DCS項目的決策與實施

1、dcs項忖的決策打?qū)嵤?、引言以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的dcs系統(tǒng)和早期模擬儀表組成的控制系統(tǒng)從工程項目的實 施來說，木質(zhì)上沒有太大差別。他們都要求作下列考慮：項口規(guī)模與投資預(yù)算, 技術(shù)指標與廠商選擇，組織機構(gòu)與進度，培訓(xùn)，合作設(shè)計與組態(tài)，設(shè)備制造與集 成，文件與資料，工廠驗收試驗（fat）與現(xiàn)場驗收試驗（sat）,安裝、調(diào)試與 投運，備件與售后服務(wù)等。但dcs作為較模擬儀表更為復(fù)朵的控制系統(tǒng)，實施過 程中對各環(huán)節(jié)的技術(shù)性要求更高。2、dcs的選型與決策問題dcs選型大致可遵循以下幾個方面：%1 可靠性：指系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，通常用mtbf （平均故障間隔時間）來衡量。mt

2、bf越大，系統(tǒng)可靠性越高。系統(tǒng)的可靠性是dcs最根本的技術(shù)指標，因此，選型前的實際考察是非常必要的。%1 可維護性：指系統(tǒng)排除故障的難易程度，可用mttr （平均修復(fù)吋間）來表示。 它曲以下因索決定：系統(tǒng)故障指示能力（故障時冇無指示燈標志，crt上冇無故 障指示）;系統(tǒng)的故障口診斷能力（口診斷到系統(tǒng)級、板級、還是通道級等）； 卡板的更換是否容易（如卡板的帶電更換）；數(shù)據(jù)庫、圖形、操作環(huán)境的修改是 否方便（應(yīng)用軟件是否可在線修改）。%1 先進性：指系統(tǒng)采用了經(jīng)過驗證的最新技術(shù)，并有發(fā)展前途和生命力。這里主 要指系統(tǒng)體系（包括軟碩件）的開放性，標準性和擴展性。開放性便于系統(tǒng)的互 聯(lián)，第二方軟件的支

3、持。標準性指系統(tǒng)是否采用先進國際標準，符合最新發(fā)展潮 流。擴展性則休現(xiàn)系統(tǒng)的柔性。%1 繼承性：目的是保護已有軟碩件投資，易于系統(tǒng)平滑過渡。當前dcs技術(shù)發(fā)展 很快，版本更新迅速，這就要求系統(tǒng)具有良好的繼承性，否則就會給升級換代工 作帶來極大困難。%1 經(jīng)濟性：可以從dcs本身價格和其所創(chuàng)效益兩方面來考慮。一般情況廠對相 同檔次設(shè)備而言，以性能價格比高者為優(yōu)。此外，dcs選型一定要結(jié)合具體項目 的規(guī)模（i/o點數(shù)），目前dcs市場種類繁多，按地域可分為國產(chǎn)和外國產(chǎn)，按 結(jié)構(gòu)可分為大系統(tǒng)或小系統(tǒng)，按配置又可分為工作站基礎(chǔ)的或pc機基礎(chǔ)的等等。 這些因索相互搭配，有時可使系統(tǒng)的差價高達幾十甚至數(shù)百

4、萬人民幣。通常規(guī)模 大的項目（一套或幾套裝置，i/o點在1000乃至數(shù)千點以上）應(yīng)選擇大系統(tǒng)， 反z,以選擇小系統(tǒng)為宜。dcs系統(tǒng)的效益包括冇形效益與無形效益。冇形效 益主要指提高自動化程度、生產(chǎn)率、產(chǎn)品收率等；無形效益主要涉及通過改進對 過程數(shù)據(jù)的搜索與分析，積累對過程的認識，提高人員素質(zhì)。%1 售后服務(wù)：代表廠商的實力。只冇市場占冇率大，技術(shù)力量雄厚，并能不斷發(fā) 展的公司才能滿足用戶的實際需要。通常，dcs在實際選型與決策過程中，上述各種指標會出現(xiàn)和互孑盾的現(xiàn)象。如 有些嘆dcs系統(tǒng)硬件質(zhì)量過硬，但軟件品質(zhì)卻遜色不少，有些dcs的性能/價格 比雖然不錯，備件卻非常昂貴。近年來，隨著市場競爭

5、的加劇，還出現(xiàn)了某些廠 商一味地追求系統(tǒng)先進性而導(dǎo)致不成熟產(chǎn)品投入應(yīng)用的現(xiàn)彖，這些都給選型與決 策工作帶來困難。但無論如何，作為應(yīng)用于工業(yè)過程的dcs系統(tǒng)，首先應(yīng)以可靠 性與穩(wěn)定性為主，兼顧其他因素。有時針對大型企業(yè)的dcs新上或改造項目，甚 至可以考慮暫時犧牲局部利益（如統(tǒng)一眾多機型）來換取長遠的整體效益（如備 件、維護人員的減少等）。3、項目的組織與管理1）組織機構(gòu)的設(shè)立與管理：工程項目的成功與否很大程度取決于人員的能力、 合理搭配與管。dcs項目是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及預(yù)算與商貿(mào)，施工與監(jiān) 理，計算機與通訊，過程與控制，儀表與電氣等專業(yè)知識，而上述這些專業(yè)人員 又各自分布在不同部門，

6、因此，要很好地組織與協(xié)調(diào)這些人員共同完成項目的各 項任務(wù)，組織機構(gòu)應(yīng)以項目組的方式工作更合理。項目經(jīng)理可由單位主管領(lǐng)導(dǎo)或 資深專業(yè)人員擔任，以全而負責項目的組織、計劃、安排、聯(lián)系與實施。成員應(yīng) 包描dcs系統(tǒng)工程師，工藝工程師，儀表工程師，電氣工程師，以及相應(yīng)的預(yù)算 與供應(yīng)人員。技術(shù)工作可以dcs系統(tǒng)工程師為核心，該成員任務(wù)貫穿整個項口的 始終，而其他成員將在項廿的不同吋期發(fā)揮各自作用。如dcs人員在數(shù)據(jù)庫組態(tài) 階段需要工藝人員的配合，在安裝階段要與儀表、電氣人員一同工作，而dcs 設(shè)備的發(fā)貨、海關(guān)申報還要交由商務(wù)人員處理等。根據(jù)國內(nèi)外眾多dcs項目的成功經(jīng)驗，例會制和網(wǎng)絡(luò)圖在項目管理方面占有

7、非常 重要的地位。網(wǎng)絡(luò)圖能將復(fù)雜模糊的dcs工程任務(wù)具體形象地按吋間、空間、條 塊序列進行分解，做到定時間、定任務(wù)、定人員。而例會制則能做到對網(wǎng)絡(luò)計劃 進行有效的監(jiān)督，及時了解和掌握項口的進展及各種需要協(xié)調(diào)解決的問題，總結(jié) 前階段工作，落實下階段任務(wù)，使整個過程處于受控狀態(tài)之中。例會的時間和地點相對可靈活進行，時間可以按固定方式或根據(jù)項目的階段性決 定，地點也可以選擇在會議室或施工現(xiàn)場。此外，用戶還應(yīng)同dcs廠商密切聯(lián)系以及必要吋進行間接控制。以往的經(jīng)驗表明, 廠商現(xiàn)場技術(shù)人員的素質(zhì)，dcs培訓(xùn)的質(zhì)量等都會對項目的進展造成不同的影 響。我們在乙烯裝置建設(shè)初期，曾遇到過dcs與小型上位機通訊無法

8、實現(xiàn)問題， 廠商3個刀內(nèi)先后來過3次技術(shù)人員都無法解決，后來在我們強烈要求下，廠商 派出兩名專家到現(xiàn)場，僅10天就解決了問題?？谇癲cs培訓(xùn)普遍存在的問題是 時間壓縮過緊，導(dǎo)致某些重要內(nèi)容刪減，對工程乃至今后的維護與開發(fā)應(yīng)用造成 不良后果。2）進程與進度：dcs項目的主要進程，用網(wǎng)絡(luò)圖可以直觀地表達。如按進度劃 分，大致可分為三個階段，即方案論證與選型階段（1） （7）、設(shè)計與組 態(tài)階段（8） （14）、以及安裝調(diào)試與投運階段（14） （20）。新上 dcs工程項目的總體進度通常要用12至20個刀的時間，具體進度可在項目啟動 后的工程會議（kick-off meeting）上確定。項目進行招標

9、之前，dcs廠商應(yīng)根據(jù)耍求向用戶提供系統(tǒng)說明書，該說明書可作 為商務(wù)合同的技術(shù)附件。標準的系統(tǒng)說明書應(yīng)包含投標者的背景介紹，提供系統(tǒng) 的功能（數(shù)據(jù)采集與處理、報警與記錄、趨勢與報表、操作與控制、圖形、控制 語言的特點、操作系統(tǒng)與診斷程序等），系統(tǒng)的配置與數(shù)量（各種軟件的名稱與 版木，硬件中主機的檔次、crt類型、i/o設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)、打印機等），文件 與資料，驗收方式（fat和sat）,以及人員培訓(xùn)與備件、服務(wù)等。圖1中，工廠驗收試驗（fat）和現(xiàn)場驗收試驗（sat）是dcs項目中非常重要的 兩個階段。fat在廠家系統(tǒng)裝配地進行，由廠家和用戶雙方代表共同完成，其目 的是檢查安裝了用戶組態(tài)軟件后

10、系統(tǒng)的各項功能，通過金而的測試，及時發(fā)現(xiàn)并 排除軟碩件的故障，確保設(shè)備運輸前的質(zhì)量，這項工作大約需要2周左右時間。 當系統(tǒng)在現(xiàn)場安裝好后，可進行sat工作。該工作應(yīng)由廠家技術(shù)人員到現(xiàn)場進行 指導(dǎo)，其測試內(nèi)容大體與fat相同，用以檢驗運輸、安裝過程中系統(tǒng)的完好性, 需1周左右時間。4、項目的設(shè)計與實施1）設(shè)計與組態(tài)dcs項目的設(shè)計包扌舌概念設(shè)計、硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。概念設(shè)計 主耍對系統(tǒng)進行宏觀定義，如系統(tǒng)的版本、主機的基準、硬件兀余度、工藝過程 的控制策略等；碩件設(shè)計要考慮控制室、輔助控制室、控制屏布局，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)及各節(jié)點的配置，人機接口，電源系統(tǒng)，接地系統(tǒng)，布線系統(tǒng)等；軟件設(shè)計 包括系統(tǒng)

11、軟件、應(yīng)用軟件和用戶軟件設(shè)計等內(nèi)容，目前dcs的系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟 件大都以成套軟件包形式直接提供，因此項目僅涉及用戶軟件的設(shè)計，如數(shù)據(jù)庫 設(shè)計、1/0表格、dcs回路圖、操作ifhi面、報表、程序設(shè)計等。組態(tài)是將各類書面設(shè)計文件（控制方案、圖形、報表等）轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀挥嬎銠C接收 并執(zhí)行的軟件過程，它是項目中軟件工作的主體。組態(tài)過程需要系統(tǒng)內(nèi)各種應(yīng)用 軟件包的支持，主要涉及數(shù)據(jù)庫生成、操作環(huán)境編排、圖形建造、報表填寫、順 序控制和復(fù)雜算法的編程等內(nèi)容口組態(tài)時，相同工藝單元的冋路最好放入相同的 控制器單元，這樣會給今后的維護工作帶來便利。2）安裝、調(diào)試與投運安裝內(nèi)容包括dcs機柑、主機、卡板、crt、

12、電源、打印機 等設(shè)備的固定就位和各類電纜的接線等，安裝工作一定耍在廠家技術(shù)人員的指導(dǎo) 下，按照dcs隨機資料中的安裝手冊進行。調(diào)試指對dcs系統(tǒng)進行功能測試，包 扌舌單校與聯(lián)校、操作畫面的可操作性與方便性、控制方案的確認、應(yīng)用程序的試 運行等。調(diào)試過程最好有工藝和儀表人員配合，讓這些人員掌握dcs系統(tǒng)的各項 操作技能，并通過調(diào)試逐步完善人機界面。調(diào)試記錄作為dcs項目的重要資料之 一應(yīng)存檔保存。開車階段的主要工作是保運和控制方案的參數(shù)整定。用戶的dcs工程師經(jīng)過完整 系統(tǒng)的項目經(jīng)丿力，尤其是經(jīng)過培訓(xùn)、合作設(shè)計、組態(tài)等階段的工作，已經(jīng)初步了 解或掌握了一套具體的dcs系統(tǒng)，但要達到獨立事故分析與

13、處理能力，還需經(jīng)過 一定的磨練。因此dcs現(xiàn)場投運工作應(yīng)以廠家技術(shù)人員為主來完成。5、結(jié)語近年來，隨著現(xiàn)代控制理論和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，以及現(xiàn)場總線技術(shù)的日趨 成熟和完善，dcs這一特定時期的過程計算機系統(tǒng)，正面臨著諸多重大的變革與 挑戰(zhàn)。但做為一種典型的控制系統(tǒng)，其實施過程中的各種經(jīng)驗對當而乃至今后的 同類項目仍冇很好的參考價值。情教各位高手，在實際應(yīng)甬小，各控制系統(tǒng)（itcc、sis、西等）間是否使用了時鐘同 步匿困。如果使用了，應(yīng)用歴是怎樣的，使用情況如何？時鐘同步技術(shù)應(yīng)用在控制系統(tǒng)中是相當重要的。不止一次發(fā)牛因dcs時鐘與gps時鐘不同 步，引發(fā)dcs操作員站失靈的事件。對更深層次的

14、技術(shù)問題我也不熟悉，只知道gps時間同步技術(shù)是當前較成熟并在國際上 廣泛采用的時間同步技術(shù)，高精度gps同步時鐘將標準的時間信息通過rs接口向網(wǎng)絡(luò)時 間校吋模塊提供時間信息和秒脈沖信號，該吋間同步信號同步于世界吋utco ntp服務(wù)器 軟件使模塊成為標準ntp網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器，并能通過客戶端軟件同步網(wǎng)內(nèi)的 wind0ws9x/nt i作站，而 windows 2000/xp/2003> linux、unix、sun solaris 等操作系統(tǒng)及cisco的路山器、交換機則可通過自帶的ntp/sntp客八端軟件口動和網(wǎng)絡(luò) 時間服務(wù)器對時，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)授時功能。系統(tǒng)由gps天線、網(wǎng)絡(luò)同步時鐘（

15、帶網(wǎng)絡(luò)時間校時模塊的gps同步時鐘）和客戶端軟 件（大部分操作系統(tǒng)都自帶客戶端軟件）三部分組成。將網(wǎng)絡(luò)同步時鐘的網(wǎng)絡(luò)接口與客戶端連接時，使用兩端都是rj-45接頭的網(wǎng)線，兩個接 頭的做法采用國際標準eia/tia 568b,這樣的網(wǎng)線稱為平行電纜或者正序線，可以對計算 機、cisco路由器和交換機、nic （網(wǎng)絡(luò)接口適配器）、集線器進行連接。該設(shè)備通過ntp協(xié)議同步網(wǎng)絡(luò)屮的所有計算機、控制器等 我們各控制系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)如,centum-cs、tricon. bently3500及s8000等等，系統(tǒng) 時鐘就沒有考慮同步問題，各系統(tǒng)的趨勢圖時間都不一樣，不能切實的反映事件發(fā)生的前因 后果，不利與

16、分析、判斷。針對我們的實際情況，有沒有可行的方案？冃前主流dcs廠家的時鐘同步都上升到了以太網(wǎng)這一層以windows平臺為例子只需要花2k rmb左右買個時鐘源用于同步windows“域,啲域控制器然后剩下的節(jié)點都可以通過加入“域''的方法來實現(xiàn)時鐘同步這個辦法是最經(jīng)濟也最合理的。亠刖h隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，火電廠熱工自動化系統(tǒng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的時代已經(jīng) 到來。這一方面為各控制和信息系統(tǒng)z間的數(shù)據(jù)交換、分析利應(yīng)用提供了更好的平臺、另一方面 對各種實時和歷史數(shù)拯時間標簽的準確性也提出了更高的要求。使用價格并不昂貴的gps時鐘來統(tǒng)一全廠各種系統(tǒng)的時鐘，已是(1前火電廠設(shè)

17、計中采川的 標準做法。電廠內(nèi)的機組分散控制系統(tǒng)(dcs)、輔助系統(tǒng)可編程控制器(plc)、廠級監(jiān)控信息系 統(tǒng)(sis)、電廠管埋信息系統(tǒng)(mis)等的主時鐘通過介適的gps時鐘信號接口，得到標準的tod(年 月日時分秒)時間，然后按各白的時鐘同步機制，將系統(tǒng)內(nèi)的從時鐘偏差限處在足夠小的范圍內(nèi)， 從而達到全廠的時鐘同步。一、gps時鐘及輸出1.1 gps時鐘全球定位系統(tǒng)(global positioning system, gps)由一組美國國防部在1978年開始陸續(xù)發(fā)射的 衛(wèi)星所組成，共冇24顆衛(wèi)星運行在6個地心軌道平面內(nèi)，根據(jù)時間和地點，地球上可見的衛(wèi)星 數(shù)量一宜在4顆至11顆z間變化。gp

18、s時鐘是一種接受gps衛(wèi)星發(fā)射的低功率無線電信號，通過計算得出gps時間的接受裝 置。為獲得準確的gps吋間，gps時鐘必須先接受到至少4顆gps衛(wèi)星的信號，計算出自匕所 在的三維位置。在已經(jīng)得岀具體位置后，gps時鐘只要接受到1顆gps衛(wèi)星信號就能保證時鐘 的走時準確性。作為火電廠的標準時鐘，我們對gps時鐘的基本要求是：至少能同時跟蹤8顆衛(wèi)星，有盡 可能短的冷、熱啟動時間，配冇后備電池，冇高精度、可靈活配置的時鐘輸岀信號。1.2 gps時鐘信號輸出h前，電廠用到的gps時鐘輸出信號主要有以下三種類型：121 1pps/1ppm 輸出此格式時間信號每秒或每分時輸出一個脈沖。顯然，時鐘脈沖輸出

19、不含具體時間信息。1.2.2 irig-b 輸出irig(美國 the inter-range instrumentation group)共有 a、b、d、e、g、h 幾種編碼標準 (irig standard 200-98)其中在時鐘同步應(yīng)用中使用最多的是ir1g-b編碼,有be電平偏移(dc 碼)、1khz正弦載波調(diào)幅(ac碼)等格式。irig-b信號每秒輸出一幀(lfps),每幀長為一秒。一幀 共冇100個碼x(100pps),每個碼元寬10ms, rtl不同正脈沖寬度的碼元來代表二進制0、1和位 置標志位(p),見圖1.2.2-k為便于理解,圖1.2.2-2給出了某個ir1g-b時間

20、幀的輸出例子。其中的秒、分、時、天(自 當年1月1日起天數(shù)) bcd碼表示，控制功能碼(control functions, cf)和標準二進制當天秒數(shù) 碼(straight binary seconds time of day, sbs)則以一串二進制“0”填充(cf 和 sbs nj 選用,本例未采用)。1.2.3 rs-232/rs-422/rs-485 輸出此時鐘輸出通過eia標準串行接口發(fā)送一串以ascii碼表示的日期和時間報文，每秒輸出 一次。時間報文中可插入奇偶校驗、時鐘狀態(tài)、診斷信息等。此輸出目前無標準格式，下圖為一 個用17個字節(jié)發(fā)送標準時間的實例：1.3電力自動化系統(tǒng)gps

21、時鐘的應(yīng)用電力自動化系統(tǒng)內(nèi)有眾多需與gps時鐘同步的系統(tǒng)或裝置，如dcs、plc、ncs、sis、 mis、rtu、故障錄波器、微機保護裝置等。在確立gps時鐘時應(yīng)注意以下幾點：(1) 這些系統(tǒng)分屬熱控、電氣、系統(tǒng)專業(yè)，如決定itl dcs j '商提供的gps時鐘實現(xiàn)時間同 步(目前通常做法)，則在dcs合同談判前，就應(yīng)進行專業(yè)間的配合，確定時鐘信號接口的要求。 (gps時鐘一般可配置不同數(shù)量、型式的輸出模塊，如事先無法確定有關(guān)要求，則相應(yīng)合同條款 應(yīng)留有可調(diào)整的余地。)(2) 各系統(tǒng)是否共用一套gps時鐘裝置，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)時鐘接口配合的難易程度、系統(tǒng)所在地 理位置等綜合考慮。各專業(yè)如

22、對gps時鐘信號接口型式或粘度要求相差較人時，可各£1配置gps 時鐘，這樣一可減少專業(yè)間的相互牽制，二可使各系統(tǒng)時鐘同步方案更易實現(xiàn)。另外，當系統(tǒng)z 間相距較遠(例如化水處理乍間、脫硫乍間遠離集控樓)時，為減少時鐘信號長距離傳送時所受的 電磁干擾，也可就地單設(shè)gps時鐘。分設(shè)gps時鐘也有利于減小時鐘故障所造成的影響。(3) irig-b碼可靠性高、接口規(guī)范,如時鐘同步接口可選時,可優(yōu)先釆用。但要注意的是, irig-b只是b類編碼的總稱，具體按編碼是否調(diào)制、有無cf和sbs等乂分成多種(如irig-booo 等)，故時鐘接收側(cè)應(yīng)配置相應(yīng)的解碼卡，否則無法達到準確的時鐘同步。(4)

23、 1pps/1ppm脈沖并不傳送tod信息，但其同步精度較鬲，故常用于soe模件的時鐘同 步。rs-232時間輸出雖然使用得較多，但因無標準格式，設(shè)計中應(yīng)特別注意確認時鐘信號授、 受雙方時鐘報文格式能否達成一致。(5) 火電廠內(nèi)的控制和信息系統(tǒng)雖己互連，但因各系統(tǒng)的時鐘同步協(xié)議可能不盡相同，故仍 需分別接入gps時鐘信號。即使是通過網(wǎng)橋和連的機組dcs和公用dcs,如果時鐘同步信號 在網(wǎng)絡(luò)中冇較大的時延，也應(yīng)考慮分別各白與gps時鐘同步。二、西門子telepermxp時鐘同步方式這里以西門了公司的txp系統(tǒng)為例，看一下dcs內(nèi)部及時鐘是如何同步的。txp的電廠總線是以csma/cd為基礎(chǔ)的以太

24、網(wǎng)，在總線匕有二個主時鐘:實時發(fā)送器(rtt) 和一塊as620和cp1430通訊/時鐘卡。止常情況下，rtt作為txp系統(tǒng)的主時鐘，當其故約40s 后，作為備川時鐘的cp1430將口動予以替代(實際上在es680上町組態(tài)2塊)cp1430作為后備主 時鐘)。見圖2-1。rtt可h山運行（free mnning）,也可與外部gps時鐘通過tty接口（20ma電流冋路）同步。 與gps時鐘的同步有串行報文（長32字節(jié)、9600波特、1個啟動位、8個數(shù)據(jù)位、2個停止位） 和秒/分脈沖二種方式。rtt在網(wǎng)絡(luò)層生成并發(fā)送主時鐘對時報文，每隔10s向電廠總線發(fā)送一次。rtt發(fā)送時間 報文最多等待lmso

25、如在1ms之內(nèi)無法將報文發(fā)到總線上，則収消木次時間報文的發(fā)送：如報 文發(fā)送過程被中斷，則立即牛成一個當前時間的報文。時鐘報文具有一個多播地址和特殊幀頭, 口期為從1984.01.01至當天的天數(shù)，時間為從當天00： 00： 00, 000h至當前的ms值，分辨率 為 10msoom650從電廠總線上獲取時間報文。右：om650內(nèi)，使川unix功能將時間傳送給終端總線 上的su、ot等。通常由一個pu作為時間服務(wù)器，其他om650設(shè)備登錄為是境客戶。as620的ap在啟動后，通過調(diào)用“同步"功能塊，h動與cp1430實現(xiàn)時鐘同步。然后cp1430 每隔6s與ap對時。txp時鐘的精度如

26、下:從上述txp時鐘同步方式及時鐘箱度可以看岀，txp系統(tǒng)內(nèi)各進鐘采用的是主從分級同步 方式，即下級時鐘與上級時鐘同步，越是上一級的時鐘其精度越高。三、時鐘及時鐘同步誤差3.1時鐘誤差眾所周知，計算機的時鐘一般都采用石英晶體振蕩器。晶振體連續(xù)產(chǎn)生一定頻率的時鐘脈沖, 計數(shù)器則對這些脈沖進行累計得到時間值。由于時鐘振蕩器的脈沖受環(huán)境溫度、勻載電容、激勵 電平以及晶體老化籌多種不穩(wěn)定性因素的影響，故時鐘本身不可避免地存在著誤差。例如，某精 度為±20ppm的時鐘，其每小時的誤差為：（lx60x60xl000ms）x（20/10.6）=72ms, 一天的累計誤差 可達1.73s；若其工作的

27、環(huán)境溫度從額定25°c變?yōu)?5°c,則還會增加±25ppm的額外誤差?？梢? dcs中的時鐘若不經(jīng)定期同步校準，其h山運行一段時間后的謀差可達到系統(tǒng)應(yīng)用所無法忍受 的程度。隨著晶振制造技術(shù)的發(fā)展，口前在要求髙粘度時鐘的應(yīng)用中，已有各種高穩(wěn)定性晶振體可供 選用，如tcxo（溫度補償晶振）、vcxo（壓控晶振）、ocxo（恒溫晶振）等。3.2時鐘同步誤差如果對類似于txp的時鐘同步方式進行分析，不難發(fā)現(xiàn)時鐘在自上而下的同步過程中產(chǎn)生 的dcs的絕對對時誤差可由以下三部分組成：321 gps時鐘與衛(wèi)星發(fā)射的utc（世界協(xié)調(diào)時）的謀差這部分的渓差由gps時鐘的精度所決定。

28、對1pps輸出，以脈沖前沿為準時沿，精度一般 在兒十ns至ips之間；對irig-b碼和rs-232串行輸岀，如以中科院國家授時中心的地鐘產(chǎn)品 為例，其同步精度以參考碼元前沿或起始相對于1pps前沿的偏差計，分別達0.3“和0.2ms。3.2.2 dcs主時鐘與gps時鐘的同步誤差dcs網(wǎng)絡(luò)上的主時鐘與gps時鐘通過“硬接線”方式跡行同步。一般通過dcs某站點內(nèi)的時 鐘同步卡接受gps時鐘輸出的標準時間編碼、硬件。例如，如在接受端對rs-232輸出的ascii 碼字節(jié)的發(fā)送延遲進行補償，或?qū)rig-b編碼采用碼元載波周期計數(shù)或高頻銷和的解碼卡，則 主時鐘與gps時鐘的同步梢度可達很髙的粘度。

29、323 dcs各站點主從時鐘的同步誤差dcs主時鐘與齊站點從時鐘通過網(wǎng)絡(luò)進行同步，其間存在著時鐘報文的發(fā)送時延、傳播時 延、處理時延。表現(xiàn)在：（1）在主時鐘端生成和發(fā)送時間報文時，內(nèi)核協(xié)議處理、操作系統(tǒng)對同 步請求的調(diào)用開銷、將時間報文送至網(wǎng)絡(luò)通信接【丨的時間等；（2）在時間報文上網(wǎng)z前，還必須 等待網(wǎng)絡(luò)空閑（對以太網(wǎng)），遇沖突還要重發(fā):（3）時間報文上網(wǎng)后，需一定時間通過dcs網(wǎng)絡(luò)媒 介從主時鐘端傳送到子時鐘端（電磁波在光纖中的傳播速度為2/3光速，對dcs局域網(wǎng)而言，傳 播時延為兒百ns,可忽略不計）；（4）在從時鐘端的網(wǎng)絡(luò)通信接口確認是時間報文后，接受報文、 記錄報文到達時間、發(fā)岀中斷請

30、求、計算并校正從時鐘等也需要時間。這些時延或多或少地造成 t dcs主從時鐘z間、從從時鐘z間的時間同步誤差。當然，不同網(wǎng)絡(luò)類型的dcs、不同的時鐘通信協(xié)議和同步算法，可使網(wǎng)絡(luò)對時的同步精度 各不相同，上述分析只是基于一般原理上探討。事實上，隨著人們對網(wǎng)絡(luò)時鐘同步技術(shù)的不懈研 究，多種復(fù)雜但乂高效、髙粘確的時鐘同步協(xié)議和算法相繼出現(xiàn)并得到實際應(yīng)用。例如，互聯(lián)網(wǎng) 上廣為采用的網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（network time protocol, ntp）在dcs局域網(wǎng)上已能提供±lms的對時 粘度（如ge的ics分散控制系統(tǒng)），而基丁 ieee 1588的標準粘確時間協(xié)議 （standard pr

31、ecision time protocol, ptp）能使實時控制以太網(wǎng)上的主、從時鐘進行亞微秒級同步。四、時鐘精度與soe設(shè)計雖然dcs的普通開關(guān)量掃描速率已達1ms,但為滿足soe分辨率wlms的要求，很長一段 時間內(nèi)，人們都一玄都遵循這樣的設(shè)計方法，即將所有soe點置于一個控制器z下，將事件觸 發(fā)開關(guān)雖信號以硬接線接入soe模件，英原因就在于不同控制器其時鐘存在著一定的誤差。關(guān) 于這一點，西門子在描述其txp系統(tǒng)的funb模件分散配置的工程實際悄況來看，由于時鐘不 能同步而無法做到1 ms soe分辯率，更有甚至因時鐘相差近白ms,造成soe事件記錄順序的 顛倒。那么，如何既能滿足工程對

32、于soe分散設(shè)計的要求（如設(shè)置了公用dcs后，機組soe與公 用系soe應(yīng)分開，或希望進入控制器的mft、ets的跳閘信號無需經(jīng)輸出再返至soe模件就 能用于soe等），乂不過分降低soe分辨率呢?通過對dcs產(chǎn)品的分析不難發(fā)現(xiàn)，通常采用的辦 法就是將控制器或soe模件的時鐘直接與外部gps時鐘倍號同步。例如，在abb symphony 中，soescrvcrnodc（一般設(shè)在公川dcs網(wǎng)上）的守時主模件（intkm01）接受irig-b時間編碼， 并將其產(chǎn)牛的rs-485時鐘同步信號鏈接到各控制器（hcu）的soe時間同步模件（lpd250a）,其 板載;硬件計時器時鐘可外接1ppm同步脈沖

33、，侮分鐘自動清零一次；再如，max 1000 +plus 的分散處理單元（dpu 4e）可與irig-b同步，使dpu的di點可同時用做soe,山于采用了 1ppm 或rs-485> irig-b硬接線時鐘“外同步”，避開了 dcs時鐘經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同步日前精度還較差的問題， 使各受控時鐘之間的偏差保持在較小的范圍內(nèi)，故soe點分散設(shè)計是可行的。由此可見，在工程設(shè)計中應(yīng)結(jié)介采用的dcs特點來確定soe的設(shè)計方案。不可將1ms的開 關(guān)量扌_1描速率或1ms的控制器（或soe模件）時鐘相對誤差等同于1ms的soe分辨率，從而簡單 地將soe點分散到系統(tǒng)各處。同時也應(yīng)看到，soe點“分散”同“集中”和

34、比，雖然分辨率有所降 低但只要時鐘相對誤差很?。ㄈ缗c1ms關(guān)一個數(shù)最級），還是完全能滿足電廠事故分析實際需要 的。五、結(jié)束語5目前火電廠各控制系統(tǒng)己不再是齊自獨立的信息孤島，大最的實時數(shù)據(jù)需在不同地方打 上時戳，然后送至sis、mis,用于各種應(yīng)用中。因此，在設(shè)計中應(yīng)仔細考慮各種系統(tǒng)的時鐘同 步方案和需達到的時鐘同步精度。5.2在dcs設(shè)計中不僅要注意了解系統(tǒng)主、從時鐘的絕對對時精度，更應(yīng)重視時鐘z間的相 對誤差。因為如耍將soe點分散設(shè)計的同時又不過分降低事件分辨率，英關(guān)鍵就在丁各時鐘的 偏羌應(yīng)盡可能小。5.3完全有理由相信，隨著網(wǎng)絡(luò)時鐘同步技術(shù)的不斷發(fā)展，通過網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)各時鐘進行高精 度的

35、同步將變得十分平常。今后電廠各系統(tǒng)的對時準確性將大大提高，像soe點分散設(shè)計這種 基于高精確度時鐘的應(yīng)用將會不斷岀現(xiàn)。gps同步時鐘在和利時dcs abb的dcs中的典型應(yīng)用上海銳呈的k00系列高精度gps同步時鐘將標準的時間信息通過rs-232接口向網(wǎng)絡(luò)時間 校時模塊提供時間信息和秒脈沖信號，該時間同步信號同步于世界時utc。ntp服務(wù)器軟 件使模塊成為標準ntp網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器，并能通過客戶端軟件同步網(wǎng)內(nèi)的windows9x/nt 工作站，而 windows 2000/xp/2003> linux、unix、sun solaris 等操作系統(tǒng)及 cisco 的路由器、交換機則可通過白帶的ntp/sntp客戶端軟件白動和網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器對時，從 而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)授時功能。系統(tǒng)rfl gps犬線、網(wǎng)絡(luò)同步時鐘（帶網(wǎng)絡(luò)時間校時模塊的gps同步時鐘）和客戶端軟件（人