DCS、SIS、GDS 时钟同步的方法

     时钟同步是指在一个系统中所有设备的时钟保持一致，以确保数据的准确性和实时性。在 DCS、SIS 和 GDS 中，时钟同步的偏差可能会导致数据不一致、事件顺序混乱以及系统故障。因此，对于这些系统来说，时钟同步的精确性是至关重要的。

    在现代工业系统中，DCS（分布式控制系统）、SIS（安全仪表系 统）和 GDS（数据采集系统）扮演着重要的角色，它们的协同运行 对于工业生产的安全和效率至关重要。然而， 由于各个系统的独立运行和不同设备之间的差异，时钟同步的偏差问题可能会出现。
    DCS是用于监控和控制工业过程的系统，它通常由分布在整个工厂的各个控制器组成。在 DCS 中，各个控制器的时钟需要保持同 步，以确保它们能够按照预定的时间序列执行任务。如果时钟同步 的偏差过大，可能会导致控制器之间的数据传输出现错误，从而对工艺过程的控制产生不良影响。

    与 DCS 相似，SIS 是用于监测和控制工业过程中的安全相关功 能的系统。在 SIS 中，时钟同步的偏差可能会导致安全仪表的触发 时间计算错误，从而无法及时检测到潜在的危险情况。例如，在一 个需要紧急停机的情况下，如果 SIS 中的时钟同步存在偏差，可能导致安全仪表无法在规定的时间内触发，从而延误紧急停机的执行。
    GDS 是用于采集和存储工业过程数据的系统。在 GDS 中，时钟 同步的偏差可能会导致数据采集的时间戳不准确，从而无法准确地记录数据的时间顺序。这将对后续的数据分析和故障诊断产生不利影响。特别是在需要对不同设备的数据进行关联分析时，时钟同步的偏差可能会导致数据不一致，难以得出准确的结论。
    为了解决 DCS、SIS 和 GDS 时钟同步的偏差问题，通常会采用网 络时间协议（Network Time Protocol ，NTP ） 或精确时间协议 （Precision Time Protocol，PTP）来进行时钟同步。NTP 是一种 用于在计算机网络中同步时钟的协议，通过参考国际原子时标准来 确保各个设备的时钟保持一致。而 PTP 是一种适用于工业控制系统 的时钟同步协议，它具有更高的精确度和可靠性，能够满足工业应用对时钟同步的更高要求。

    除了采用时钟同步协议，还可以通过硬件设备来改善时钟同步的精确性。例如， 一些高精度的时钟模块和时钟同步器可以提供更稳定和准确的时钟信号，从而减小时钟同步的偏差。此外，定期的时钟校准和维护也是确保时钟同步精确性的重要措施。
    DCS、SIS 和 GDS 时钟同步的偏差可能会对工业系统的安全和效率产生不利影响。为了解决这一问题，采用合适的时钟同步协议和硬件设备是必要的。通过确保时钟同步的精确性，可以提高系统的稳定性和可靠性，从而更好地实现工业生产的目标。    网络中节点数量大于50的网络宜设置时钟同步器，时钟同步器的授时精度不应低于lms，守时精度不应低于2μs/min。
        在《石油化工分散控制系统设计规范》（SH/T3092-2013）5.3.7节要求DCS不应采用无线通信方式的外部时钟源。这是出于对控制系统安全的考虑，该规范6.2.2无线网络中要求DCS严禁采用无线网络，采用无线网络的控制系统及仪表设备不得接入DCS网络，这是对控制系统安全的考虑。
        《分散型控制系统工程设计规范》（HG/T20573-2012）9.2节要求通信系统宜包含一套装置时钟同步系统，以具有接收来自全球定位系统(GPS)的时钟信号的能力。
     《石油化工仪表远程监控及数据采集系统设计规范》（SH/T3181-2016）6.5节要求SCADA应在调度控制中心配置GPS时钟，SCADA网络中各个节点宜通过时钟同步软件实现。    是否设置GPS时钟服务器，与某时区时间一致需要企业根据性质和需求确定。如燃气长输管线的SCADA必须设置GPS时钟服务器，与某时区时间一致，才能保证分布在整条管线上控制系统时间的一致，有利于保证管线的安全运行。一般化工企业做到各个控制系统的时钟同步，满足生产监控的要求即可。
        新建项目时钟同步一般由企业提出要求或设计单位提出建议，双方共同确定方案，由设计单位在各个控制系统规格书提出要求，由DCS集成商完成。
        在役装置控制系统没有进行时钟同步的宜在装置检修时，与原控制系统供应商沟通，对控制系统增加时钟同步功能，保证生产顺利进行。
    时钟同步的目的是使系统内部和系统之间的时间标记数据一致，实际上并不需要绝对时间，只要相对时间就足够了，也不需要与某个地域时间绝对一致。DCS内部本来就有时间同步功能。在实际应用中，当需要具有时间标记记录数据的第三方计算机设备与DCS同步时，宜采用由DCS发布同步信号的方式。对于不用时间标记记录数据的第三方设备，不必设置时钟同步。
     《石油化工安全仪表系统设计规范》（GB/T 50770-2013）条文解释中，安全仪表系统的逻辑控制器、工程师站、操作站等设备，可采用逻辑控制器的时钟作为时钟源，使安全仪表系统内设备的时钟一致。大型石油化工工厂的安全仪表系统应与基本控制系统的时钟同步。可采用时钟同步系统作为时钟源。逻辑控制器与基本控制系统时钟同步的目的是，当发生事故后，通过对两个系统各自记录的事件的对比和追溯，协助查找事故原因。     《分散型控制系统工程设计规范》（HG/T 20573-2012）中，9.2.2 DCS通信系统宜包含一套装置时钟同步系统，以具有接收来自全球定位系统(GPS)的时钟信号的能力。
     《危险化学品重大危险源安全监控通用技术规范》（AQ 3035-2010）中，系统应有时间校准功能，系统的时钟误差应≤5秒/24小时。存在多个子系统及远程设备时，宜使用全球时钟同步设备统一时钟。               系统内和系统间实现时钟同步有如下几种方法：
        1、系统内部时钟同步
        同一个网络里面的计算机、控制系统，软件设置其中一个作为时间同步的主站，其他设备为从站，从而保持整个网络内的节点时间同步。
        2、系统间通讯同步
     如DCS与SIS，DCS与PLC之间或者不同DCS品牌之间，可以通过MODUBS、OPC等进行时钟同步。
      采用通讯的方式设置时钟同步，优点是经济简单，缺点是通讯传输滞后等。
        以PLC为例，PLC系统通过MODBUS识别DCS传输过来的时间参数，重新设定PLC的时钟，使PLC时间与DCS保持一致。
        3、时钟同步器同步
        时钟源连接GPS，通过NTP(network time protocol 网络时间协议)对计算机及控制系统进行对时。这种方法时钟同步精确度高，缺点是资金投入较大且改造起来有点小工作量。