сервер уақытты GPS жерсеріктерінен немесе интернет көздерінен ала алады. Жақсы өндірістік желіде NTP дәлдігі шамамен 10 миллисекундқа жетеді. Оның жеңілдетілген нұсқасы SNTP желідегі кідірісті есептеуді өткізіп жібереді. Ол шамамен 50 миллисекунд дәлдікке ғана жетеді және шағын, маңызды емес қолданбаларға жарайды. Стратум деңгейі эталоннан қашықтықты сипаттайды. GPS қабылдағышы — 1-стратум серверіне уақыт беретін 0-стратум жабдығы. Өндірістегі иерархияңыз да осы тізбекті ұстануы керек. Сонымен қатар иерархияны ықшам ұстаңыз. Әрбір қосымша стратум қабаты қателікті арттырады. Алайда басқару жүйесін ешқашан интернеттегі уақыт серверімен тікелей синхрондамаңыз. Бұл жол қауіпсіздік шекараңыздан өтіп, бақылау мүмкін емес діріл енгізеді.
- 1-қадам: 0-стратум көзі ретінде антеннасы бар GPS уақыт қабылдағышын орнатыңыз.
- 2-қадам: Бір серверді ішкі 1-стратум NTP негізгі сервері ретінде арнайы бөліңіз.
- 3-қадам: Барлық DCS серверлерін, PLC және HMI құрылғыларын тек осы негізгі сервердің клиенттері ретінде баптаңыз.
- 4-қадам: Стратум иерархиясын құжаттап, интернеттегі уақыт көздерін тікелей пайдалануға тыйым салыңыз.
PTP маңызды қолданбалар үшін миллисекундтан аз дәлдікті қалай қамтамасыз етеді?
IEEE 1588 стандартына негізделген дәл уақыт протоколы (PTP) бір миллисекундқа жуық, ал көбіне одан да жоғары дәлдікті қамтамасыз етеді. Негізгі құрылғы сұрауларды күтпей, уақыт белгілерін үздіксіз аралықтармен бағыныңқы құрылғыларға жібереді. Бағыныңқы құрылғылар желідегі кідірісті ескеріп, сағаттарын елеусіз ығысумен түзетеді. Алайда мұндай дәлдіктің өз бағасы бар. Аппараттық уақыт белгілеуді қолдайтын PTP мүмкіндігі бар Ethernet коммутаторлары қажет. Қарапайым коммутаторлар PTP дәлдігін бұзатын, алдын ала болжауға келмейтін кезек кідірісін қосады. Автоматтандыру саласында осы негізге сүйенетін бірнеше профиль бар. EtherNet/IP желілері контроллер сағаттарын сәйкестендіру үшін IEEE 1588 профилі болып табылатын CIP Sync технологиясын пайдаланады. Yokogawa жүйелері өз домендерін және fieldbus байланыс модульдерін GPS бойынша синхрондалған негізгі құрылғылармен үйлестіреді. Сондықтан оқиғалар ретіндегі дәлдік 10 миллисекундтан төмен болуы маңызды болса, PTP таңдаңыз. Жалпы SCADA жүйесі мен архиватордағы уақыт белгілері үшін NTP қолданыңыз. Соңында протоколды маркетингтік мәлімдемелерге емес, қолданба талаптарына сәйкестендіріңіз.
- 1-қадам: Оқиғаларды 10 миллисекундтан төмен ажырату дәлдігі шынымен қажет құрылғыларды анықтаңыз.
- 2-қадам: Сол сегменттерге аппараттық уақыт белгілеуді қолдайтын PTP коммутаторларын орнатыңыз.
- 3-қадам: Бүкіл PTP домені үшін GPS арқылы эталонданатын бір негізгі сағатты таңдаңыз.
- 4-қадам: Әр желілік өзгерістен кейін бағыныңқы құрылғылардың ығысуын негізгі сағатпен салыстырып тексеріңіз.
CENTUM VP және Bently Nevada 3500 жүйелерін бір сағатқа қалай синхрондауға болады?
Мұнда жұмыс істейтін практикалық архитектура берілген. GPS қабылдағышы арнайы уақыт серверіне сигнал беріп, 1-стратум негізгі серверін жасайды. Yokogawa CENTUM VP домені осы негізгі сервермен синхрондалып, уақытты өз станциялары арасында таратады. Bently Nevada 3500 тіректері мен олардың жақындау мониторлары тірек интерфейс модульдері арқылы дәл осы көзден NTP уақытын қабылдайды. Біріншіден, әрбір 3500 тірегінің баптауларында уақыт серверінің IP мекенжайын көрсетіңіз. Екіншіден, System 1 немесе тіректі баптау бағдарламасы арқылы тірек сағатының ығысуын тексеріңіз. Сонымен қатар CENTUM VP станцияларының сағаттарын жүйе күйі экраны арқылы апта сайын тексеріңіз. Мен мынадай шекті саясатты ұсынамын: барлық құрылғыларды негізгі серверден бір секунд ішінде, ал жабдықты қорғау жүйелерін 10 миллисекунд ішінде ұстаңыз. Соңында уақыттың ауытқуы туралы дабыл қосыңыз. Синхрондауды үнсіз тоқтатқан құрылғыға дабыл қажет, өйткені оның уақыт белгілері келесі апатты зерттеуге дейін біртіндеп жарамсыз болады.
- 1-қадам: CENTUM VP уақыт негізгі серверін және әрбір 3500 тірегін бір NTP серверіне бағыттаңыз.
- 2-қадам: Сұрау аралықтарын бірнеше минутқа орнатып, оларды барлық құрылғыларда бірдей ұстаңыз.
- 3-қадам: Әр құрылғының ығысуын апта сайын журналға жазып, оны технологиялық айнымалы сияқты талдаңыз.
- 4-қадам: Ығысуы 24 сағат бойы 1 секундтан асатын кез келген құрылғыға дабыл орнатыңыз.
- 5-қадам: Әрбір апаттан кейін жергілікті уақытқа түрлендірмес бұрын барлық оқиғалар журналын UTC форматында экспорттаңыз.
Қорытынды және әрекет бойынша кеңес
Уақытты синхрондау — қымбат зерттеулер үшін арзан сақтандыру. Біріншіден, бүкіл өндіріс орнын GPS арқылы эталонданатын бір негізгі серверге бекітіп, құжатталған стратум иерархиясын құрыңыз. Екіншіден, жалпы уақыт белгілері үшін NTP қолданыңыз, ал 10 миллисекундтан төмен оқиғалар ретіндегі дәлдік шынымен қажет жерде PTP пайдаланыңыз. Сонымен қатар Yokogawa CENTUM VP станциялары мен Bently Nevada 3500 тіректерін әртүрлі серверлерге емес, бірдей көзге синхрондаңыз. Алайда тек жабдықтың болуы ештеңеге кепілдік бермейтінін есте сақтаңыз. Әрбір желілік өзгерістен және әрбір коммутатор ауыстырылғаннан кейін ығысуларды тексеріңіз. Сондықтан сағат ығысуын кез келген басқа маңызды өлшем сияқты бақылап отырыңыз. Соңында тоқсан сайын уақыт аудитін өткізіңіз. Жоспарланған сынақ кезінде GPS антеннасының кабелін ажыратып, жүйелеріңіздің қалай әрекет ететінін бақылаңыз. Турбина тоқтаған күні оқиғалар журналдары бір ғана нұсқаны көрсетеді, әрі ол шынайы нұсқа болады.
Автор: Чжоу Имин — PLC, DCS және басқару жүйелері саласында 10 жылдан астам тәжірибесі бар өнеркәсіптік автоматтандыру инженері.
