遠(yuǎn)程終端+虛擬技術(shù)在熱風(fēng)爐自動(dòng)控制系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用

黎國(guó)其

摘要：韶關(guān)冶煉廠二系統(tǒng)熱風(fēng)爐自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)3臺(tái)熱風(fēng)爐的全部生產(chǎn)運(yùn)行工藝、流程的邏輯控制、報(bào)警、聯(lián)鎖等，滿足其燃燒、送風(fēng)、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(jī)對(duì)話的環(huán)境，監(jiān)控軟件通過(guò)OPCServer實(shí)時(shí)的顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程終端;虛擬技術(shù)：自控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TF54g

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-6487（2019）02-0042-02

0 引言

熱風(fēng)爐自動(dòng)控制系統(tǒng)是韶冶鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐熔煉（ISP）生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的重要組成部分。熱風(fēng)爐自動(dòng)控制系統(tǒng)有4臺(tái)操作站，每臺(tái)操作站由獨(dú)立的工控上位機(jī)組成，需要分別對(duì)4臺(tái)操作站就行設(shè)置維護(hù)，日常維護(hù)工作量大。經(jīng)本技術(shù)攻關(guān)小組研究認(rèn)為，可以對(duì)其體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)革新，通過(guò)構(gòu)建服務(wù)器一客戶機(jī)結(jié)構(gòu)的工控局域網(wǎng)，同時(shí)利用電腦終端機(jī)代替工控上位機(jī)，則可以大大節(jié)省該系統(tǒng)的硬件成本和維護(hù)量，提高熱風(fēng)爐生產(chǎn)效率及操作安全性。

1技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

該項(xiàng)目用于代替工控上位機(jī)的沃廷電腦終端機(jī)，是新一代計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，它是世界上第一臺(tái)不需要CPU、硬盤和CD-ROM的電腦終端，這種計(jì)算機(jī)終端設(shè)備的運(yùn)行主要是處在高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，其自身機(jī)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，除了鍵盤、鼠標(biāo)以及顯示器等不可取少的人機(jī)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(jī)主要是利用ICA或者是RDP協(xié)議來(lái)連接服務(wù)器，并對(duì)服務(wù)器中存在的全部資源進(jìn)行共享訪問(wèn)與運(yùn)用，能夠充分發(fā)揮出網(wǎng)絡(luò)資源的作用，促進(jìn)集體管理與優(yōu)化升級(jí)的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，內(nèi)部還設(shè)置了用戶連接界面，可以為用戶運(yùn)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(jī)還具有眾多優(yōu)點(diǎn)，如安全性高、價(jià)格較低以及便于管理與維護(hù)等，在各個(gè)領(lǐng)域中都能夠得到廣泛運(yùn)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(chǎng)溫度高、環(huán)境差，易造成工控機(jī)系統(tǒng)頻繁發(fā)生故障，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸中斷，操作工無(wú)法操控現(xiàn)場(chǎng)，嚴(yán)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(duì)現(xiàn)存問(wèn)題，我們大膽進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新，使用了電腦終端機(jī)代替工控上位機(jī)的解決方案。沃廷電腦終端機(jī)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)尚屬業(yè)內(nèi)首創(chuàng)，實(shí)驗(yàn)證明沃廷電腦終端機(jī)非常適合用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)外設(shè)要求不高的場(chǎng)合1。

2該項(xiàng)目的主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

2.1節(jié)省80%以上的軟硬件成本費(fèi)用

（1）低成本：以現(xiàn)場(chǎng)所用DellT100為例，產(chǎn)品報(bào)價(jià)為5100元，電腦終端機(jī)的價(jià)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(yùn)用效果為前提，不管是運(yùn)行維護(hù)成本，還是硬件軟件成本，均不到現(xiàn)場(chǎng)使用工控上位機(jī)的十分之一。

（2）低功耗：電腦終端機(jī)功率小于20W，約為pc機(jī)的2.5%-5%。

2.2安裝簡(jiǎn)單

首先，便于管理。電腦終端機(jī)的用戶只需要將自身賬號(hào)密碼輸入其中，就能夠直接對(duì)自身工作環(huán)境與文檔進(jìn)行訪問(wèn)，而管理員則能夠通過(guò)對(duì)服務(wù)器的利用，完成全部用戶的統(tǒng)一管理，促進(jìn)了新型辦公方式的出現(xiàn)。其次，易于操作。電腦終端機(jī)具有人機(jī)界面友好特點(diǎn)，并且實(shí)際操作非常簡(jiǎn)便，可以精簡(jiǎn)各種繁瑣程序，用戶只需要運(yùn)用服務(wù)器中的軟件即能達(dá)到自身目的。最后，無(wú)需升級(jí)。通常情況下，終端客戶機(jī)無(wú)需升級(jí)，這主要是因?yàn)檐浻布?jí)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(qiáng)安全。網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)運(yùn)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(chǔ)設(shè)備，這也就使得用戶不需要擔(dān)心會(huì)出現(xiàn)信息流失或者是病毒危害等問(wèn)題，并給雙網(wǎng)口設(shè)計(jì)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(chǔ)存，不會(huì)出現(xiàn)因突然斷電而導(dǎo)致重要資料丟失的問(wèn)題，并且用戶能夠如運(yùn)用家電一樣，對(duì)開關(guān)機(jī)進(jìn)行隨意控制。同時(shí)，還可以在服務(wù)器上為用戶提供獨(dú)立硬盤空間，并保證用戶賬號(hào)與密碼的獨(dú)立性，避免出現(xiàn)互相干擾問(wèn)題。

2.4無(wú)噪音

電腦終端機(jī)并不具備機(jī)械運(yùn)行部件，無(wú)需風(fēng)扇散熱，不存在噪音。同時(shí)，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(xiàng)目理想目標(biāo)

3.1虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的預(yù)期目標(biāo)

利用虛擬化技術(shù)整合了熱風(fēng)爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的所有工藝參數(shù)，真正實(shí)現(xiàn)分散控制、集中管理，在共享各崗位數(shù)據(jù)的同時(shí)，規(guī)劃了等級(jí)權(quán)限，合理分配操作級(jí)別，確保安全。對(duì)工藝參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)重要工藝參數(shù)的自動(dòng)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(cè)與控制的傳統(tǒng)模式。

對(duì)原有體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)革新，構(gòu)建服務(wù)器一客戶機(jī)結(jié)構(gòu)的工控局域網(wǎng)，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能的強(qiáng)有力支持，充分實(shí)現(xiàn)信息和反饋的快速靈敏以及共享性。從而達(dá)到以下目標(biāo)。

（1）節(jié)省成本，將能源消耗降到最低。虛擬化的運(yùn)用能夠減少企業(yè)硬件投入，合理控制成本，促進(jìn)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(jìn)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(wú)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(shí)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(jìn)用戶滿意度的增強(qiáng)。

4項(xiàng)目實(shí)施方案

4.1硬件與軟件準(zhǔn)備

使用型號(hào)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(jī)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(jī)的存儲(chǔ)。軟件方面，選用VMWarestation10.0來(lái)構(gòu)建虛擬機(jī)[3]。

4.2將實(shí)體服務(wù)器升級(jí)為虛擬機(jī)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(jī)可以在主系統(tǒng)平臺(tái)中促進(jìn)若干操作系統(tǒng)共同運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)，如同對(duì)標(biāo)準(zhǔn)Windows應(yīng)用程序進(jìn)行切換一樣。同時(shí)，針對(duì)各操作系統(tǒng)，人們能夠展開虛擬分區(qū)，并配置不會(huì)給真實(shí)硬盤帶來(lái)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(jī)，促進(jìn)局域網(wǎng)的形成，具有較高方便性。為了后續(xù)實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的運(yùn)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(kuò)展性，我們選擇將虛擬機(jī)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(jī)器上。

4.3虛擬機(jī)設(shè)置

虛擬機(jī)要想與主服務(wù)器之間實(shí)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(dú)立主機(jī)作用，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)中任意機(jī)器進(jìn)行訪問(wèn)。同時(shí)，在橋接模式中，人們只有以手工方式來(lái)配置子網(wǎng)掩碼與IP地址，并保證與宿主機(jī)器處在相同網(wǎng)段，才能促進(jìn)虛擬系統(tǒng)與宿主機(jī)器通信的實(shí)現(xiàn)。另外，因?yàn)檫@一虛擬網(wǎng)絡(luò)在局域網(wǎng)中屬于獨(dú)立主機(jī)系統(tǒng)，所以，能夠憑借手工方式對(duì)其TCP/IP信息進(jìn)行配置，并為通過(guò)對(duì)局域網(wǎng)路由器或者是網(wǎng)關(guān)的利用來(lái)促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)的實(shí)現(xiàn)提供幫助。

在橋接模式中，虛擬網(wǎng)絡(luò)與宿主機(jī)器之間的關(guān)系，就如同在Hub上連接的兩臺(tái)電腦，要想促進(jìn)二者通訊的實(shí)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(shí)現(xiàn)通信。OPCServer設(shè)置與宿主機(jī)器相同，以便于opcclient與服務(wù)器進(jìn)行通訊，并對(duì)加密狗進(jìn)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(shí)別到加密狗。

5結(jié)束語(yǔ)

由電腦終端機(jī)代替工控上位機(jī)，簡(jiǎn)化了維護(hù)人員操作程序，利用虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)了和工控上位機(jī)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(qiáng)度;從整體上降低了維護(hù)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(yuǎn)程終端+虛擬技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用是該項(xiàng)目得以實(shí)施的核心，對(duì)于韶關(guān)冶煉廠未來(lái)的信息化建設(shè)有重要的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

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