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GB／T 38844-2020 智能工厂 工业自动化系统时钟同步、管理与测量通用规范

4.2.2企业层时钟同步

图2智能工厂时钟同步组网图

时间服务器接收时钟同步信号，通过时间服务器将时钟同步信号输出给企业层的ERP系统 CMMS、SCM系统、CRM系统，接收端时钟同步方式可以为NTP/SNTP.见图3

4.2.3管理层时钟同步

JR/T 0146.2-2016 证券期货业信息系统审计指南 第2部分：期货交易所图3企业层时钟同步拓扑图

时间服务器接收时钟同步信号作为主时钟，将时钟同步信号输出给管理层的MES、第三方客户端、 手持工具、通用OPC客户端、设备、客户端和服务器；接收端的时钟同步方式可选的为PTP、B码、NTF 或SNTP.见图4

4.2.4控制层时钟同步

图4管理层时钟同步拓扑图

控制层网络接收时钟同步信号作为主时钟 将信号输出给PLC系统、SCADA系统、从时钟、操作 员站、工程师站、维修站；从时钟可以将时钟同步信号输出给操作员站、通信服务器、维修站和工程师站； 接收端的时钟同步方式可选的为PTP、NTP或SNTP，见图5

4.2.5设备层时钟同步

图5控制层时钟同步拓扑图

控制层网络作为主时钟将时钟同步信号通过有线方式输出给从时钟、I/O子系统，或者通过无线方 式输出给从时钟；从时钟可以再将时钟同步信号输出给1/O子系统，或者直接输出给设备；二级I/O子 系统可以再将时钟同步信号输出给设备；从时钟通信设备可以将时钟同步信号输出给设备；接收端的时 钟同步方式可选的为PTP、B码、NTP或SNTP，见图6

5. 1 时钟同步系统

GB/T38844—2020

图6设备层时钟同步拓扑图

存在多个装置之间协同工作的工业自动化系统应建立时钟同步系统，面向工业自动化应用的时钟 司步系统由主时钟、从时钟、时钟同步协议、物理传输介质以及被同步的终端装置组成，通过接收外部时 间基准信号，基于物理传输介质和时钟同步协议实现系统所有设备时钟同步，输出各种时钟同步信号满 足自动化系统应用对时钟同步的需求

面可业自动化应用的的 部时钟基准，并根据设定的策略选择有效的时 同基准信号，时间基准优先级依次为原子钟、 北斗卫星、GPS卫星

5.2.1.2 原子镇

采用原子钟，原子钟、原子钟、氢原子钟，守时

5.2.1.3北斗卫星

以采用北斗卫星定位系统，授时误差为20ns，守

5 214GPS 卫星

以采用GPS全球定位系统，授时误差为20ns.守

5.2.2时钟同步协议

GB/T38844—2020

2.2.2网络时间协议（NTP)/简单网络时间协议

钟对时同步误差为毫秒级

5.2.2.3精密时间协议（PTP）

时钟对时同步误差为微秒级。

5.2.2.51PPS + TOD

1PPS+TOD时钟对时同步误差为200ns。

5.2.3.2脉冲信号

GB/T38844—2020

使用光纤传导时，亮对应高电平，火对应低电平，由火转亮的跳变对应准时沿。光纤参数如下： 秒准时沿：上升沿，上升时间≤100ns； 上升沿的时间误差：优于1 uS。

5.2.3.4串行口时间报文

5.2.3.4.1串行口参数

8位，停止位1位，偶校验

5.2.3.4.2串行口时间报文格式

报文发送时刻，每秒输出1顿。顿头为#，与秒脉冲(1PPS)的前沿对齐，偏差小于5ms

5.2.3.4.3串行口接口

5.2.3.5网络时间同步

5.2.3.5.1 NTP/SNTF

VIP/S 指标如下 工作模式：客户端/服务器； b 网络接口：电缆接口或光缆接口； 支持以下协议： ·网络时间协议NTP； ·简单网络时间协议SNTP； d）时钟处于跟踪锁定状态时，其时间误差应满足，局域网时优于10ms，广域网时优于500ms .2.3.5.2PTP

5.2.3.5.2PTE

PTP性能和协议应符合GB/T25931

5.2.3.6时间同步信号、接口类型与时间同步误差的对照

为保证时间同步的误差 系统可接表1选用不同信号接口。时 误差要求优于1us时.传输电

表1时间同步信号、接口类型与时间同步误差的对照

5.3.1脉冲时间信号

脉冲信号1PPS、1PPM或可编 出方式有TTL电平、RS232、RS485和光纤等 常用接口，应具有脉冲宽度、上升沿时间及时间精 确度等技术指标

5.3.3串行时间信号

串行时间编码应符合NMEA标准的规定，其含有时间等信息，其输出方式有RS232、RS485和光

纤等常用接口，具有时间编码一致性及时间精确度等技术指标

5.3.4网络时间信号

GB/T38844—2020

网络时间编码应符合NTP/SNTP以及1EEE1588V2等网络时间协议，其输出方式有电以太网和 光纤以太网两种接口模式，具有时间编码一致性及时间精确度等技术指标

面向工业自动化应用的时钟同步系统应符合所应用行业的环境标准要求，在所应用行业无明确标 准要求的.宜满足GB/T17626中相关电磁兼容试验要求

存储温度：一50℃～85℃。 运行温度：0℃～50℃（室内）。 相对湿度：<95%（不结露）。 大气压力：86kPa~106kPa。 运行环境：无腐蚀性气体及导电尘埃，无严重毒菌，无剧烈振动源

输入电压：双路AC220V供电，内部采用DC12V供电，内部电源持续供电6h。 交流频率：50Hz±5Hz。 直流文波<10%。 功耗<20W。 防护：防浪涌、输人滤波

输人电压：双路AC220V供电，内部采用DC12V供电，内部电源持续供电6h。 交流频率：50Hz±5Hz。 直流文波<10%。 功耗<20W。 防护：防浪涌、输入滤波

电磁兼容指标如下： a）绝缘性能 应符合GB/T13729—2019中5.6的规定。 b 静电放电抗扰度 装置应能承受GB/T17626.2一2018中规定的严酷等级为Ⅲ级或IV级静电放电试验，在技术 规范内性能正常。 射频电磁场辐射抗扰度 装置应能承受GB/T17626.3一2016中规定的严酷等级为Ⅲ级或IV级射频电磁场辐射试验， 在技术规范内性能正常。 d）电快速瞬变脉冲群抗扰度 装置应能承受GB/T17626.4一2018中规定的严酷等级为Ⅲ级或IV级电快速瞬变脉冲试验， 在技术规范内性能正常。 e 浪涌（冲击）抗扰扰度 装置应能承受GB/T17626.5一2019中规定的试验等级为Ⅲ级或IV级浪涌（冲击）试验，在技 术规范内性能正常。 f）工频磁场抗扰度

绝缘性能 应符合GB/T13729—2019中5.6的规定。 静电放电抗扰度 装置应能承受GB/T17626.2一2018中规定的严酷等级为Ⅲ级或IV级静电放电试验，在技术 规范内性能正常。 射频电磁场辐射抗扰度 装置应能承受GB/T17626.3一2016中规定的严酷等级为Ⅲ级或IV级射频电磁场辐射试验 在技术规范内性能正常。 d） 电快速瞬变脉冲群抗扰度 装置应能承受GB/T17626.4一2018中规定的严酷等级为Ⅲ级或IV级电快速瞬变脉冲试验， 在技术规范内性能正常。 e 浪涌（冲击）抗扰扰度 装置应能承受GB/T17626.5一2019中规定的试验等级为Ⅲ级或IV级浪涌（冲击）试验，在技 术规范内性能正常。 工断磁场抗扰度

装置应能承受GB/T17626.8一2006中规定的试验等级为Ⅲ级或IV级工频磁场试验，在技术 规范内性能正常。 g 脉冲磁场抗扰度 装置应能承受GB/T17626.9一2011中规定的试验等级为Ⅲ级或IV级脉冲磁场试验，在技术 规范内性能正常。 h 阻尼振荡磁场抗扰度 装置应能承受GB/T17626.10一2017中规定的试验等级为Ⅲ级或IV级阻尼振荡磁场试验，在 技术规范内性能正常

面向工业自动化应用的时钟同步系统应支持时钟管理功能，以对系统的同步状态、告警、故障、精确 度等进行管理

面向工业自动化应用的时钟同步系统满足管理要求如下： a）系统所有设备，包括主时钟、从时钟、时钟同步设备、被授时设备应能报告时间同步系统的工作 状态，报告方式可以为指示灯、显示屏或采用网络通信消息； 系统所有设备，包括主时钟、从时钟、时钟同步设备、被授时设备在时钟同步故障时，应能够报 告故障状态，报告方式可以为指示灯、显示屏或采用网络通信消息； 系统宜提供时钟同步管理工具对系统中所有设备的时钟同步状态、故障以及精确度等其他需 要的信息进行统一可视化管理； d） 系统宜提供时钟同步管理工具对系统中设备、协议等参数进行配置

6.3主时钟、从时钟直检状态信息

6.4时钟同步设备、被授时设备的时间同步监

6.4.1时钟同步监测模块

时间同步设备中应采用独立的时间同步监测模块用于监测时间同步设备及被授时设备的时间同

6.4.2对时偏差监测方式

可以通过NTP方式实现对时间同步设备及被授时设备偏差的监测，采用客户端（管理端）和服务

GB/T388442020

器（被监测端）向答方 采用时钟装置作为监 则的管理端，监测从时钟和其他 级授时设 为毫秒级别

6.4.2.2主备时钟监测方式

主备时钟监测功能互为备用，并同时接人到网络中，主时钟作为授时源为设备提供时间同步信号， 由备时钟监测模块负责被授时设备时间同步监测，对设备时间同步监测的结果进行统一分析处理。当 备时钟的监测模块发生故障时，主时钟的监测模块负责被授时设备时间同步监测

6.4.2.3时间精确度监测

备时钟监测模块采用NTP方式接照设定的轮询周期定期轮询主时钟、从时钟及被授时设备自 偏差，当轮询到某装置一次监测值越限时，应以1s/次的周期连续监测5次，并对5次的结果去 后取其平均值作为此次监测的结果，若平均值越限则产生越限告警信息

6.4.2.4告警信息上送

当时间同步设备监测模块发现被监测设备时间同步异常时应产生告警，并将告警信息上送给监控 系统。若监测过程中没有发现对时异常的设备，则按照设定的周期定时发送时钟设备时间同步监测工 状态正常和所有被监测装置时间偏差监测正常两个信号至监控系统，表示时钟同步设备和被授时设 备时间同步状态正常。 时间同步装置监测模块应将时钟装置的自检信息及设备的监测信息通过规约上送至监控系统，

6.4.3从时钟监测方式

从时钟监测模块用于监测各个部分被授时设备，从时钟接入到网络，采用NTP轮询方式，按照设 定的轮询周期定期轮询部分的授时设备的对时偏差，当轮询到某装置一次监测值越限时，应以1s/次的 周期连续监测5次，并对5次的结果去掉极值后取平均值作为此次监测的结果，若平均值越限则产生越 限告警信息。 或者从时钟采用GOOSE协议实现时钟同步管理，从时钟通过GOOSE方式来实现对设备的对时 偏差的监测。

6.4.3.2告警信息上送

首从时钟发现被监测设备对时偏差超过设定的告警门限值时应产生告警，并将监测信息上送 里端。从时钟应将装置的自检信息及对被授时设备的监测信息通过规约上送至上级管理端。

6.4.4报告方式、配置

6.4.4.1LED指示灯、显示屏和网络通信

面向工业自动化应用的时钟同步系统应提供时钟测量接口，对系统时钟同步的状态、精确度、守时 能力进行测量。

面向工业自动化应用的时钟同步系统应基于标准时钟源和测量仪器对系统中设备提供的时钟测量 接口进行测量

Z.2.2 标准时间源

标准时间源满足要求如下： a）需经国家授权机构量值传递并标定误差：

7.3.1输出信号测量

时钟同步系统中的时钟同步装工 日求步，对时钟步装 其是否满足技术要求。输出信号测量方法见图7

7.3.2对时精确度测量

GB/T38844—2020

图7输出信号测量方法

对时精确度测量的目的是测量被测设备的对时精确度 测量方法：将被测设备（DUT)的时间输出信号、外部时间基准信号接人时间测试仪，通过比对被测 设备（DUT)的时间输出信号与外部时间基准信号的误差进行检测（见图8）。 测试内容：时间输出信号与外部时间基准信号的误差

7.3.3守时特性测量

图8对时精确度测量方法

守时特性检测的目的是测量时间源去失后的时间工作能力 测量方法：将被测设备（DUT)的时间输出信号接入时间测试仪，等待2h后切断其外部时间基 行信号的连续性测试，连续性测试时间建议应至少24h（见图9）。 测量内容：连续测量时间信号的精确度，统计有无信号跳变、丢失等现象

7.3.4传输时延补偿测量

图9守时特性测量方法

时钟同步装置信号传输距离在实际应用中长短不一致NY/T 2704-2015 机械化起垄全铺膜作业技术规范，时钟同步装置具有输出信道时延补偿功 量的目的是验证补偿值的正确性， 测量方法：将被测设备（DUT)的时间输出信号接入时间测试仪，通过比对时延补偿设定值与

测量值之间的时间偏差进行检测（见图10） 测量内容：测量实际值与设定值之间的时延补偿偏差

图10传输时延补偿测量方法

时间稳定性检测的目的是测量设备是否具备长时间运行的能力。 测量方法：将被测设备（DUT)的时间输出信号接人时间测试仪，等运行稳定后进行信号的连续性 测试，连续性测试的时间建议应至少24h（见图11）。 测量内容：检测时间信号的精确度，统计有无信号跳变、丢失等现象

时间稳定性检测的目的是测量设备是否具备长时间运行的能力。 测量方法：将被测设备（DUT的时间输出信号接人时间测试仪，等运行稳定后进行信号的连续 ，连续性测试的时间建议应至少24h（见图11）。 测量内容：检测时间信号的精确度，统计有无信号跳变、丢失等现象

图11稳定性测量方法

GBZ 17624.4-2019 电磁兼容 综述 2kHz内限制设备工频谐波电流传导发射的历史依据GB/T38844—2020