华能宁夏大坝发电有限责任公司 宁夏回族自治区 751607
摘要：某ABB Symphony DCS系统的时钟原设计时未接入GPS信号，采用INTKM模件内部晶振保持时间，误差较大，给日常运行中如电网试验、事故追忆等数据分析带来不便。将INTKM模件要求IRIG-B码GPS信号，但该厂GPS时钟只能提供串口报文+PPM信号，本文采用将GPS串口报文信号接入PGP服务器，通过修改DCS网络上各节点的时钟同步级别，较好地解决了系统时钟同步的问题。
关键字：GPS校时 Symphony系统 SOE PPM
【Abstract】 The clock of a ABB Symphony DCS system was not designed to access GPS signals. The internal crystal holding time of INTKM module was used. The error is large， which caused inconvenience to data analysis such as grid test and accident recall. The GPS signal is connected to the PGP server， which can accept the GPS time signal of various formats. By modifying the clock synchronization level of each node on the DCS network， it is better to use the GPS signal to access the GPS signal to the signal format. To solve the problem of system clock synchronization.
1.前言
某电厂DCS采用的是北京ABB公司的Symphony系统，操作员站采用Power Generation Portal4.3(PGP4.3)系统，设有两台PGP服务器。受安装时条件限制，系统未接入GPS信号，系统SOE站采用INTKM模件内部晶振保持时间，并由其向整个系统的其它节点校时，误差较大，日常运行中DCS系统自身事故追忆、分析等数据时误差不明显，但与其它系统共同分析时，时间相差较大，给数据分析带来不便。为解决此问题，本文采用了将串口报文GPS信号接入PGP服务器对时的方法。
2.DCS系统结构
2.1 DCS系统结构如图1所示，图中Composer为工程师站，PGP Server ；HCU为过程控制单元。ABB Symphony系统采用INFI环传输信息，双环冗余结构，当一条环路断开时不会影响到系统的工作。现场采集来的信号经过HCU内部的端子单元进入子模件，再通过通讯方式传给主模件BRC300，在主模件内进行运算后，将一些需要上环的数据送上环路，再结合PGP CLIENT 的运行人员操作指令，输出最终的控制输出到输出子模件和端子单元。
原设计整个网络系统的时钟由HCU7柜内的INSOE01模件维持。SOE01是通过INTKM模件接收校时信号。INTKM模件用于向SOE模件和环路提供时间信息，以保证顺序事件记录系统与环路保持时间同步，是整个系统校时的主要模件。
2.2 INTKM的时钟信号有两个来源：1、接收IRIG-B格式的GPS校时信号，更新INTKM模件的内部时钟。2、在GPS信号未接入时，INTKM模块由其内部高精度石英晶振计时，使用此信息控制和更正其内部时钟。受DCS系统安装时的条件所限，系统未引入GPS信号，INTKM的时钟由其内部高精度石英晶振维持。
2.3 ABB Symphony系统的时钟同步级别共分为0-12级，同步级别较低的节点向级别较高的主节点校时。时钟同步级别设置原则为：INSOE接GPS信号时，级别最高为12级，PGP服务器为3级，INSOE未接入GPS信号时同步级别为11级。级别最高的为时钟主节点，时钟主节点需经常在线且精度最高。需要校时的时候，人工修改主节点时间，通过上述校时级别自动完成其它节点的校时。
图1：ABB Symphony 系统网络结构图
3.存在的问题及解决方案
3.1 通过上述分析可以知道，该DCS系统的校时需人工完成，精度差。要解决这个问题，需要将GPS信号引入DCS进行自动校时，以提高系统的校时精度。该厂邻机DCS配置了和利时公司FM197的 GPS对时装置，具备输出校时信号的条件，可以考虑将邻机GPS校时信号接入。
FM197 对时装置是硬件时钟对时设备， FM197 对时集线器的标准时钟可以通过外接 GPS或北斗标准时钟源产生。 FM197 对时集线器配置 RS485 串行通信接口，对外可输出多路RS485串口报文+PPM对时信号。
3.2 INTKM（参考资料①）只能接收SRS IRIG-B格式时钟信号。FM197 GPS对时装置无法输出该种格式信号，无法将GPS系统号引入INTKM。
故考虑另一种方案，将RS485信号引入PGP Server，并安装相关软件，由软件实现对PGP Server的校时，调整系统中的时钟同步级，将PGP Server调整为最高级别。这样可以实现对整个DCS系统的对时。
4具体步骤：
通过RS485转RS232设备将FM197对时信号接到PGP Server 1的Com 1端口上。
4.1调整PGP Server 1的对时级别为最高级12级，具体做法为：修改PGP Sever 1计算机注册表：POWERGENERATIONPORTALSETUP_REGISTRY_
POWERGENERATION PORTAL_INFINET INTERFACE_INTERFACE_1_COMMON，更改ACCURACY键值为12，将Server 1时钟同步级由3改至12，高于INTKM01默认值11级。
4.2重启PGP Server 1 的Power Generation Portal软件，依次对装有INTKM模件的HCU柜的NIS模件复位，使其时钟同步到PGP Server 1。
4.3在PGP Server 1上安装校时软件，实现对PGP Server 1计算机时间的自动校对， FM197的RS485时钟信号格式为：时间信息每 1 秒钟发送 1 次，共9个字节， 首尾分别是0xAA和0xBB， 中间依次是 年，月，日，时，分，秒，异或和，均为1字节十六进制表示，年为公元纪年后两位，例如:2007年7月13日12:49:30的报文为AA 07 07 0D 0C 31 14 xx BB。可以据此自编软件或采用第三方软件，我们使用了新华控制工程公司的校时接口软件XGPS Timer，该软件由XGPSTimer.exe(执行文件)，XGPSTimer.txt(使用说明文件)，XGPSTimer.cfg(配置文件) 三个文件组成。使用时根据不同的GPS装置对配置文件修改即可（参考资料②）：
4.4 查阅PGP Server 1和Server 2 日志文件，可以看到“Apmsrt-System Time was Changed. ICI-Timechange received from OS”，证明操作系统时间已被DCS系统接受并对ICI接口更新了时间。
5.结束语
该系统自2016年9月通过PGP Server 接入GPS信号后，经多次与相邻机组的GPS时间及故障录波器时钟比较，时钟信号准确可靠，解决了原DCS时钟信号偏差的问题，避免了时钟偏差给机组试验数据分析、事故原因分析等工作带来的误导。通过PGP Server 引入GPS串口报文+PPM信号这种方法，对其它同类系统接入串口报文时钟信号，有一定的借鉴意义。
参考文献：
[1]《ABB Sysphony系统硬件手册》北京ABB贝利工程公司
[2]《新华XDPS工程师用户手册》上海新华控制工程有限公司
论文作者:叶宝军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/4
标签：时钟论文; 信号论文; 系统论文; 报文论文; 节点论文; 时间论文; 级别论文; 《防护工程》2018年第22期论文;