【2025 控制系统】DCS、SIS、GDS 时钟同步的方法、偏差与实施

        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。
        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。
        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。

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        为了解决 DCS、SIS 和 GDS 时钟同步的偏差难题，通常会采用网络时间协议（NTP，Network Time Protocol）或者精确时间协议（PTP，Precision Time Protocol）。NTP 在计算机网络时钟同步方面应用很广泛，它通过参照国际原子时标准，让各个设备的时钟能够保持一致。而 PTP 则更适合工业控制系统，精度更高，可靠性更强，能满足工业应用对时钟同步的严格要求。

        除了软件层面的这些协议，硬件设备也能帮上大忙。像高精度时钟模块、时钟同步器，它们输出的时钟信号稳定又精准，可以有效减小同步偏差。当然，定期对时钟进行校准和维护也是必不可少的工作，只有这样，才能保障时钟同步的精准性。

        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。

        系统时钟同步并非只是一个技术细节，它是保障生产安全和效率的核心所在！在危险化学品生产、石油化工等领域，时钟的准确同步不仅关系到生产效率，更涉及到安全监控与事故追溯。

zhoudingshengs 发表于 2025-6-16 06:47
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 ...

感谢信息分享。

zhoudingshengs 发表于 2025-6-16 06:47
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 ...

感谢分享

zhoudingshengs 发表于 2025-6-16 06:45
《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 ...

谢谢分享

zhoudingshengs 发表于 2025-6-16 06:47
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 ...

谢谢分享