Өнеркәсіптік автоматтандырудағы уақытты синхрондау: Emerson Ovation және Foxboro жүйелерінде NTP мен PTP баптауы

Неліктен әрбір зауытқа уақыт туралы біртұтас шындық қажет?

Әрбір контроллер, архиватор және қауіпсіздік жүйесі оқиғаларды өз сағаты бойынша белгілейді. Егер бұл сағаттар бір-біріне сәйкес келмесе, оқиғалар жазбаларыңыз шындықты бұрмалайды. Апатты зерттеу кейін араластырылған карта колодасын оқығандай болады. Инженерлер қай жазбаның дұрыс екені туралы таласып, бірнеше күнін жоғалтады. Ең алдымен, негізгі қағиданы қабылдаңыз. Зауытқа сенімді бір уақыт көзі қажет. Екіншіден, дәлдік талаптарыңызға сай хаттаманы таңдаңыз. Мен бір нысанда Emerson Ovation желісін және Foxboro I/A Series сегментін басқарамын. Қазір екеуі де уақытты GPS арқылы синхрондалған бір көзден алады. Осыған жету жолы төмендегі барлық сабақтарды үйретті.

NTP, SNTP және PTP дәлдіктерінің айырмашылығы қандай?

NTP — зауыт желілеріндегі негізгі жұмыс құралы. Негізгі сервер эталондық уақытты сақтайды. Клиенттер Ethernet арқылы 123-портты пайдаланып, оны тұрақты аралықтармен сұратады. NTP желідегі кідірісті өтеп, дұрыс жұмыс істейтін жергілікті желіде шамамен 10 мс дәлдікке жетеді. SNTP — оның жеңілдетілген нұсқасы. Ол кідірісті есептемей, жеткізілген уақытты қабылдайды. Дәлдік шамамен 50 мс-ке дейін төмендейді. IEEE 1588 стандартында анықталған PTP екеуінен де дәлірек. Негізгі құрылғы уақыт белгілерін бағыныңқы құрылғыларға үздіксіз жібереді. Бағыныңқы құрылғылар ығысуды нақты уақыт режимінде түзетеді. Алайда PTP толық мүмкіндігін көрсетуі үшін аппараттық уақыт белгілеуді қолдайтын қабілетті коммутаторлар мен желілік карталар қажет.

• 1-қадам — Жүйелеріңізді қажеттілігіне қарай жіктеңіз. Оператор экрандары мен архиваторлар 10 мс дәлдіктегі NTP-ні қабылдайды.
• 2-қадам — Оқиғалар ретін жазу субмиллисекундтық ажыратымдылықты талап ететін жерде PTP пайдаланыңыз.
• 3-қадам — SNTP-ні тек шамамен уақытты қажет ететін қарапайым құрылғыларға, мысалы автономды HMI жүйелеріне қалдырыңыз.

GPS-ке сілтеме жасайтын негізгі уақыт көзін қалай құруға болады?

Интернеттегі уақыт серверлерінің басқару желісінде орны жоқ. Олар қауіпсіздік саясаты бұғаттауы тиіс сыртқа шығатын арналарды ашады. GPS уақыт сервері бұл мәселені шешеді. Ол жерсеріктерден UTC уақытын қабылдап, уақытты толығымен зауыт желісінің ішінде таратады. Сонымен қатар, ол корпоративтік IT инфрақұрылымына тәуелділікті жояды. Менің нысанымда екі резервтік NTP серверіне қосылған екі антенналы GPS сағаты қолданылады. Ovation желісінің тармақтары да, Foxboro торабы да уақытты осы көзден алады.

• 1-қадам — GPS антеннасын аспан ашық көрінетін жерге орнатыңыз. Антенна кабелінің ұзындығын өндіруші белгілеген шектерде ұстаңыз.
• 2-қадам — Уақыт серверіне басқару желісіндегі статикалық IP мекенжайын беріңіз, оны 1-стратқа орналастырып, зауыттың IT желісінен оқшаулаңыз.
• 3-қадам — Екінші серверді резервтік сервер ретінде баптаңыз. Клиенттер оператор әрекетінсіз резервтік серверге ауысуы тиіс.
• 4-қадам — UTC ығысуын және жазғы уақыт ережелерін әр клиентте емес, серверде бекітіңіз.

Ovation мен Foxboro жүйелерін NTP клиенттері ретінде қалай баптауға болады?

Emerson Ovation контроллерінде уақыт конфигурациясы желі параметрлері арқылы орындалады. Әр контроллерді GPS серверлер жұбына бағыттаңыз. Бір сағат тұрақтанғаннан кейін ығысуды тексеріңіз. Foxboro I/A Series станциясы да уақыт қызметі арқылы дәл осылай жұмыс істейді. Сондықтан клиенттерді әрдайым баптаңыз және контроллерлердің уақытты өздігінен жүргізуіне жол бермеңіз. Өздігінен жұмыс істейтін контроллер аптасына бірнеше секундқа ауытқиды. Бұл ауытқу өзі белгілейтін әрбір дабылдың уақыт белгісін біртіндеп бұзады. Бір зерттеу кезінде Foxboro станциясының Ovation жүйесінен 4 секунд алда тұрғанын анықтадық. Сағат ығысуын тексергенге дейін оқиғалар реті мүмкін емес болып көрінді.

• 1-қадам — Әр контроллер мен станцияда негізгі және қосалқы NTP серверлерінің мекенжайларын баптаңыз.
• 2-қадам — NTP спецификациясына сәйкес сұрау аралығын 64 пен 1024 секунд аралығында орнатыңыз.
• 3-қадам — Әр контроллерге кіріп, ол хабарлаған ығысуды жазып алыңыз. 100 мс-тан жоғары кез келген мән назар аударуды қажет етеді.
• 4-қадам — Конфигурация өзгерістерінен кейін контроллерді қайта жүктеңіз немесе уақыт қызметін қайта іске қосыңыз, содан соң ығысуларды қайта тексеріңіз.

PTP уәдесін орындау үшін аппараттық құралдар неге қажет?

PTP субмикросекундтық дәлдікті уәде етеді. Бағдарламалық қана іске асырулар бұдан әлдеқайда төмен нәтиже береді. Негізгі құрылғы мен әрбір шекаралық коммутатор аппараттық уақыт белгілеуді қолдауы тиіс. Әйтпесе бағдарламалық тербеліс түзету өрісін басып кетеді. Алайда турбиналарды басқару және жоғары жылдамдықты оқиғалар ретін жазу үшін алынатын нәтиже шығынды ақтайды. Менің нысанымда PTP айналмалы жабдықтар тобына ғана бөлінген. Қалғанының бәрі NTP арқылы жұмыс істейді.

• 1-қадам — IEEE 1588 мөлдір сағат немесе шекаралық сағат режимін қолдайтын коммутаторларды таңдаңыз.
• 2-қадам — Дәл бір негізгі құрылғыны баптаңыз. Қалған барлық PTP құрылғылары тек бағыныңқы құрылғы ретінде жұмыс істей алуы тиіс.
• 3-қадам — Соңғы ығысуды PTP мониторингі құралымен өлшеңіз. Жергілікті сегментте 1 микросекундтан төмен мәнді мақсат етіңіз.

Қорытынды және әрекет бойынша кеңес

Уақытты синхрондау — оқиғаларды талдау үшін арзан сақтандыру. Ең алдымен, басқару желісінің ішіне GPS уақыт серверін орнатыңыз. Екіншіден, әрбір Ovation және Foxboro торабын белгіленген резервтік сервері бар NTP клиенті ретінде баптаңыз. Сонымен қатар, PTP-ні тек субмиллисекундтық ажыратымдылықты шынымен қажет ететін қолданбаларға қалдырып, оны қолдайтын аппараттық құралдарды сатып алыңыз. Сондықтан ай сайынғы тексеру тәртібіңізге сағат ығысуын бақылауды қосып, өлшем нәтижелерін архивтеңіз. Соңында, келесі апатты зерттеу басталмас бұрын барлық сағаттардың бірдей уақыт көрсетіп тұрғанын тексеріңіз. Бір сенімді уақыт көзі араласқан оқиғалар журналын түсінікті баяндауға айналдырады және жылына бір күндік инженерлік жұмыстан да арзан.

Автор: У Цзяньмин — PLC, DCS және басқару жүйелері саласында 10 жылдан астам тәжірибесі бар өнеркәсіптік автоматтандыру инженері.