遠程終端+虛擬技術(shù)在熱風爐自動控制系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用

黎國其

摘要：韶關(guān)冶煉廠二系統(tǒng)熱風爐自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)3臺熱風爐的全部生產(chǎn)運行工藝、流程的邏輯控制、報警、聯(lián)鎖等，滿足其燃燒、送風、燜爐三種不同的操作：該系統(tǒng)采用了新型PLCABB公司的AC800M系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制部分主要由AC800MPLC系統(tǒng)完成，編程部分主要在ABB的編程軟件ControlBuilder中完成，監(jiān)控部分由第三方監(jiān)控軟件IFIX完成，利用IFIX4.0開發(fā)用戶交互界面，提供良好的人機對話的環(huán)境，監(jiān)控軟件通過OPCServer實時的顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)、運行參數(shù)。

關(guān)鍵詞：遠程終端;虛擬技術(shù)：自控系統(tǒng)

中圖分類號：TF54g

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）02-0042-02

0 引言

熱風爐自動控制系統(tǒng)是韶冶鉛鋅密閉鼓風爐熔煉（ISP）生產(chǎn)過程自動化的重要組成部分。熱風爐自動控制系統(tǒng)有4臺操作站，每臺操作站由獨立的工控上位機組成，需要分別對4臺操作站就行設(shè)置維護，日常維護工作量大。經(jīng)本技術(shù)攻關(guān)小組研究認為，可以對其體系結(jié)構(gòu)進行技術(shù)革新，通過構(gòu)建服務(wù)器一客戶機結(jié)構(gòu)的工控局域網(wǎng)，同時利用電腦終端機代替工控上位機，則可以大大節(jié)省該系統(tǒng)的硬件成本和維護量，提高熱風爐生產(chǎn)效率及操作安全性。

1技術(shù)發(fā)展趨勢及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

該項目用于代替工控上位機的沃廷電腦終端機，是新一代計算機產(chǎn)品，它是世界上第一臺不需要CPU、硬盤和CD-ROM的電腦終端，這種計算機終端設(shè)備的運行主要是處在高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，其自身機構(gòu)十分簡單，除了鍵盤、鼠標以及顯示器等不可取少的人機交換設(shè)備之外，并不存在容量較大的硬盤與內(nèi)存，也不具備軟驅(qū)與光驅(qū)。

電腦終端機主要是利用ICA或者是RDP協(xié)議來連接服務(wù)器，并對服務(wù)器中存在的全部資源進行共享訪問與運用，能夠充分發(fā)揮出網(wǎng)絡(luò)資源的作用，促進集體管理與優(yōu)化升級的實現(xiàn)。同時，內(nèi)部還設(shè)置了用戶連接界面，可以為用戶運用服務(wù)器中各種可用資源提供便利。另外，相較于普通PC，沃廷電腦終端機還具有眾多優(yōu)點，如安全性高、價格較低以及便于管理與維護等，在各個領(lǐng)域中都能夠得到廣泛運用，如教育信息化、醫(yī)療信息化、企業(yè)信息化以及電子政務(wù)等。

由于現(xiàn)場溫度高、環(huán)境差，易造成工控機系統(tǒng)頻繁發(fā)生故障，導致數(shù)據(jù)傳輸中斷，操作工無法操控現(xiàn)場，嚴重威脅安全生產(chǎn)，并且影響了生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量的完成，針對現(xiàn)存問題，我們大膽進行了技術(shù)創(chuàng)新，使用了電腦終端機代替工控上位機的解決方案。沃廷電腦終端機應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場尚屬業(yè)內(nèi)首創(chuàng)，實驗證明沃廷電腦終端機非常適合用于生產(chǎn)現(xiàn)場對外設(shè)要求不高的場合1。

2該項目的主要技術(shù)創(chuàng)新點

2.1節(jié)省80%以上的軟硬件成本費用

（1）低成本：以現(xiàn)場所用DellT100為例，產(chǎn)品報價為5100元，電腦終端機的價格為四百元，硬件成本節(jié)省90%以上，并且不存在軟件成本。以獲得相同運用效果為前提，不管是運行維護成本，還是硬件軟件成本，均不到現(xiàn)場使用工控上位機的十分之一。

（2）低功耗：電腦終端機功率小于20W，約為pc機的2.5%-5%。

2.2安裝簡單

首先，便于管理。電腦終端機的用戶只需要將自身賬號密碼輸入其中，就能夠直接對自身工作環(huán)境與文檔進行訪問，而管理員則能夠通過對服務(wù)器的利用，完成全部用戶的統(tǒng)一管理，促進了新型辦公方式的出現(xiàn)。其次，易于操作。電腦終端機具有人機界面友好特點，并且實際操作非常簡便，可以精簡各種繁瑣程序，用戶只需要運用服務(wù)器中的軟件即能達到自身目的。最后，無需升級。通常情況下，終端客戶機無需升級，這主要是因為軟硬件升級都可以由服務(wù)器端完成，可以有效節(jié)省人力、物力資源[2]。

2.3全功能

一方面，強安全。網(wǎng)絡(luò)計算機運用的主要是Linux操作系統(tǒng)（自主研發(fā)）與指令系統(tǒng)（自主定義），并不存在光驅(qū)、軟驅(qū)以及硬盤等外部存儲設(shè)備，這也就使得用戶不需要擔心會出現(xiàn)信息流失或者是病毒危害等問題，并給雙網(wǎng)口設(shè)計還可以為內(nèi)外網(wǎng)的物理隔離提供有力支持。另一方面，高可靠性。用戶資料與文檔都在服務(wù)器端儲存，不會出現(xiàn)因突然斷電而導致重要資料丟失的問題，并且用戶能夠如運用家電一樣，對開關(guān)機進行隨意控制。同時，還可以在服務(wù)器上為用戶提供獨立硬盤空間，并保證用戶賬號與密碼的獨立性，避免出現(xiàn)互相干擾問題。

2.4無噪音

電腦終端機并不具備機械運行部件，無需風扇散熱，不存在噪音。同時，有著較高的集成度，結(jié)構(gòu)十分緊湊，只需要占用較少空間。

3項目理想目標

3.1虛擬化技術(shù)實現(xiàn)的預(yù)期目標

利用虛擬化技術(shù)整合了熱風爐自動控制系統(tǒng)的所有工藝參數(shù)，真正實現(xiàn)分散控制、集中管理，在共享各崗位數(shù)據(jù)的同時，規(guī)劃了等級權(quán)限，合理分配操作級別，確保安全。對工藝參數(shù)及設(shè)備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)重要工藝參數(shù)的自動調(diào)節(jié)控制，徹底淘汰使用單體儀表完成工藝參數(shù)的檢測與控制的傳統(tǒng)模式。

對原有體系結(jié)構(gòu)進行技術(shù)革新，構(gòu)建服務(wù)器一客戶機結(jié)構(gòu)的工控局域網(wǎng)，通過對網(wǎng)絡(luò)功能的強有力支持，充分實現(xiàn)信息和反饋的快速靈敏以及共享性。從而達到以下目標。

（1）節(jié)省成本，將能源消耗降到最低。虛擬化的運用能夠減少企業(yè)硬件投入，合理控制成本，促進服務(wù)器利用率的提升，并減少數(shù)據(jù)中心能耗，從而將溫室氣體排放降到最低。

（2）促進IT管理水平的提升。隨著虛擬化技術(shù)不斷發(fā)展，這為眾多傳統(tǒng)方式無法完成的快照回滾、快速批量部署以及在線遷移等任務(wù)的實現(xiàn)提供了可能，不但能夠大幅度提升IT管理水平，還可以促進用戶滿意度的增強。

4項目實施方案

4.1硬件與軟件準備

使用型號為DellPowerEdgeT100服務(wù)器，配置雙核英特爾2.8GHzCPU，2G內(nèi)存，1塊300GSAS硬盤，用于安裝VMWare虛擬機的操作系統(tǒng)WindowsXPSP2專業(yè)版，配1塊1Gb的高速PCIE網(wǎng)卡。新建40G硬盤空間用于虛擬機的存儲。軟件方面，選用VMWarestation10.0來構(gòu)建虛擬機[3]。

4.2將實體服務(wù)器升級為虛擬機服務(wù)器

在服務(wù)器上安裝VMWarestation10.0，并安裝winxp.系統(tǒng)sp2版。虛擬機可以在主系統(tǒng)平臺中促進若干操作系統(tǒng)共同運行的實現(xiàn)，如同對標準Windows應(yīng)用程序進行切換一樣。同時，針對各操作系統(tǒng)，人們能夠展開虛擬分區(qū)，并配置不會給真實硬盤帶來影響的數(shù)據(jù)，甚至還能夠利用網(wǎng)卡有效連接眾多虛擬機，促進局域網(wǎng)的形成，具有較高方便性。為了后續(xù)實現(xiàn)該系統(tǒng)的運行可靠性和穩(wěn)定性，充分體現(xiàn)出虛擬后系統(tǒng)的VMwarestation高可用性和高擴展性，我們選擇將虛擬機部署在連接到硬盤的其它分區(qū)上，這樣就算服務(wù)器重做系統(tǒng)，VMwarestation依然可以遷移到其他裝有VMware的機器上。

4.3虛擬機設(shè)置

虛擬機要想與主服務(wù)器之間實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊，就必須把網(wǎng)絡(luò)設(shè)置成橋接模式。在這一模式中，虛擬操作系統(tǒng)可以發(fā)揮出局域網(wǎng)中獨立主機作用，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)中任意機器進行訪問。同時，在橋接模式中，人們只有以手工方式來配置子網(wǎng)掩碼與IP地址，并保證與宿主機器處在相同網(wǎng)段，才能促進虛擬系統(tǒng)與宿主機器通信的實現(xiàn)。另外，因為這一虛擬網(wǎng)絡(luò)在局域網(wǎng)中屬于獨立主機系統(tǒng)，所以，能夠憑借手工方式對其TCP/IP信息進行配置，并為通過對局域網(wǎng)路由器或者是網(wǎng)關(guān)的利用來促進互聯(lián)網(wǎng)訪問的實現(xiàn)提供幫助。

在橋接模式中，虛擬網(wǎng)絡(luò)與宿主機器之間的關(guān)系，就如同在Hub上連接的兩臺電腦，要想促進二者通訊的實現(xiàn)，就必須保證虛擬系統(tǒng)子網(wǎng)掩碼與IP地址配置的合理性，否則將不能實現(xiàn)通信。OPCServer設(shè)置與宿主機器相同，以便于opcclient與服務(wù)器進行通訊，并對加密狗進行USB網(wǎng)絡(luò)映射，確保虛擬系統(tǒng)能正常開啟iFIX軟件并識別到加密狗。

5結(jié)束語

由電腦終端機代替工控上位機，簡化了維護人員操作程序，利用虛擬技術(shù)實現(xiàn)了和工控上位機一樣的功能，提高了系統(tǒng)整體的安全穩(wěn)定性，降低操作人員的工作強度;從整體上降低了維護成本，大大節(jié)約了硬件成本和能源消耗，提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率。遠程終端+虛擬技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用是該項目得以實施的核心，對于韶關(guān)冶煉廠未來的信息化建設(shè)有重要的借鑒意義。

參考文獻

[1]譚玉倩.T-S型模糊控制器在熱風爐燃燒過程的應(yīng)用[J].冶金動力，2019（2）：72-75.

[2]王志.熱風爐送風管道破損分析及解決措施[J].鞍鋼技術(shù)，2018（6）：40-43.

[3]顏學龍，梅明.基于1553B總線協(xié)議IP核的設(shè)計[J].半導體技術(shù)，2012（6）：32-35