虛擬機在工業控制監控系統中的應用

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，出現故障后很難修復。本文嘗試用虛擬機遷移以windows2000操作系統做平臺的工業控制系統，探討虛擬機在工業控制監控系統中的應用。

【關鍵詞】虛擬機 遷移 工業控制 監控系統

一、 問題的提出

我公司輸煤監控系統安裝于2002年，輸煤程控使用兩套互為備用的施耐德昆騰PLC，監控計算機為研華工控機，操作系統為Windows2000SP4，監控軟件為Ifix3.0， PLC和Ifix監控軟件間通過以太網卡通訊，TCP/IP協議。由于硬件故障曾經導致備用PLC系統CPU模塊內組態文件丟失，也不能和監控計算機機通訊。PLC系統相對比較好修復，經處理后系統恢復正常。但問題來了，如果監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，因此需要一種新的方法備份、還原監控計算機機軟件系統。

二、 解決方案

考慮到虛擬機（Virtual Machine）的優點，我們想到了將監控計算機軟件系統整體遷移至虛擬機中，監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，可大大提高監控系統的可靠性。

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

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

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

2、 創建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。

3、 克隆原有監控機的Windows2000操作系統系統盤。

4、 還原系統克隆文件到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，保持和原監控機的IP在同一網段。

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

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還原，可以在不同電腦、不同操作系統中使用。

三、 使用虛擬機的好處

1、 提高了工控系統的適應性、可靠性和使用周期

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

2、 可以節約軟件許可費用

虛擬機的虛擬硬件配置完全一樣，不同的監控計算機內的監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控系統移植到虛擬機的成功試驗，驗證了虛擬機在工業監控系統應用的可行性。對于一些正在使用的以Windows2000、Windows XP系統作為操作系統的陳舊工業監控系統，可以考慮采用虛擬機的方法對老系統進行備份，使之適應新的計算機軟硬件系統。對于新上的項目仍然可以考慮直接使用虛擬機，可以簡化系統的維護量，增加使用壽命，提高可靠性。