PCS7 V6.1下实现时间同步功能

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1. 简介
时间同步Time Synchronization功能，顾名思义即在整个系统的各个组件之间实现时间的统一。在PCS7系统中为什么要进行时间同步呢？我们知道，PCS7系统基于TIA的方式构建，整个系统包括许多不同的组件。有ET200远程站点、AS自动化系统、服务器（或冗余服务器对）、工程师站、客户机或上位MES系统等。所有的这些组件都拥有自己的时钟源，由于各个设备内部的时间晶振精度的差异、人为的原因等，系统中各个组件的本地时间往往是各不相同，各自为政。这样可能会导致：n

√ 各个组件在生成的信息时所基于的时间参考点各不相同；
√ 不能确认相应信息的准确时间；
√ 在OS上位机所能看到的来自不同组件的报警消息等没有相互的可比性；

例如，我们经常会碰到这样的问题，OS上位机上会看到一些时间标签为1994年的报警消息发生；或当前来的报警消息所显示的时间和本地计算机当前的时间相差8个小时；两个服务器上所看到的同一个变量的归档数据曲线不一致等。这些问题都是因为没有在系统中组态时间同步的功能所导致的。因此，时钟同步的功能对于PCS7的正常运行是非常重要的，PCS7系统中必须组态时钟同步的功能。n

时钟同步的机理采用网络广播的方式。在整个网络上，有主时钟Time Master和从时钟Time Slave两种角色。n

√ Time Master：主时钟，负责在整个网络上发布自己的时钟信号。一个网络上可以同时组态多个Time Master（参考如下注意事项中的内容），但实时运行时只有一个Time Master处于激活状态，其他Time Master为Time Master standby。
√ Time Slave：从时钟，被动接受网络上的时钟信号，同步本地的时钟源，一个网络上可以存在多个Time Slave。n

注：多个Time Master的情况下，只允许将运行WinCC项目的OS组态成Time Master（通常选择服务器作为Time Master）。

时间同步的方式也有多种，这里仅介绍PCS7系统下支持的方式：n

√ Simatic Mode方式：该方式为西门子系统时间同步的方式，仅西门子相关产品支持，本文档也仅讨论该方式下的组态步骤。
√ NTP方式：网络时间协议，大部分AS PN控制器和CP卡件均支持该方式。Windows操作系统也支持该方式，具体配置请查阅相关NTP信息。

有如下一个典型的PCS7系统，系统中各个组件均有自己的时钟源，而且每个时钟源的时间信号均带有时区信息。n

Pic1.典型网络结构及时区n

√ AS控制器时间为UTC时区；
√ IPC时间为本地时间，通过Date and time设置时区；
√ GPS系统所接受的时间为UTC时区；

在时间同步的过程中，Time Master在网络上发布的时间同步信号均为UTC时区。Time Slave接受到时间信号后，会根据本地时区设置自动调整接受到的时间信号，来同步本地时钟。此外，通过WinCC下Computer属性设置中的Parameters选项卡，还可以设置WinCC显示的时间。n

2. 方案及组态步骤
在PCS7系统中组态时间同步功能时，根据设置的Time Master的不同，有如下三种方案：n

√ AS作为Time Master，此时只允许同一个网络下，其中一个AS控制器作为Time Master；
√ OS作为Time Master，此时允许同一个网络下，多个OS组态为Time Master；
√ GPS中央时钟设备，例如，西门子的SICLOCK系列中央时钟设备，通过加装GPS天线可以接受GPS时间信号；

本文将基于上述方案的前两种方案，进行组态的介绍，第三种方案的组态过程类似。示例项目网络结构如下所示，其中包含一个冗余AS，一个Server和一个Client。n

Pic2.示例程序网络结构n

2.1 AS作为Time Master的组态过程n

2.1.1创建一个新项目
运行SIMATIC MANAGER 并创建一个新的项目，按照上述结构加入相应的AS站、Server和Client，并进行相应的硬件组态；n

2.1.2 设置AS站的时钟同步功能n

√ 双击打开CPU属性对话框，切换到Diagnostics/Clock选项卡，按下表设置Clock组中相关属性。

Pic3. CPU属性Diagnostics/Clock设置n

√ 双击CP443-1以太网卡，切换到Time-of-Day Synchronization选项卡，激活时钟同步功能Activate Simatic Time-of-day Synchronization；

Pic4.CP443-1时钟同步设置n

注：两个机架上的CP443-1的属性需要分别进行设置；n

2.1.3设置OS的时钟同步功能n

√ 双击打开OS的硬件组态，双击CP1613卡打开属性设置对话框，切换至Options选项卡，激活Time of day功能；

Pic5. 激活CP1613时钟同步功能n

注：如果未使用CP1613卡，则该步可以省略，IE General无需设置该选项。n

√ 将硬件组态下载到相应的OS上，通过Start ® SIMATIC ® SIMATIC NET ® Configuration console打开配置平台，切换至CP1613下的Time of day，检查同步功能是否激活；

Pic6. 检查CP1613的同步功能激活n

√ 使用WinCC Explorer打开Server的OS项目，双击左侧的Time Synchronization选项，激活Synchronization via system bus，进行如下设置。

Pic7.设置OS服务器时间同步属性n

√ 使用WinCC Explorer打开Client的OS项目，双击左侧的Time Synchronization选项，激活Synchronization via terminal bus，进行如下设置。

Pic8.设置OS Client时间同步属性n

2.1.4检验时钟同步功能
下载AS硬件组态及程序，激活OS服务器和客户机，检验时间同步功能。n

注：AS中为UTC时区，因此使用PCS7的Simatic Manager对AS进行时间设定时，需要将其时间设置为UTC时区所对应的时间，非本地时间。n

2.2 OS作为Time Master的组态过程n

2.2.1创建一个新项目n

2.2.2 设置AS站的时钟同步功能n

√ 双击打开CPU属性对话框，切换到Diagnostics/Clock选项卡，按下表设置Clock组中相关属性。

Pic9. CPU属性Diagnostics/Clock设置n

√ 双击CP443-1以太网卡，切换到Time-of-Day Synchronization选项卡，激活时钟同步功能Activate Simatic Time-of-day Synchronization，设置同上Pic4所示。

2.2.3设置OS的时钟同步功能n

√ 双击打开OS的硬件组态，双击CP1613卡打开属性设置对话框，切换至Options选项卡，激活Time of day功能，设置同上Pic5所示。

注：如果未使用CP1613卡，则该步可以省略，IE General无需设置该选项。n

√ 将硬件组态下载到相应的OS上，通过Start ® SIMATIC ® SIMATIC NET ® Configuration console打开配置平台，切换至CP1613下的Time of day，检查同步功能是否激活，同上Pic6所示；
√ 使用WinCC Explorer打开Server的OS项目，双击左侧的Time Synchronization选项，激活Synchronization via system bus，进行如下设置。

Pic10.设置OS服务器时间同步属性n

注：此处允许多个OS项目设置为Master，即上述中多Time Master的情况。n

√ 使用WinCC Explorer打开Client的OS项目，双击左侧的Time Synchronization选项，激活Synchronization via terminal bus，设置同上Pic8所示。

2.2.4检验时钟同步功能
下载AS硬件组态及程序，激活OS服务器和客户机，检验时间同步功能。n

注：在修改OS服务器Time Master的时钟信号时，其时间跳跃不能大于5秒，否则系统将弹出如下报警消息，Time Master永久切换为Time Slave。

3. 总结
时钟同步是PCS7下非常重要，也是非常有用的功能，上述中仅仅介绍了时钟同步基于Simatic Mode方式的组态过程。更多关于时钟同步的信息请参考如下连接中的内容。

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由于NTP为标准的网络时间协议，因此这里将不进行特别的介绍。

关键词
时间同步，时间间隔，主时钟，从时钟