使用 DCF77 时间接收器在 PCS 7 V5.x 中进行时间同步

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问题：
如何使用 DCF77 时间接收器在 PCS 7 V5.x 中组态时间同步？n

解答：
可作为一个 PCS 7 附加件从 SICLOCK 系统的产品系列中定购 DCF77。本文描述了使用 DCF77 时间接收器组态时间同步所需的步骤和必要的调整操作。n

目录：

1. 介绍
2. 夏令时/冬令时
2.1 自动变更
3. 步骤
3.1 关于 DCF77 业务的常规信息
3.2 在时间主站(OS 服务器)上安装 DCF77 业务。
3.3 时间主站(OS 服务器)上的 PG/PC 接口设置。
3.4 设置终端总线上 PC 的 DCF77 客户端工具
3.5 在硬件配置中组态 CP443-1 的时间同步。
3.6 PCS7：在硬件配置中组态 CPU 属性。
3.7 PCS7：调整 OS 主站项目中的时间同步

1. 介绍
PCS 7 中的时间同步意味着一个主动的时间主站使用当前时间同步系统总线上的所有 OS 和 AS。为了实现 PCS 7 系统的时间一致性，所有的 AS、OS 服务器和 OS 客户机都必须达到同步，以便可以在整个系统和终端总线上进行时间逻辑信号处理(存储、显示、冗余比较)。系统总线上的时间主站功能可以由 OS、AS 或外部实时发送器(例如 SICLOCK TM)承担。n

图 1： 使用 DCF77 进行时间同步概述n

2. 夏令时/冬令时
在 OS 中执行夏令时/冬令时切换。它独立于系统总线上对时间主站的选择。对于 PCS 7 系统，也必须在 AS 中修改当地的冬令时。n

2.1 自动变更
在 OS 计算机上，确保在“Date/Time properties”对话框中启用 NT 选项“Automatically adjust clock for daylight saving changes”。n

图 2：控制面板：日期/时间属性：n

3. 步骤

3.1 关于 DCF77 业务的常规信息n

DCF77 概述：

• DCF77：德国官方的时间信号发送器。n
• 地点：法兰克福附近的曼弗林根(主站)：n
• 发送功率：大约 28 kW：n
• 载波频率：非常稳定精确的 77.5 kHz，作为常用频率n
• 范围：大约 2,000 kmn
• 调制类型：AMn
• 编码：时长为 0.1 s 或 0.2 s 的秒脉冲(等同于 0 或 1)n
• 时间报文：58 秒脉冲长度且包括：
  时间
  日期
  3 个奇偶校验位
  夏令时/冬令时标识
  夏令时/冬令时以及闰秒的通知位。n
• 同步：第 59 个脉冲过后，传送的时间变为有效n
• 日期：两位数字；接收方必须知道当前的世纪。

工业环境下 DCF77 的特性。

应用于工业环境的组态与用于家用环境的组态通常在下列方面有所不同。n

• DCF 载波频率内存在或多或少普遍存在的大量强干扰n
• 通过建筑物、金属表面、加固水泥墙和其它电导体、地面物体产生的无线电波屏蔽产生的影响n
• 天线和被同步的控制器之间敷设了长距离的导线。n
• 增加了遭受雷击的风险。n
• 发生雷击时，天线电缆上的避雷器可带来传导影响。

下列对于 DCF 接收系统的要求源于这种环境：n

• 在接收地点，最小化与所需 DCF 信号的性能成比例的噪声功率n
• 在天线和墙壁或传导区域之间最少保持 0.5 米的距离，因为在该距离以下，指向墙壁方面的接收场强下降一个等级。n
• 防止天线和被同步的控制器之间的电缆带来的干扰影响，特别是重新敷设随电源电缆一起走向的电缆。n
• 可能的话将天线安装到一个建筑物内。n
• 尽可能使天线电缆远离避雷针，并与避雷针成直角敷设电缆。

为了使 DCF 天线(MLFB：2XV9450-1AR14)适合工业环境，必须满足下列属性：

• 为了将接收到的干扰降至最小，在实际的长波接收器前面配备一个具有陡下降沿的 2 维滤波器，从而使得接收器的带宽非常窄。接收器端需要将工作温度范围限制为 1 到 60 摄氏度。n
• 通过专用的塑料天线架确保符合 0.5 米的最小距离，由于可采用不同的安装方式并且独立于安装位置(倾斜墙、平屋顶或在天花板下)，因此可以保证根据发送器最佳地定位天线方向。除了钻 4 个孔用于安装设备之外，不需要其它操作。n
• 为了消除进入天线电缆的干扰信号(天线信号电平为毫伏或微伏)的情况，将长波接收器安装在天线中，使用它来传送天线接收到的信号，得以解调和增强的接收信号作为 20mA 线路能量信号传输到控制器。因此出现了有源天线，在铁氧体棒旁边有一个完整的长波接收器，而不仅是一个用于适配线路阻抗的晶体管。由于使用了具有 2 根绞线的屏蔽电缆，通过在长达几百米且干扰非常强烈的电缆路径上重新布线，因此不会发生任何干扰。通过电力线回路提供接收器的电源，电力线路上还传送解调后的 DCF 信号。n
• 在建筑物内，通常是在一个窗户附近沿着法兰克福(主站)的方向安装天线。此外，还要求找到一个干扰尽可能小或者仅仅偶尔存在干扰的地点。n
• 20 mA 电缆中传导的过电压，在一定程度上被有源天线输出端的一个浪涌抑制设备和控制器输入端的一个光隔离器所中和。

3.2 在时间主站(OS 服务器)上安装 DCF77 设备。n

图 3：DCF77 时间接收器n

要安装 DCF77 设备，请从安装盘上启动 SETUP.EXE。按照安装指导执行安装。完成安装后，DCF77 服务以一个符号形式出现在控制面板上。服务自动在系统启动时启动。
欲了解更多关于接收器安装和接收器优化配置方面的信息，请参考随产品一起提供的用户手册。n

图 4：设置 DCF77 服务的对话框。n

DCF77 设备的驱动程序位于软盘上。一个红色的 LED 之间安装在接收信号处。该 LED 将以 1 Hz 脉冲频率闪烁。安装时，同时还安装了一个服务工具。使用该工具，可以在时间主站上对接收信号进行视觉化控制。
首次使用产品时，建议将时间检查记录到事件日志中。一旦您确信 DCF77 接收器工作正常，便可以停用该配置。关于有效报文的文档已经实践证明是很有帮助的。n

图 5：DCF77 服务中事件日志的设置项n

3.3 时间主站(OS 服务器)上的 PG/PC 接口。n

图 6：设置 PG/PC 接口n

点击“diagnosis”并切换到“IE net diagnosis”选项卡上，选择“Correct time of day”。n

图 7：PG/PC 接口 – 诊断 CP1613n

一旦 CP1613 在“Timeslave”模式下被赋予一个有效时间，注解信息<synchron>将显示在“Time”域中。如果 CP1613 工作于“Time master”模式，可能发生时间被显示为<not synchron>的情形。在这种情况下，时间同步总会正常工作。n

3.4 设置终端总线上 PC 的 DCF77 客户端工具n

将工具 DCF77 安装到所有将要被同步的客户机上(位于工具集 CD PCS 7 上的 DCF77 目录下)。可以在控制面板上通过图标“services”手工启动“DCF77 time signal reception service”(这种情况下不需要重新启动 PC)。在端口下面，必须输入一个 OS 服务器作为时间主站，它将被系统总线或连接的时间接收器所同步。确保在两台计算机上设置了相同的时区。n

图 8：设置 DCF77 客户机的对话框。n

3.5 在硬件配置中组态 CP443-1 的时间同步。n

图 9：属性 CP 443-1 — 时间同步n

在“Time of Day synchronization”选项卡上选择选项“Activate SIMATIC time-of-day synchronization”。请注意，可以在选项卡“options”和“Activate time synchronization”上找到老 CP 443-1 的属性。
在这里，可以设置当 CP 从一个时钟发送器接收到 MMS 报文时是否进行转发。可以通过夹板(AS 的背板总线)或通过工业以太网接收报文。根据时间主站参照的对象，必须区分下列两种情形：n

• 报文可以来自子网(系统总线)并被转发到站点。在这种情况下，CPU 的时间同步必须被配置为从站(Slave)。n
• 报文可以来自站点并被转发到子网(系统总线)。在这种情况下，CPU 的时间同步必须被配置为一个主站或者一个不同的 CP 必须将报文转发到夹板。

如果您在站中操作多个 CP，应当根据时间主站考虑报文的流量，因为可以使用上述功能将报文从一个网转发到另一个网。在站中，只能有一个时间主站。如果在一个站中，存在多个 CP 并且均被连接在同一个网上，则只有一个可以转发报文。n

选项“Use display time”允许您控制在时间报文中是否应当考虑传输的更正因子(关于夏令时/冬令时调整或时区调整)。激活该选项时，CP 将更正因子包含在时间中。该调整需要被禁用，因为在 SIMATIC PCS 7 中 AS (CPU)上始终设置了冬季时间。n

3.6 PCS7：在硬件配置中设置 CPU 属性。

图 10：CPU 的属性 – 诊断/时钟

您可以定义 PLC 块时间是否同步其它时钟(能否进行设置取决于 CPU)。

• 作为从站：PLC 时间被其它块所同步
• 作为主站：PLC 时间作为主站同步其它块
• 无：不进行同步

3.7 PCS7：停止 OS 主站项目中的时间同步

图 11：WinCCExplorer – 时间同步

主站
表示相关的 OS 可以作为主站。只有总线上实际不存在其它主站时，它才成为主站。并没有设置为当 OS 连接了一个时间信号接收器时自动成为主站。

从站
表示相关的 OS 被用作从站。

使用时间接收工具
如果激活了该控制框，则连接的时间信号接收器的时间被用于时间接收服务。如果主动主站变为被动(例如因为故障)，则从内部停用时间接收服务。该选择框保持启用状态，以便当主站再次变为主动时，时间接收服务将自动被激活。如果时间信号接收器安装在 OS 上，则必须选中该复选框。这适用于作为主站和从站的操作。另一项要求是在控制面板中启用时间接收服务。

禁用时间同步
如果设置了该选项，则时间同步被临时禁用。所进行的配置保持不变。

逻辑设备
在该域中，可以选择执行时间同步的逻辑接口。对话框中的设置情况取决于所用的设备：

• 工业以太网设备：
  • CP1413：只能作为从站，同步间隔可调整。
  • CP1613：可作为主站/从站使用，同步间隔为 10 秒，不可变更。
• PROFIBUS 设备：
  • CP5412：可作为主站/从站使用，同步间隔可调整。
  • CP5613：同步间隔可调整。

检查应用程序“CCTMTimeSync.exe”是否被添加到了计算机的启动属性中。如果没有，请添加。

图 12：WinCCExplorer – 尝试列表

关于时间同步的更多信息位于条目号 1400148 下的组态手册“过程控制系统 PCS 7 WinCC 基本过程控制”的第 8 章，或者 SIMATIC PCS 7 自述文件以及条目号 8772079 下 SIMATIC PCS 7 组态手册的第 1.10 节中。