虚拟技术在DCS中的应用

2013-10-17 10:23:58 EP电力信息化网　点击量：评论 (0)

PC机在DCS中占有非常重要的地位，但是PC机在DCS运行过程中也存在着一系列的问题而饱受DCS用户抱怨。抱怨最多的集中在以下几个方面： 1、在DCS投用5年左右所有PC的软硬件由于备件原因被迫升级;

PC机在DCS中占有非常重要的地位，但是PC机在DCS运行过程中也存在着一系列的问题而饱受DCS用户抱怨。抱怨最多的集中在以下几个方面：

1、在DCS投用5年左右所有PC的软硬件由于备件原因被迫升级;
2、PC机安装配置非常复杂;
3、基于Windows的PC机的软硬件可靠性备受诟病。
本文旨在探讨虚拟机在DCS行业中的应用，解决DCS软件生命周期的问题，降低装机的复杂程度，从而提高DCS工作站的可靠性。

虚拟机延长DCS工作站软件的生命周期
一套常规的DCS的硬件的生命周期是十年甚至更长，而与之配套的PC机的软硬件通常只有3到5年产品周期，这不是说3年后DCS工作站不能用了，而是说在3到5年后，在市场上买不到适用的备件了，这是由于所有的DCS软件都是针对特定的操作系统和硬件进行设计并严格测试，厂商通常不支持未经测试的软硬件平台，市面上能够买到的最新的PC通常只提供最新的操作系统软件，例如，某DCS软件是在Windows XP下研发及测试的，现有市场上的工作站都是提供Win7的操作系统。那么现有的Win7 的操作系统及硬件将无法保证Windows XP平台下的该软件的稳定运行。为了解决这个问题，DCS厂商通常的解决方案是将该DCS系统的软件、操作系统及硬件全部升级到最新的版本。升级服务的成本非常昂贵，而且工厂还需要为此停产一到两周。

随着微软操作系统版本升级频率的加快，DCS工作站生命周期的问题变得更加突出。在不到5年的时间，微软连续推出Vista、Win7 、Win8三个PC机操作系统，让DCS用户不断面临被升级的问题。

虚拟机平台为操作系统提供虚拟的硬件环境

虚拟机在DCS行业的应用可以解决DCS工作站生命周期的问题。所谓虚拟机(Virtual Machine)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。

对于虚拟机内部的DCS应用软件而言，虚拟的运行环境与真正的操作系统环境没有什么区别，每个虚拟运行环境都有独立的CPU、内存、网络和硬盘。不同的是，这些硬件都是由虚拟机提供的，并不是真正的物理设备，因此无论外部的硬件、操作系统如何改变，虚拟机内部的运行环境都不会改变，因此，虚拟机使得内部的DCS应用软件的运行与实际的硬件和操作系统平台无关。

当DCS的用户在市场上无法采购到合适的工作站或者服务器时，用户只需简单的将原有的操作系统安装到虚拟机上，然后在虚拟机内部操作系统中运行原有的DCS应用软件。从而解决了软件生命周期的问题。
虚拟机的本质是提供了虚拟的计算机硬件，而DCS的软硬件环境必须经过严格的测试，因此虚拟机安装DCS应用程序需要有两个注意事项：

第一控制工程网版权所有，必须确保DCS程序是在该虚拟机平台上经过严格测试的。市场上现有十多种虚拟机的平台，各不相同，一定要注意只有DCS厂商提供的虚拟机或者是经过DCS厂商测试认证过的虚拟机平台才可以使用。

第二，虚拟机提供的硬件接口通常都是标准的设备，如果DCS需要连接特殊设备，那么就必须考虑该设备是否能够在虚拟机环境下正常运行。

虚拟机简化运行系统安装调试时间
DCS的安装不同于常规的软件控制工程网版权所有，往往需要复杂的流程和繁琐的配置，安装配置一个工作站往往最少需要几个小时甚至一天的时间。虽然市面上有硬盘镜像软件可以加快安装速度，但是处于安全考虑，DCS厂商通常不建议使用。

从虚拟机最外层来看，虚拟机上是一个文件被加载到虚拟机软件上运行的过程，因此一个标准的虚拟机首先是一个普通的文件，可以被复制、备份或存储。那么我们就可以将一个安装配置好的虚拟机文件保存在外部存储器上，在需要时复制到正确的硬盘位置，被虚拟机软件加载运行。

多台服务器构成的虚拟机平台，单台服务器崩溃不会影响虚拟机的正常运行

这种方式不仅可以在新项目安装过程中使用，加快项目的进度，还可以备份正常运行的工作站。一旦计算机出现不可恢复的硬件故障时，可以在第一时间将备份过的虚拟机文件在一台备用的工作站上恢复运行，缩短MTBF时间。

目前，已经有少数DCS厂商将设计好的虚拟镜像光盘替代原有的软件安装光盘，这种一站式的产品大大降低了DCS工作站安装维护的复杂程度，节省了项目及维护时间及成本。
虚拟机提升系统的可靠性

PC机或者PC服务器一直是DCS可靠性的短板，即使有些DCS厂商采用分散式结构，依然无法避免核心服务器故障造成的全厂停车的事故。为此，在厂级安全的服务器上，DCS厂商多采用冗余服务器提高安全性，但是普通的冗余服务器运行效率低、成本高，一对服务器通常运行的任务有限。

随着IT技术的发展，计算机的CPU内核越来越多，内存也越来越大，虚拟机平台可以为每一个运行的虚拟机分配CPU及内存资源，在一个虚拟机平台上同时运行多个虚拟机系统，从而更充分地利用CPU及内存资源。

多台主机服务器内的虚拟机互为备份，每个服务器在运行多个虚拟机的同时，还为其他的服务器的虚拟机提供备份，共享CPU、内存及硬盘资源，一旦其中一台服务器出现硬件故障，其他的服务器可以立即接替运行故障的虚拟机内的进程，整个切换过程几乎是无缝进行，确保工厂的平稳运行。

由此可见，通过虚拟化服务器互相备用，可以大大的提高系统的鲁棒性，消除由于服务器故障造成的故障停车时间。