虛擬機在工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

桑偉

【摘? 要】計算機硬件、軟件更新較快，對于已經使用多年的老系統(tǒng)維護起來就非常不方便，許多軟件、硬件已不能和當前的軟、硬件兼容，甚至是計算機操作系統(tǒng)，出現故障后很難修復。本文嘗試用虛擬機遷移以windows2000操作系統(tǒng)做平臺的工業(yè)控制系統(tǒng)，探討虛擬機在工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)中的應用。

【關鍵詞】虛擬機 遷移 工業(yè)控制 監(jiān)控系統(tǒng)

一、 問題的提出

我公司輸煤監(jiān)控系統(tǒng)安裝于2002年，輸煤程控使用兩套互為備用的施耐德昆騰PLC，監(jiān)控計算機為研華工控機，操作系統(tǒng)為Windows2000SP4，監(jiān)控軟件為Ifix3.0， PLC和Ifix監(jiān)控軟件間通過以太網卡通訊，TCP/IP協(xié)議。由于硬件故障曾經導致備用PLC系統(tǒng)CPU模塊內組態(tài)文件丟失，也不能和監(jiān)控計算機機通訊。PLC系統(tǒng)相對比較好修復，經處理后系統(tǒng)恢復正常。但問題來了，如果監(jiān)控計算機故障啟動不了怎么辦？比如主板壞了、硬盤壞了、系統(tǒng)壞了啟動不了怎么辦？市場上幾乎買不到十多年前的備品備件了，現有的工控機也不支持Windows2000系統(tǒng)，因此需要一種新的方法備份、還原監(jiān)控計算機機軟件系統(tǒng)。

二、 解決方案

考慮到虛擬機（Virtual Machine）的優(yōu)點，我們想到了將監(jiān)控計算機軟件系統(tǒng)整體遷移至虛擬機中，監(jiān)控計算機可以使用目前市場上常用工控機，也可以使用將來一段時間內市場上的工控機以及操作系統(tǒng)，可大大提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

虛擬機是指通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運行在一個完全隔離環(huán)境中的完整計算機系統(tǒng)。虛擬系統(tǒng)通過生成現有操作系統(tǒng)的全新虛擬鏡像，它具有真實windows系統(tǒng)完全一樣的功能，進入虛擬系統(tǒng)后，所有操作都是在這個全新的獨立的虛擬系統(tǒng)里面進行，可以獨立安裝運行軟件，保存數據，擁有自己的獨立桌面，不會對真正的系統(tǒng)產生任何影響 ，而且具有能夠在現有系統(tǒng)與虛擬鏡像之間靈活切換的一類操作系統(tǒng)。

流行的虛擬機軟件有VMware（VMWare ACE）、Virtual Box和Virtual PC，它們都能在Windows系統(tǒng)上虛擬出多個計算機。我們這里使用VMware Workstation 14，操作系統(tǒng)為Windows10 專業(yè)版，具體的遷移步驟：

1、 在安裝Windows10操作系統(tǒng)的計算機上安裝VMware Workstation 14。

2、 創(chuàng)建Windows2000虛擬機。其中注意修改虛擬機硬件配置，內存2G，刪除默認的SCSI硬盤，添加IDE硬盤，修改虛擬網卡的連接方式為橋接，目的是為了建立虛擬機和PLC通訊。硬盤分兩個區(qū)。

3、 克隆原有監(jiān)控機的Windows2000操作系統(tǒng)系統(tǒng)盤。

4、 還原系統(tǒng)克隆文件到Windows2000虛擬機C盤。啟動虛擬機時可能會藍屏，因為虛擬機的硬件配置和監(jiān)控機的硬件配置不一樣，需要在第3步時先卸載硬件驅動再克隆系統(tǒng)盤。

5、 在Windows2000虛擬機內安裝補丁Windows2000-KB835732-x86，安裝VMware tools。

6、 拷貝工程文件（輸煤程控）到虛擬機對應盤內。

7、 修改Windows10主機網卡和虛擬機虛擬網卡IP地址，保持和原監(jiān)控機的IP在同一網段。

8、 連接網絡，運行Ifix3.0監(jiān)控軟件，打開監(jiān)控畫面，各參數顯示正常，完成監(jiān)控系統(tǒng)虛擬機移植。

9、 拷貝Windows2000虛擬機文件完成備份工作。恢復時只需打開虛擬機文件即可完成系統(tǒng)還原，可以在不同電腦、不同操作系統(tǒng)中使用。

三、 使用虛擬機的好處

1、 提高了工控系統(tǒng)的適應性、可靠性和使用周期

由于虛擬機可以安裝在不同硬件條件、不同操作系統(tǒng)的計算機中，模擬出具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運行在一個完全隔離環(huán)境中的完整計算機系統(tǒng)，大大降低了監(jiān)控計算機主機的軟、硬件配置要求，備份系統(tǒng)和還原系統(tǒng)非常簡單，省去了繁瑣的配置工作。

2、 可以節(jié)約軟件許可費用

虛擬機的虛擬硬件配置完全一樣，不同的監(jiān)控計算機內的監(jiān)控軟件可以使用同一個授權。

結束語

通過將我公司輸煤程控監(jiān)控系統(tǒng)移植到虛擬機的成功試驗，驗證了虛擬機在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)應用的可行性。對于一些正在使用的以Windows2000、Windows XP系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)的陳舊工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，可以考慮采用虛擬機的方法對老系統(tǒng)進行備份，使之適應新的計算機軟硬件系統(tǒng)。對于新上的項目仍然可以考慮直接使用虛擬機，可以簡化系統(tǒng)的維護量，增加使用壽命，提高可靠性。