Laika sinhronizācija rūpnieciskajā automatizācijā: Emerson Ovation un Foxboro NTP un PTP iestatīšana

Kāpēc katrai ražotnei ir nepieciešams viens uzticams laika avots?

Katrs kontrolleris, arhivētājs un drošības sistēma reģistrē notikumus, izmantojot savu pulksteni. Ja šie pulksteņi rāda atšķirīgu laiku, notikumu ieraksti melo. Avārijas izmeklēšana pēc tam atgādina sajauktu kāršu kavu. Inženieri izšķiež dienas, strīdoties par to, kurš ieraksts ir pareizs. Vispirms pieņemiet pamatprincipu: ražotnei ir nepieciešams viens uzticams laika avots. Otrkārt, izvēlieties protokolu, kas atbilst jūsu precizitātes prasībām. Es uzturu Emerson Ovation tīklu un Foxboro I/A Series sistēmu tajā pašā objektā. Tagad abas sistēmas saņem laiku no viena ar GPS sinhronizēta avota. Ceļš līdz tam man iemācīja visas tālāk aprakstītās mācības.

Kādas ir NTP, SNTP un PTP precizitātes atšķirības?

NTP ir ražotņu tīklu darba zirgs. Galvenais serveris uztur atsauces laiku. Klienti regulāri aptaujā to, izmantojot Ethernet un 123. portu. NTP kompensē tīkla aizkavi, sasniedzot aptuveni 10 ms precizitāti veselā lokālajā tīklā. SNTP ir vienkāršota versija. Tas neveic aizkaves aprēķinus un vienkārši pieņem saņemto laiku. Precizitāte samazinās līdz aptuveni 50 ms. PTP, kas definēts standartā IEEE 1588, pārspēj abus. Grandmaster nepārtraukti nosūta laika zīmogus vergiem. Vergi reāllaikā koriģē nobīdi. Tomēr, lai sasniegtu tā potenciālu, PTP ir nepieciešami atbilstoši komutatori un tīkla kartes ar aparatūras laika zīmogošanu.

• 1. darbība — Klasificējiet sistēmas pēc to vajadzībām. Operatoru displeji un arhivētāji pieņem NTP ar 10 ms precizitāti.
• 2. darbība — Izmantojiet PTP tur, kur notikumu secības reģistrēšanai nepieciešama izšķirtspēja, kas mazāka par milisekundi.
• 3. darbība — Atstājiet SNTP vienkāršām ierīcēm, kurām nepieciešams tikai aptuvens laiks, piemēram, autonomiem HMI.

Kā izveidot ar GPS atsauci saistītu galveno laika avotu?

Interneta laika serveriem nav vietas vadības tīklā. Tie atver izejošus savienojumus, kurus drošības politikām vajadzētu bloķēt. GPS laika serveris atrisina šo problēmu. Tas saņem UTC laiku no satelītiem un apkalpo laiku tikai ražotnes tīklā. Turklāt tas novērš atkarību no uzņēmuma IT infrastruktūras. Manā objektā tiek izmantots divu antenu GPS pulkstenis, kas nodrošina laiku diviem liekiem NTP serveriem. Gan Ovation tīkla segments, gan Foxboro mezgls saņem laiku no tā.

• 1. darbība — Uzstādiet GPS antenu vietā ar brīvu skatu uz debesīm. Nodrošiniet, lai antenas kabeļa garums nepārsniegtu ražotāja noteiktās robežas.
• 2. darbība — Piešķiriet laika serverim statisku IP adresi vadības tīklā, 1. stratum līmenī, izolētu no ražotnes IT tīkla.
• 3. darbība — Konfigurējiet otru serveri kā rezerves serveri. Klientiem jāpārslēdzas uz to bez operatora darbībām.
• 4. darbība — Iestatiet UTC nobīdi un pārejas uz vasaras laiku noteikumus serverī, nevis katrā klientā.

Kā konfigurēt Ovation un Foxboro kā NTP klientus?

Emerson Ovation kontrollera laika konfigurācija tiek veikta tīkla iestatījumos. Norādiet GPS serveru pāri katrā kontrolierī. Pēc vienas stundas stabilizēšanās pārbaudiet nobīdi. Foxboro I/A Series stacija darbojas tāpat, izmantojot savu laika pakalpojumu. Tāpēc vienmēr konfigurējiet klientus un neļaujiet kontrolleriem darboties ar brīvi ejošu pulksteni. Brīvi ejošs kontrolleris nedēļā nobīdās par vairākām sekundēm. Šī nobīde nemanāmi sabojā katru tā reģistrēto trauksmes laika zīmogu. Vienas izmeklēšanas laikā mēs konstatējām, ka Foxboro stacija apsteidza Ovation sistēmu par 4 sekundēm. Notikumu secība izskatījās neiespējama, līdz pārbaudījām pulksteņa nobīdi.

• 1. darbība — Katrā kontrolierī un stacijā konfigurējiet gan primārā, gan sekundārā NTP servera adresi.
• 2. darbība — Iestatiet aptaujas intervālu no 64 līdz 1024 sekundēm saskaņā ar NTP specifikāciju.
• 3. darbība — Piesakieties katrā kontrolierī un reģistrējiet tā norādīto nobīdi. Jebkurai vērtībai virs 100 ms jāpievērš uzmanība.
• 4. darbība — Pēc konfigurācijas izmaiņām pārstartējiet kontrolleri vai laika pakalpojumu, pēc tam vēlreiz pārbaudiet nobīdes.

Kāpēc PTP darbībai atbilstoši solījumam ir nepieciešama aparatūra?

PTP sola precizitāti, kas mazāka par vienu mikrosekundi. Tikai programmatūrā balstītas ieviešanas nodrošina daudz zemāku precizitāti. Grandmaster un katram robežkomutatoram ir jāatbalsta aparatūras laika zīmogošana. Pretējā gadījumā programmatūras svārstības pārņem korekcijas lauku. Tomēr ieguvums attaisno izmaksas turbīnu vadības sistēmām un ātrdarbīgai notikumu secības reģistrēšanai. Manā objektā PTP ir paredzēts rotējošo iekārtu grupai. Viss pārējais darbojas ar NTP.

• 1. darbība — Izvēlieties komutatorus, kas atbalsta IEEE 1588 caurspīdīgā pulksteņa vai robežpulksteņa režīmu.
• 2. darbība — Konfigurējiet tieši vienu grandmaster. Visām pārējām PTP ierīcēm jāspēj darboties tikai verga režīmā.
• 3. darbība — Izmēriet galīgo nobīdi ar PTP uzraudzības rīku. Vietējā segmentā mērķējiet uz vērtību, kas mazāka par 1 mikrosekundi.

Secinājumi un ieteikumi rīcībai

Laika sinhronizācija ir lēta apdrošināšana incidentu analīzei. Vispirms uzstādiet GPS laika serveri vadības tīklā. Otrkārt, konfigurējiet katru Ovation un Foxboro mezglu kā NTP klientu ar noteiktu rezerves serveri. Turklāt atstājiet PTP lietojumiem, kuriem patiešām nepieciešama izšķirtspēja, kas mazāka par milisekundi, un iegādājieties aparatūru tā atbalstam. Tāpēc iekļaujiet pulksteņa nobīdes pārbaudi ikmēneša rutīnā un arhivējiet mērījumus. Visbeidzot, pirms sākas nākamā avārijas izmeklēšana, pārbaudiet, vai visi pulksteņi rāda vienādu laiku. Viens uzticams laika avots pārvērš sajauktu notikumu žurnālu skaidrā notikumu secībā, turklāt tas gadā izmaksā mazāk nekā viena inženiera darba diena.

Autors: Vu Dzjanmins ir industriālās automatizācijas inženieris ar vairāk nekā 10 gadu pieredzi PLC, DCS un vadības sistēmu jomā.