Service & Support. Wie kann die Uhrzeitsynchronisation über das NTP-Verfahren (ohne SICLOCK) für kleine PCS 7-Anlagen konfiguriert werden?

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1 Deckblatt Wie kann die Uhrzeitsynchronisation über das NTP-Verfahren (ohne SICLOCK) für kleine PCS 7-Anlagen konfiguriert werden? SIMATIC PCS 7 FAQ März 2013 Service & Support Answers for industry.

2 Fragestellung Dieser Beitrag stammt aus dem Siemens Industry Online Support. Es gelten die dort genannten Nutzungsbedingungen ( Durch den folgenden Link gelangen Sie direkt zur Downloadseite dieses Dokuments. Vorsicht Die in diesem Beitrag beschriebenen Funktionen und Lösungen beschränken sich überwiegend auf die Realisierung der Automatisierungsaufgabe. Bitte beachten Sie darüber hinaus, dass bei Vernetzung Ihrer Anlage mit anderen Anlagenteilen, dem Unternehmensnetz oder dem Internet entsprechende Schutzmaßnahmen im Rahmen von Industrial Security zu ergreifen sind. Weitere Informationen dazu finden Sie unter der Beitrags-ID Frage Wie kann die Uhrzeitsynchronisation über das NTP-Verfahren (ohne SICLOCK) für kleine PCS 7-Anlagen konfiguriert werden? Antwort Für die Uhrzeitsynchronisation einer PCS 7-Anlage sollte stets eine Anlagen- Zentraluhr eingesetzt werden (beschrieben im Handbuch SIMATIC Prozessleitsystem PCS 7 Uhrzeitsynchronisation (V8.0) ). Eine kleine PCS 7-Anlage (z. B. Testanlage) kann prinzipiell auch mit Betriebssystemmitteln synchronisiert werden. Folgen Sie hierfür der nachfolgenden Anleitung. 2 V 1.2, Beitrags-ID:

3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Uhrzeitsynchronisation über das NTP-Verfahren Generelle Konfiguration Konfiguration des NTP-Servers (Rechner 1a) Konfiguration eines redundanten NTP-Servers (Rechner 1b) Konfiguration des NTP Clients Zurücksetzen des W32time-Dienstes Konfiguration eines AS für NTP-Verfahren Konfiguration von IE-Switches Diagnose Prüfen der Uhrzeitsynchronisation NCM S7-Diagnose Weitere Informationen V 1.2, Beitrags-ID:

4 1 Einleitung 1 Einleitung In diesem Dokument finden Sie eine Anleitung zur Uhrzeitsynchronisation in kleinen PCS 7-Anlagen ohne externen Zeitempfänger (z.b. DCF77 > SICLOCK) und ohne Domain Controller (DC). Ausführliche Informationen zum Thema "Uhrzeitsynchronisation" finden Sie in den folgenden Dokumenten: SIMATIC Prozessleitsystem PCS 7 Uhrzeitsynchronisation (V8.0) SIMATIC Prozessleitsystem PCS 7 PCS 7-Liesmich V8.0 incl. Update 1 Die in diesem Beitrag beschriebenen Vorgehensweisen und Abbildungen wurden auf Basis von Windows 7 / Windows Server 2008 R2 erstellt, sind aber prinzipiell auf Windows XP SP3 / Windows Server 2003 (R2) übertragbar. 4 V 1.2, Beitrags-ID:

5 2 Uhrzeitsynchronisation über das NTP-Verfahren 2 Uhrzeitsynchronisation über das NTP- Verfahren Alle PC-Stationen einer PCS 7-Anlage können über das NTP-Verfahren synchronisiert werden. Beim NTP-Verfahren holen sich die Netzwerkkomponenten die Zeit zyklisch und aktiv von einem NTP-Server. In Anlagen ohne Anlagenzentraluhr empfiehlt es sich, ein redundantes OS- Serverpaar (in diesem Beispiel Rechner 1a und red. Rechner 1b) einzusetzen. Um einen NTP-Server zu konfigurieren, nehmen Sie die Einstellungen über Gruppenrichtlinien (Group Policy Objects - GPOs) und WinCC "Time Synchronization" an der entsprechenden PC-Station vor. Bei Ausfall des NTP-Servers, der auf einem nicht redundanten Rechner konfiguriert ist, muss eine projektspezifische Lösung ausgearbeitet werden (z. B. Synchronisation über das Internet oder einen anderen NTP-Server). 2.1 Generelle Konfiguration Der Dienst "Windows Time (Dienstname "W32Time") muss gestartet sein. Der Starttyp des Dienstes muss "Automatisch sein. Erstellen Sie in der Windows Firewall eine eingehende Regel, die Verbindungen für den UDP Port "123" zulässt. 2.2 Konfiguration des NTP-Servers (Rechner 1a) Um eine PC-Station (Rechner 1a) als NTP-Server zu konfigurieren und somit andere PC-Stationen mit diesem zu synchronisieren, gehen Sie folgendermaßen vor: 1. Melden Sie sich mit einem Nutzer mit administrativen Rechten an. 2. Öffnen Sie die Windows-Kommandozeile indem Sie auf Start > Ausführen klicken, oder die Tastenkombination Windowstaste + R verwenden. 3. Tragen Sie ins Eingabefeld "Öffnen" den Befehl "gpedit.msc" ein. 4. Selektieren Sie in der Baumansicht den Ordner "Richtlinien für Lokaler Computer > Computerkonfiguration > Administrative Vorlagen > System > Windows-Zeitdienst". Bei Windows XP: "Richtlinien für Lokaler Computer > Computerkonfiguration > Administrative Vorlagen > System > Windows Time Service". 5. Doppelklicken Sie im Detailfenster auf das Objekt "Globale Konfigurationseinstellungen ". Der Dialog "Globale Konfigurationseinstellungen" wird geöffnet. V 1.2, Beitrags-ID:

6 2 Uhrzeitsynchronisation über das NTP-Verfahren 6. Aktivieren Sie die Option "Aktiviert". 7. Nehmen Sie die folgenden Einstellungen vor: Feld Wert FrequencyCorrectRate 3 HoldPeriod 4 LargePhaseOffset MaxAllowedPhaseOffset 3 MaxNegPhaseCorrection (max.-wert) (*) MaxPosPhaseCorrection (max.-wert) (*) PhaseCorrectRate 2 PollAdjustFactor 5 SpikeWatchPeriod 60 UpdateInterval 60 AnnounceFlags 5 EventLogFlags 2 LocalClockDispersion 10 MaxPollInterval 10 MinPollInterval 10 (*) Unter Windows XP und 2003 können Sie den Wert 0 eingeben. Wenn Sie nun die untere Pfeiltaste betätigen, wird automatisch der Maximalwert eingestellt. 6 V 1.2, Beitrags-ID:

7 2 Uhrzeitsynchronisation über das NTP-Verfahren 8. Alle weiteren Werte belassen Sie auf der Standardeinstellung. 9. Klicken Sie auf die Schaltfläche "OK". 10. Selektieren Sie in der Baumansicht des Editors "Editor für globale Gruppenrichtlinien" den Ordner "Richtlinien für Lokaler Computer > Computerkonfiguration > Administrative Vorlagen > System > Windows-Zeitdienst > Zeitanbieter". Im Detailfenster werden die dazugehörigen Objekte angezeigt. Bei Windows XP: "Richtlinien für Lokaler Computer > Computerkonfiguration > Administrative Vorlagen > System > Windows Time Service". 11. Nehmen Sie die folgenden Einstellungen vor: Objekt Windows-NTP Client aktivieren Bei Windows XP: Enable Windows NTP Client Windows-NTP Client konfigurieren Bei Windows XP: Configure Windows NTP Client Windows-NTP-Server aktivieren Bei Windows XP: Enable Windows NTP Server Einstellung Doppelklicken Sie das Objekt und aktivieren Sie die Option "Deaktiviert". Doppelklicken Sie das Objekt und aktivieren Sie die Option "Deaktiviert" Doppelklicken Sie das Objekt und aktivieren Sie die Option "Aktiviert" 12. Starten Sie die Windows Eingabeaufforderung als Administrator. Klicken Sie hierzu in der Taskleiste auf Start und geben im Feld Programme/Dateien durchsuchen und tragen cmd ein. Das Suchergebnis zeigt nun das Programm cmd.exe. Starten Sie das Programm mit Rechtsklick > Als Administrator ausführen. V 1.2, Beitrags-ID:

8 2 Uhrzeitsynchronisation über das NTP-Verfahren 13. Geben Sie in der Windows Eingabeaufforderung die folgenden Befehle ein (ersetzen Sie "IP-Adresse Server1" und "IP-Adresse Server2" durch die IP Adressen der beiden Server): w32tm /config /manualpeerlist:"<ip-adresse Server1>,0x1 <IP-Adresse Server2>,0x1 /syncfromflags:manual /reliable:yes /update Nach Änderungen des NTP-Dienstes (W32time ist der Dienst, W32tm die Applikation zum Dienst) muss dieser neu gestartet werden. Dies erreichen Sie durch einen Neustart des Rechners. Alternativ können Sie folgende Befehle in der Eingabeaufforderung ausführen: gpupdate /force w32tm /config /update w32tm /resync Zum Stoppen und Starten des Dienstes: net stop w32time net start w32time 2.3 Konfiguration eines redundanten NTP-Servers (Rechner 1b) Um eine PC-Station (Rechner 1b) als einen redundanten NTP-Server zu konfigurieren, gehen Sie folgendermaßen vor: 1. Führen Sie die im Kapitel "Konfiguration des NTP-Servers (Rechner 1a)" beschriebenen Schritte 1 bis 6 aus. 2. Nehmen Sie die folgenden Einstellungen im Dialog "Globale Konfigurationseinstellungen" vor: Feld Wert FrequencyCorrectRate 3 HoldPeriod 4 LargePhaseOffset MaxAllowedPhaseOffset 3 MaxNegPhaseCorrection (max.-wert) MaxPosPhaseCorrection (max.-wert) PhaseCorrectRate 2 PollAdjustFactor 5 SpikeWatchPeriod 60 UpdateInterval 60 AnnounceFlags 10 EventLogFlags 2 LocalClockDispersion 10 MaxPollInterval 10 MinPollInterval Alle weiteren Werte belassen Sie auf der Standardeinstellung. 8 V 1.2, Beitrags-ID:

9 2 Uhrzeitsynchronisation über das NTP-Verfahren 4. Klicken Sie auf die Schaltfläche "OK". 5. Selektieren Sie in der Baumansicht des Editors "Editor für globale Gruppenrichtlinien" den Ordner "Richtlinien für Lokaler Computer > Computerkonfiguration > Administrative Vorlagen > System > Windows Time Service > Time Providers". Im Detailfenster werden die dazugehörigen Objekte angezeigt. 6. Nehmen Sie die folgenden Einstellungen vor: Objekt Windows-NTP Client aktivieren Windows-NTP Client konfigurieren Windows-NTP-Server aktivieren Einstellung Doppelklicken Sie das Objekt und aktivieren Sie die Option "Aktiviert". Doppelklicken Sie das Objekt und aktivieren Sie die Option "Aktiviert" Doppelklicken Sie das Objekt und aktivieren Sie die Option "Aktiviert" 7. Starten Sie die Windows Eingabeaufforderung als Administrator. Klicken Sie hierzu in der Taskleiste auf Start und geben im Feld Programme/Dateien durchsuchen und tragen cmd ein.. Das Suchergebnis zeigt nun das Programm cmd.exe. Starten Sie das Programm mit Rechtsklick > Als Administrator ausführen. 8. Geben Sie in der Windows Eingabeaufforderung die folgenden Befehle ein (ersetzen Sie "IP-Adresse Server1" und "IP-Adresse Server2" durch die IP Adressen der beiden Server): w32tm /config /manualpeerlist:"<ip-adresse Server1>,0x1 <IP-Adresse Server2>,0x1 /syncfromflags:manual /reliable:yes /update 9. Nach Änderung des NTP-Dienstes (W32time ist der Dienst, W32tm die Applikation zum Dienst) muss dieser neu gestartet werden. Dies erreichen Sie durch einen Neustart des Rechners. Alternativ können Sie folgende Befehle in der Eingabeaufforderung ausführen: gpupdate /force w32tm /config /update w32tm /resync Zum Stoppen und Starten des Dienstes: net stop w32time net start w32time V 1.2, Beitrags-ID:

10 2 Uhrzeitsynchronisation über das NTP-Verfahren 2.4 Konfiguration des NTP Clients Um Ihren lokalen Rechner als NTP Clients zu konfigurieren, gehen Sie folgendermaßen vor: 1. Melden Sie sich mit einem Nutzer mit administrativen Rechten an. 2. Geben Sie in die Windows-Kommandozeile den Befehl "gpedit.msc" ein. 3. Markieren Sie in der Baumansicht des Editors den Ordner "Richtlinien für Lokaler Computer > Computerkonfiguration > Administrative Vorlagen > System > Windows-Zeitdienst > Zeitanbieter". 4. Doppelklicken Sie im Detailfenster des Editors auf das Objekt "Windows-NTP- Client aktivieren". 5. Aktivieren Sie die Option "Aktiviert". 6. Klicken Sie auf die Schaltfläche "OK". 7. Doppelklicken Sie im Detailfenster des auf das Objekt "Windows-NTP-Client konfigurieren". 8. Aktivieren Sie die Option "Aktiviert". 9. Nehmen Sie folgende Einstellungen vor: Tragen Sie in das Eingabefeld "NtpServer" die IP-Adresse des NTP-Servers ein (z.b. "<IP-Adresse Server1>,0x9 ). Tragen Sie bei redundanten Servern zusätzlich die IP-Adresse des zweiten NTP-Servers, durch Leerzeichen getrennt ein (z.b. "<IP-Adresse Server1>,0x9 <IP-Adresse Server2>,0x9 ). Wählen Sie aus der Klappliste "Type" den Eintrag "NTP". Tragen Sie in das Eingabefeld "SpecialPollInterval" den Wert "60" ein. 10. Klicken Sie auf die Schaltfläche "OK". 11. Starten Sie die Windows Eingabeaufforderung als Administrator. Klicken Sie hierzu in der Taskleiste auf Start und geben im Feld Programme/Dateien durchsuchen und tragen cmd ein. Das Suchergebnis zeigt nun das Programm cmd.exe. Starten Sie das Programm mit Rechtsklick > Als Administrator ausführen. 12. Geben Sie in der Windows Eingabeaufforderung die folgenden Befehle ein (ersetzen Sie "IP-Adresse Server1" und "IP-Adresse Server2" durch die IP Adressen der beiden Server): w32tm /config /manualpeerlist:"<ip-adresse Server1>,0x1 <IP-Adresse Server2>,0x1 /syncfromflags:manual /update 13. Nach Änderung des NTP-Dienstes (W32time ist der Dienst, W32tm die Applikation zum Dienst) muss dieser neu gestartet werden. Dies erreichen Sie durch einen Neustart des Rechners. Alternativ können Sie folgende Befehle in der Eingabeaufforderung ausführen: gpupdate /force w32tm /config /update w32tm /resync Zum Stoppen und Starten des Dienstes: net stop w32time net start w32time 10 V 1.2, Beitrags-ID:

11 2 Uhrzeitsynchronisation über das NTP-Verfahren 2.5 Zurücksetzen des W32time-Dienstes Um den W32time-Dienst zurückzusetzen, gehen Sie folgendermaßen vor: 1. Starten Sie die Windows Eingabeaufforderung als Administrator. Klicken Sie hierzu in der Taskleiste auf Start und geben im Feld Programme/Dateien durchsuchen und tragen cmd ein. Das Suchergebnis zeigt nun das Programm cmd.exe. Starten Sie das Programm mit Rechtsklick > Als Administrator ausführen. 2. Führen Sie die folgenden Befehle aus: W32tm /config /update net stop w32time w32tm /unregister w32tm /register net start w32time 2.6 Konfiguration eines AS für NTP-Verfahren Informationen zur Konfiguration eines AS für das NTP-Verfahren finden Sie im Handbuch "SIMATIC Prozessleitsystem PCS 7 Uhrzeitsynchronisation (V8.0)". Das Automatisierungssystem ist in diesem Fall für die Uhrzeitsynchronisation als Uhrzeit-Master projektiert. 2.7 Konfiguration von IE-Switches IE-Switches bieten (abhängig vom eingesetzten Typ) die Möglichkeit, die Systemzeit mit externen Zeitgebern zu synchronisieren. Einträge in der Event Log-Tabelle werden anlagenweit mit einem einheitlichen Zeitstempel versehen. Damit können die Ereignisse zeitlich sortiert werden, was zu einer schnelleren Ermittlung von Störungsursachen beiträgt. Informationen zum Aktivieren und Deaktivieren der Synchronisation der IE-Switch- Systemzeit über einen SNTP Server im Netz entnehmen Sie den produktspezifischen Handbüchern. V 1.2, Beitrags-ID:

12 2 Uhrzeitsynchronisation über das NTP-Verfahren Hinweis Bei der Bereitstellung der Uhrzeit müssen Sie darauf achten, dass ausschließlich ein Uhrzeit-Master pro Netzwerk existiert. Trennen Sie den Telegrammverkehr zwischen den Netzwerken. Übertragen Sie mit dem Switch nur die Zeitsignale von der Anlagen-Zentraluhr zum jeweiligen Netzwerk. Die Funktion zur Trennung des Telegrammverkehrs ist abhängig von den zur Verbindung der Netzwerke eingesetzten Komponenten. bei SCALANCE-Switches (z. B. SCALANCE X414-3E) > Funktion Access Control bei OSM/ESM > Funktion Port Lock Wenn die entsprechende Funktion aktiviert ist, ist keine bidirektionale Kommunikation möglich. Weitergehende Informationen und Grundlagen finden Sie in den folgenden Quellen: Handbuch SIMATIC Prozessleitsystem PCS 7 Uhrzeitsynchronisation, Kapitel Netzwerkumgebung einer PCS 7-Anlage SICLOCK web page, z.b. App_Note_0002.pdf Handbuch Industrial Communication; Industrial Ethernet Switches; SCALANCE X- 300; SCALANCE X-400 Handbuch SIMATIC NET; Industrial Ethernet OSM/ESM; Industrial Ethernet OSM/ESM 12 V 1.2, Beitrags-ID:

13 3 Diagnose 3 Diagnose 3.1 Prüfen der Uhrzeitsynchronisation Um die Uhrzeitsynchronisation zu überprüfen, gehen Sie folgendermaßen vor: 1. Starten Sie die Windows-Eingabeaufforderung als Administrator. Klicken Sie hierzu in der Taskleiste auf Start und tragen Sie im Feld Programme/Dateien durchsuchen cmd ein. Das Suchergebnis zeigt nun das Programm cmd.exe. Starten Sie das Programm mit Rechtsklick > Als Administrator ausführen. 2. Mit folgendem Befehl können die aktuell eingestellten Zeitserver abgefragt werden. Windows 7: w32tm /query /configuration und w32tm /query /status Windows XP: net time /querysntp 3. Mit folgendem Befehl erhalten Sie ein Diagramm, das die Zeitdifferenz des aktuell genutzten Computers zum Zeitserver <Computername> anzeigt. w32tm /stripchart /computer:<computername> Beispiel Befehl: w32tm /stripchart /computer:dc1 Sie erhalten jetzt die Zeitdifferenz des aktuell genutzten Computers zum Domänen- Controller "DC1". 3.2 NCM S7-Diagnose Die NCM S7-Diagnose können Sie über den Befehl "Windows>SIMATIC -> STEP 7 -> NCM S7 -> Diagnose" aufrufen. Alternativ können Sie die NCM S7-Diagnose über den SIMATIC Manager öffnen. Wählen Sie dazu im Kontextmenü des IE CP den Befehl "Zielsystem -> Baugruppenzustand" und klicken Sie unter der Registerkarte "Allgemein" auf die Schaltfläche "Spezialdiagnose". V 1.2, Beitrags-ID:

14 3 Diagnose Abbildung 3-1 Im Bereich "NTP-Server" des Diagnose-Dialogs werden die projektierten NTP- Server (max. 4) angezeigt. Die NTP-Server werden vom CP abgefragt und deren Antworttelegramme ausgewertet. Der NTP-Server mit der größten Genauigkeit wird ausgewählt. Dadurch wird gewährleistet, dass die Station mit der genauesten Zeit synchronisiert wird. Die NTP-Server können den folgenden Status aufweisen: NTP-Master (master) Die Anzeige erscheint bei dem NTP-Server, der die größte Genauigkeit hat und als NTP-Master vom CP ausgewählt wird. Erreichbar (reachable) Der projektierte NTP-Server ist erreichbar und sendet auch Uhrzeitnachrichten. Die Uhrzeit wird nicht zur Synchronisation der Station verwendet. Nicht erreichbar (not reachable) Der projektierte NTP-Server antwortet nicht auf die gesendeten NTP-Anfragen. Wenn alle projektierten NTP-Server erreichbar sind, aber keiner davon als NTP- Master angezeigt wird, kann dies auf Folgendes zurückzuführen sein: Die Uhrzeit der NTP-Server wurde als ungenau bewertet. In der Firmware des CP gibt es Überprüfungen, die in den entsprechenden RFCs (Internet Standard) festgelegt sind. Im NTP-Telegramm gibt es mehrere Zeitstempel. Wenn ein NTP-Server nicht extern synchronisiert wird, wird dies in den Zeitstempeln in den Telegrammen entsprechend vermerkt. Die Konsequenz daraus ist, dass die Uhrzeiten dieser NTP-Server nicht akzeptiert werden. Wenn kein NTP-Master unter den erreichbaren NTP-Servern angezeigt wird, wird zusätzlich der Zähler "Überschreitung des Abtastintervalls" jeweils nach dem Ablauf des Abtastintervalls um 1 erhöht. 14 V 1.2, Beitrags-ID:

15 3 Diagnose Hinweis Alle CP, auf die eine ältere Firmware-Version als auf die Baugruppen installiert ist, reagieren nicht auf das Antworttelegramm eines NTP-Servers, wenn dieser nicht eine geradzahlige NTP-Version z.b. V2.x, V4.x verwendet. Die Baugruppe muss in diesem Fall mit einer aktuellen Firmware-Version hochgerüstet werden. Alle neueren Baugruppen, die eine Uhrzeitsynchronisation über NTP unterstützen, akzeptieren auch Antworttelegramme von anderen Versionen des NTP-Servers. V 1.2, Beitrags-ID:

16 4 Weitere Informationen 4 Weitere Informationen Weitere Informationen finden Sie auch unter: Siemens: SIMATIC Prozessleitsystem PCS 7 Uhrzeitsynchronisation (V8.0) SIMATIC Prozessleitsystem PCS 7 Uhrzeitsynchronisation (V7.1) Microsoft: < < < 16 V 1.2, Beitrags-ID: