虛擬機(jī)系統(tǒng)在工控環(huán)境下的應(yīng)用

摘 要：windows XP系統(tǒng)是現(xiàn)場上位機(jī)裝機(jī)量最高的操作系統(tǒng)，因?yàn)槠渑c工控軟件有極高的兼容性。但是隨著電腦硬件的發(fā)展，很多上位機(jī)已經(jīng)不再支持windows XP系統(tǒng)。在此情況下，在上位機(jī)中通過虛擬機(jī)模擬windows XP系統(tǒng)來解決各種問題。文章借一次安裝實(shí)例，簡述配置虛擬機(jī)的步驟及可能遇到問題并解決的辦法，以供參考。

關(guān)鍵詞：虛擬機(jī)；工控通訊；操作系統(tǒng)

引言

微軟已于2015年7月正式發(fā)布了windows 10系統(tǒng)，同時(shí)對windows XP系統(tǒng)終止了后續(xù)更新及服務(wù)。各大硬件廠商也積極跟進(jìn)，在硬件上與新系統(tǒng)積極保持一致。比如Intel從Haswell四代平臺8系列芯片組不再向下兼容XP和Vista。

但是在工控領(lǐng)域，windows XP系統(tǒng)還是絕大多數(shù)工程師的首選。因?yàn)閣indows XP系統(tǒng)對工控軟件支持最好，不會出現(xiàn)各種各樣的兼容性問題。而且現(xiàn)場中有的設(shè)備使用的工控軟件版本只支持windows XP系統(tǒng)。在這樣的情況下，工程師們?yōu)榱吮ＷC能夠在現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)試，只能把自己的筆記本/上位機(jī)上選擇windows XP系統(tǒng)。但是面對硬件被限制的筆記本/上位機(jī)，如果還想繼續(xù)運(yùn)行windows XP系統(tǒng)，那么虛擬機(jī)將是一個(gè)不錯(cuò)的方案。

1 虛擬機(jī)的特點(diǎn)

虛擬機(jī)（Virtual Machine），在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的體系結(jié)構(gòu)里，是指一種特殊的軟件，可以在計(jì)算機(jī)平臺和終端用戶之間創(chuàng)建一種環(huán)境，而終端用戶則是基于這個(gè)軟件所創(chuàng)建的環(huán)境來操作軟件。基于這種虛擬機(jī)，用戶可以運(yùn)行任何操作系統(tǒng)，比如可以在他們“個(gè)人的”虛擬電腦上運(yùn)行兩個(gè)不同的操作系統(tǒng)（也被稱為“訪客（guests）”）。這樣的話，新版的實(shí)驗(yàn)性操作系統(tǒng)就可以與舊版的較穩(wěn)定版本一同在單獨(dú)的虛擬機(jī)上運(yùn)行。

在虛擬機(jī)系統(tǒng)內(nèi)可以獨(dú)立安裝運(yùn)行軟件，保存數(shù)據(jù)，擁有自己的獨(dú)立桌面，不會對真正的系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響 ，而且具有能夠在現(xiàn)有系統(tǒng)與虛擬鏡像之間靈活切換的一類操作系統(tǒng)。

虛擬機(jī)還有非常方便的克隆機(jī)制，一旦克隆之后，可以在任意主機(jī)上再次安裝同樣的虛擬系統(tǒng)，包括所有的軟件和配置，而且不需要考慮軟硬件是否匹配的問題。對于需要講求穩(wěn)定性的工控應(yīng)用來說，克隆機(jī)制可以保證有足夠的備份副本。

主流的虛擬機(jī)軟件有VMware（VMWare ACE）、Virtual Box和Virtual PC。這里作者以VMware Workstation軟件為主。

2 在VMware Workstation中配置windows xp安裝環(huán)境

2015年年底，作者的設(shè)備專用調(diào)試筆記本電腦出現(xiàn)故障無法繼續(xù)使用。新配備的筆記本電腦是LENOVO thinkpad T440，采用intel8系列主板，無法支持windows XP系統(tǒng)的安裝。于是作者采取了虛擬機(jī)的方案以解決此問題。

VMware Workstation提供了完備的預(yù)安裝環(huán)境的選擇，安裝前按照安裝向?qū)Э梢苑奖愕慕⑵鹩布h(huán)境。選擇好系統(tǒng)后，需要給虛擬系統(tǒng)指定安裝位置并分配虛擬磁盤的大小。虛擬硬盤大小的選擇上，可以參考使用量為原則進(jìn)行設(shè)置。除去系統(tǒng)分區(qū)，可以再考慮一個(gè)存儲分區(qū)用于存儲非系統(tǒng)文件，這樣可以避免誤操作導(dǎo)致虛擬系統(tǒng)無法工作。考慮到系統(tǒng)是32位XP系統(tǒng)，所以采用2核心CPU和2GB內(nèi)存，已經(jīng)足以勝任常規(guī)任務(wù)。

其他的外設(shè)也很多樣，有網(wǎng)絡(luò)適配器，USB控制器，聲卡，串行端口，顯示器等等。大多數(shù)情況下，這些外設(shè)保持默認(rèn)是可以正常使用的。這些外設(shè)同時(shí)兼顧虛擬系統(tǒng)和宿主系統(tǒng)，在使用時(shí)可能會有搶占的情況。最常見的就是USB控制器因?yàn)橥瑫r(shí)要匹配兩個(gè)系統(tǒng)，所以會存在無法正確識別的問題，通過熱插拔可以解決此類問題。

至此，即完成整個(gè)windows xp系統(tǒng)的安裝環(huán)境配置。至于操作系統(tǒng)和工控軟件的安裝，文章不再贅述。

3 配置USB轉(zhuǎn)串口電纜

串口連接是當(dāng)前工控領(lǐng)域使用最多的連接方式。但現(xiàn)今絕大多數(shù)筆記本不存在物理串口，一般會采用USB轉(zhuǎn)串口電纜。從原理上分析，這種電纜是通過安裝驅(qū)動使USB口模擬串口，使系統(tǒng)認(rèn)為是在使用串口通訊。在宿主系統(tǒng)下安裝USB轉(zhuǎn)換電纜的驅(qū)動后，在設(shè)備管理器下是可以發(fā)現(xiàn)USB串口已經(jīng)識別出來。正常情況下系統(tǒng)會為此串口分配一個(gè)COM口。

在虛擬機(jī)的串口設(shè)置里，有3種串口介質(zhì)供選擇：（1）物理串

口；（2）輸出到文件；（3）輸出到命名管道。這里雖然宿主機(jī)沒有物理串口，但是我們還是要選擇1，即將模擬串口視為物理串口，這樣才能保證正常通訊。

以配置AB RSLOGIX 500軟件的串口通訊來測試虛擬串口是否有效。啟動AB RSLINX軟件，添加COM口作為通訊串口，掃描硬件后可以發(fā)現(xiàn)PLC下位機(jī)。波特率設(shè)置19200，取消奇偶校驗(yàn)，錯(cuò)誤檢測設(shè)置為CRC模式。因?yàn)樵撓到y(tǒng)只有一個(gè)站點(diǎn)，所以上位機(jī)的工作站號設(shè)置為00。其他設(shè)置保持默認(rèn)。按此設(shè)置，打開RSLOGIX 500主程序，選擇“在線”，順利連接到下位機(jī)。

所以如果在虛擬機(jī)系統(tǒng)內(nèi)如果發(fā)現(xiàn)USB轉(zhuǎn)串口電纜無法使用，可檢查串口設(shè)置，保證虛擬機(jī)采取物理串口，且宿主系統(tǒng)的串口對應(yīng)號與虛擬系統(tǒng)的串口號對應(yīng)，這樣即可在虛擬系統(tǒng)下正常通訊。

4 通過磁盤映射對虛擬系統(tǒng)內(nèi)文件進(jìn)行操作

按照上述方法完成了配置之后，可以在指定的安裝目錄下發(fā)現(xiàn)vmdk后綴名的安裝文件。在某些場合，需要快速的對虛擬機(jī)硬盤內(nèi)文件進(jìn)行操作。Vmdk文件在宿主系統(tǒng)下是無法直接打開并操作的。VMware Workstation軟件提供了快捷的辦法，可以免開機(jī)也能打開虛擬機(jī)硬盤內(nèi)文件。在“文件”選項(xiàng)下選擇“映射虛擬磁盤”即可將虛擬磁盤打開并對其中文件進(jìn)行操作。操作辦法與操作其他磁盤分區(qū)的方式一致。

但是在磁盤映射下對虛擬機(jī)內(nèi)文件進(jìn)行操作的時(shí)候，注意不要對虛擬機(jī)系統(tǒng)文件進(jìn)行操作。盡量進(jìn)行文件的復(fù)制，而不要直接刪除或剪切。避免虛擬機(jī)因系統(tǒng)文件的變更，而導(dǎo)致虛擬系統(tǒng)無法正常使用。

5 結(jié)束語

在當(dāng)前PC硬件大躍進(jìn)的時(shí)代，工控硬件因?yàn)槎喾N特殊原因，很難跟上PC硬件更新的步伐。造成了現(xiàn)在這種工控硬件軟件與工程機(jī)硬件軟件的落差差距。為了適應(yīng)這種落差，虛擬機(jī)是可操作的解決手段之一。虛擬機(jī)平臺作為通用平臺，支持絕大多數(shù)硬件環(huán)境，提供各種可以使用的工具以方便查找故障，提供快速還原和系統(tǒng)快照的能力，大大提高了解決問題的效率。文章通過安裝實(shí)例簡單介紹了如何配置及使用虛擬機(jī)系統(tǒng)，以便其他類似情況下有所參考。

參考文獻(xiàn)

[1]劉玉德.利用虛擬機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)上位機(jī)的系統(tǒng)遷移[J].冶金自動化，2012（11）：69.

[2]百度百科.虛擬機(jī)[DB/OL].http：//baike.baidu.com/view/1132.htm.

[3]維基百科.虛擬機(jī)[DB/OL].https：//zh.wikipedia.org/wiki/%E8%99%9B%E6%93%AC%E6%A9%9F%E5%99%A8.