实现车间现场设备时间同步

实现车间现场设备时间同步

杨遵伟,邓琴,江铭

四川中烟什邡卷烟厂四川什邡 618400

[摘要] 随着工业化生产的不断推进，新型科学技术的不断应用，工业生产各个环节中的信息交流越来越密切，各个数据的时间对应关系必须精准。如果时间出现不同步，可能出现数据对应错乱、故障回溯偏差、排产时间异常甚至出现控制混乱导致安全事故。某卷烟厂设备机型较多，通过PLC、工控机对各个控制区域的设备进行控制，后期改造增加了数采系统，数据交换量发生的极大的变化。随着设备使用年限的增加，设备出现故障的频率越来越高，虽然工控机上有设备故障的报警记录，但由于PLC与工控机之间的时间不同步，导致发生设备故障的时候无法对应程序与人机界面报警记录的时间点，增加排故难度。同时数采系统采集的数据也可能会和现场生产时间点出现偏差，导致后期数据分析出现异常。本项目将通过使用时间同步技术将现场设备、工控机、数采设备等时间进行统一，并实时定期同步，保证数据时间的一致性，提升生产执行能力、减少故障排查时间、增强数据可靠性。

[关键词] 时间同步 网络 PLC

引言

车间现场设备众多，涉及到有时间要求的设备主要有PLC、PC677工控机、中控室上位机、现场LED显示屏以及数采系统。一个统一的时间基准对于分析数据、判断故障、准确排产有重要的意义。

一、问题现状

一直以来，车间现场设备的工业控制网络与外界网络处于隔离状态，时间系统为单机状态，当出现故障需要比对多处报警信息时会出现各个设备时间基准不一样，同时也和北京时间也有误差，会给故障判断带来极大不便；同时，各工艺段的时间基准不同也会对烟叶储存时间的判断带来偏差，极有可能引起质量事故，同时也降低了排产效率；数采系统和现场设备时间不同步，导致数采数据不准确。

二、改造目的：

将车间所有涉及时间要求的设备统一时间基准，从而减少数据的时间偏差、减少故障信息的筛选过程、提升排产效率。

三、改造方案

（一）建立NTP服务器

     时间服务器要求运行稳定、授时准确可靠。鉴于车间工控网络的特殊性，不能也不允许连接互联网获取最准确的时间，故仅选取一部运行稳定的服务器作为时间服务器。中控室作为车间集中控制岗位，对时间具有极高的敏感性，故选取其中一台上位机（IP地址为192.168.0.51）作为时间服务器，其时间基准通过操作人员每日核对北京时间，误差控制在5秒钟。时间系统网络拓扑示意图如图1。

图1

   建立时间服务器主要通过修改Windows注册表实现：

   （1）在注册表找到如下位置HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\W32Time\Config，找到AnnounceFlags 双击修改值为5保存；

   （2）在注册表找到如下位置HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\W32Time\TimeProviders\NtpServer，找到Enable并修改其值为1；

   （3）在系统服务中设置W32Time服务启动模式为自动，打开开始菜单输入CMD在命令行模式下输入：net stop w32time && net start w32time，重启一下win32time服务；

   （4）运行窗口中输入 netstat -an 来查看NTP默认端口UDP 123监听状态，看到 UDP 0.0.0.0:123 *:* 即可

（二）不同设备连接NTP服务器的方式

（1）其他上位机、PC677工控机及数采系统等windows操作系统的设备设置相似，需要在控制面板-日期和时间设置-Internet时间设置，勾选“与Internet时间服务器同步”，服务器填写192.168.0.51。由于时间同步周期需要设置为每小时同步一次，故需要修改同步周期：打开注册表编辑器，依次展开\HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\W32Time\TimeProviders\NtpClient，在右侧找到SpecialPollInterval,，双击打开后在“基数”处选择十进制，在“数值处”填入3600，单位为秒，完成后点击确定即实现各时间同步客户端一小时对时间同步一次。

（2）PLC设备需要在程序的硬件组态-CP网卡属性-时间同步标签设置，勾选“激活NTP时间同步”、“向站发送时间”，添加NTP服务器地址：192.168.0.51，设置更新时间间隔为3600秒。同时还需要设置CPU属性-诊断/时钟设置标签页中时钟栏，修改在PLC中同步类型为：作为从站。设置完成后编译硬件组态后下载到PLC重启即可。

四、效果验证

    通过建立车间时间同步系统，在对不同设备之间联合分析数据时，不需要计算设备之间的时间差，可直接比对分析，提升数据分析的准确性；在设备出现故障时，存在联动关系不同工艺段的设备的报警记录也不需要人为去除时间差异，减少故障分析时间；物料的存储、生产时间在整个车间保持一致，为排产提供更为可靠的时间依据。

参考文献

[1] 廖常初. 西门子工业通信网络组态编程与故障诊断[M].北京:机械工业出版社，2009.

[2] 王德吉. 西门子工业网络通信技术详解[M].北京:机械工业出版社，2009.

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