虚拟机在工业控制监控系统中的应用

桑伟

【摘  要】计算机硬件、软件更新较快，对于已经使用多年的老系统维护起来就非常不方便，许多软件、硬件已不能和当前的软、硬件兼容，甚至是计算机操作系统，出现故障后很难修复。本文尝试用虚拟机迁移以windows2000操作系统做平台的工业控制系统，探讨虚拟机在工业控制监控系统中的应用。

【关键词】虚拟机 迁移 工业控制 监控系统

一、 问题的提出

我公司输煤监控系统安装于2002年，输煤程控使用两套互为备用的施耐德昆腾PLC，监控计算机为研华工控机，操作系统为Windows2000SP4，监控软件为Ifix3.0， PLC和Ifix监控软件间通过以太网卡通讯，TCP/IP协议。由于硬件故障曾经导致备用PLC系统CPU模块内组态文件丢失，也不能和监控计算机机通讯。PLC系统相对比较好修复，经处理后系统恢复正常。但问题来了，如果监控计算机故障启动不了怎么办？比如主板坏了、硬盘坏了、系统坏了启动不了怎么办？市场上几乎买不到十多年前的备品备件了，现有的工控机也不支持Windows2000系统，因此需要一种新的方法备份、还原监控计算机机软件系统。

二、 解决方案

考虑到虚拟机（Virtual Machine）的优点，我们想到了将监控计算机软件系统整体迁移至虚拟机中，监控计算机可以使用目前市场上常用工控机，也可以使用将来一段时间内市场上的工控机以及操作系统，可大大提高监控系统的可靠性。

虚拟机是指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。虚拟系统通过生成现有操作系统的全新虚拟镜像，它具有真实windows系统完全一样的功能，进入虚拟系统后，所有操作都是在这个全新的独立的虚拟系统里面进行，可以独立安装运行软件，保存数据，拥有自己的独立桌面，不会对真正的系统产生任何影响 ，而且具有能够在现有系统与虚拟镜像之间灵活切换的一类操作系统。

流行的虚拟机软件有VMware（VMWare ACE）、Virtual Box和Virtual PC，它们都能在Windows系统上虚拟出多个计算机。我们这里使用VMware Workstation 14，操作系统为Windows10 专业版，具体的迁移步骤：

1、 在安装Windows10操作系统的计算机上安装VMware Workstation 14。

2、 创建Windows2000虚拟机。其中注意修改虚拟机硬件配置，内存2G，删除默认的SCSI硬盘，添加IDE硬盘，修改虛拟网卡的连接方式为桥接，目的是为了建立虚拟机和PLC通讯。硬盘分两个区。

3、 克隆原有监控机的Windows2000操作系统系统盘。

4、 还原系统克隆文件到Windows2000虚拟机C盘。启动虚拟机时可能会蓝屏，因为虚拟机的硬件配置和监控机的硬件配置不一样，需要在第3步时先卸载硬件驱动再克隆系统盘。

5、 在Windows2000虚拟机内安装补丁Windows2000-KB835732-x86，安装VMware tools。

6、 拷贝工程文件（输煤程控）到虚拟机对应盘内。

7、 修改Windows10主机网卡和虚拟机虚拟网卡IP地址，保持和原监控机的IP在同一网段。

8、 连接网络，运行Ifix3.0监控软件，打开监控画面，各参数显示正常，完成监控系统虚拟机移植。

9、 拷贝Windows2000虚拟机文件完成备份工作。恢复时只需打开虚拟机文件即可完成系统还原，可以在不同电脑、不同操作系统中使用。

三、 使用虚拟机的好处

1、 提高了工控系统的适应性、可靠性和使用周期

由于虚拟机可以安装在不同硬件条件、不同操作系统的计算机中，模拟出具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统，大大降低了监控计算机主机的软、硬件配置要求，备份系统和还原系统非常简单，省去了繁琐的配置工作。

2、 可以节约软件许可费用

虚拟机的虚拟硬件配置完全一样，不同的监控计算机内的监控软件可以使用同一个授权。

结束语

通过将我公司输煤程控监控系统移植到虚拟机的成功试验，验证了虚拟机在工业监控系统应用的可行性。对于一些正在使用的以Windows2000、Windows XP系统作为操作系统的陈旧工业监控系统，可以考虑采用虚拟机的方法对老系统进行备份，使之适应新的计算机软硬件系统。对于新上的项目仍然可以考虑直接使用虚拟机，可以简化系统的维护量，增加使用寿命，提高可靠性。