PC機(jī)在DCS中占有非常重要的地位，但是PC機(jī)在DCS運(yùn)行過程中也存在著一系列的問題而飽受DCS用戶抱怨。抱怨最多的集中在以下幾個方面：
1、在DCS投用5年左右所有PC的軟硬件由于備件原因被迫升級;
2、PC機(jī)安裝配置非常復(fù)雜;
3、基于Windows的PC機(jī)的軟硬件可靠性備受詬病。
本文旨在探討虛擬機(jī)在DCS行業(yè)中的應(yīng)用，解決DCS軟件生命周期的問題，降低裝機(jī)的復(fù)雜程度，從而提高DCS工作站的可靠性。
一：虛擬機(jī)延長DCS工作站軟件的生命周期
一套常規(guī)的DCS的硬件的生命周期是十年甚至更長，而與之配套的PC機(jī)的軟硬件通常只有3到5年產(chǎn)品周期，這不是說3年后DCS工作站不能用了，而是說在3到5年后，在市場上買不到適用的備件了，這是由于所有的DCS軟件都是針對特定的操作系統(tǒng)和硬件進(jìn)行設(shè)計并嚴(yán)格測試，廠商通常不支持未經(jīng)測試的軟硬件平臺，市面上能夠買到的最新的PC通常只提供最新的操作系統(tǒng)軟件，例如，某DCS軟件是在Windows XP下研發(fā)及測試的，現(xiàn)有市場上的工作站都是提供Win7的操作系統(tǒng)。那么現(xiàn)有的Win7 的操作系統(tǒng)及硬件將無法保證Windows XP平臺下的該軟件的穩(wěn)定運(yùn)行。為了解決這個問題，DCS廠商通常的解決方案是將該DCS系統(tǒng)的軟件、操作系統(tǒng)及硬件全部升級到最新的版本。升級服務(wù)的成本非常昂貴，而且工廠還需要為此停產(chǎn)一到兩周。
隨著微軟操作系統(tǒng)版本升級頻率的加快，DCS工作站生命周期的問題變得更加突出。在不到5年的時間，微軟連續(xù)推出Vista、Win7 、Win8三個PC機(jī)操作系統(tǒng)，讓DCS用戶不斷面臨被升級的問題。
虛擬機(jī)平臺為操作系統(tǒng)提供虛擬的硬件環(huán)境
虛擬機(jī)在DCS行業(yè)的應(yīng)用可以解決DCS工作站生命周期的問題。所謂虛擬機(jī)(Virtual Machine)是指通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個完全隔離環(huán)境中的完整計算機(jī)系統(tǒng)。
對于虛擬機(jī)內(nèi)部的DCS應(yīng)用軟件而言，虛擬的運(yùn)行環(huán)境與真正的操作系統(tǒng)環(huán)境沒有什么區(qū)別，每個虛擬運(yùn)行環(huán)境都有獨(dú)立的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)和硬盤。不同的是，這些硬件都是由虛擬機(jī)提供的，并不是真正的物理設(shè)備，因此無論外部的硬件、操作系統(tǒng)如何改變，虛擬機(jī)內(nèi)部的運(yùn)行環(huán)境都不會改變，因此，虛擬機(jī)使得內(nèi)部的DCS應(yīng)用軟件的運(yùn)行與實(shí)際的硬件和操作系統(tǒng)平臺無關(guān)。
當(dāng)DCS的用戶在市場上無法采購到合適的工作站或者服務(wù)器時，用戶只需簡單的將原有的操作系統(tǒng)安裝到虛擬機(jī)上，然后在虛擬機(jī)內(nèi)部操作系統(tǒng)中運(yùn)行原有的DCS應(yīng)用軟件。從而解決了軟件生命周期的問題。
虛擬機(jī)的本質(zhì)是提供了虛擬的計算機(jī)硬件，而DCS的軟硬件環(huán)境必須經(jīng)過嚴(yán)格的測試，因此虛擬機(jī)安裝DCS應(yīng)用程序需要有兩個注意事項(xiàng)：
第一控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，必須確保DCS程序是在該虛擬機(jī)平臺上經(jīng)過嚴(yán)格測試的。市場上現(xiàn)有十多種虛擬機(jī)的平臺，各不相同，一定要注意只有DCS廠商提供的虛擬機(jī)或者是經(jīng)過DCS廠商測試認(rèn)證過的虛擬機(jī)平臺才可以使用。
第二，虛擬機(jī)提供的硬件接口通常都是標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，如果DCS需要連接特殊設(shè)備，那么就必須考慮該設(shè)備是否能夠在虛擬機(jī)環(huán)境下正常運(yùn)行。
二：虛擬機(jī)簡化運(yùn)行系統(tǒng)安裝調(diào)試時間
DCS的安裝不同于常規(guī)的軟件控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，往往需要復(fù)雜的流程和繁瑣的配置，安裝配置一個工作站往往最少需要幾個小時甚至一天的時間。雖然市面上有硬盤鏡像軟件可以加快安裝速度，但是處于安全考慮，DCS廠商通常不建議使用。
從虛擬機(jī)最外層來看，虛擬機(jī)上是一個文件被加載到虛擬機(jī)軟件上運(yùn)行的過程，因此一個標(biāo)準(zhǔn)的虛擬機(jī)首先是一個普通的文件，可以被復(fù)制、備份或存儲。那么我們就可以將一個安裝配置好的虛擬機(jī)文件保存在外部存儲器上，在需要時復(fù)制到正確的硬盤位置，被虛擬機(jī)軟件加載運(yùn)行。
多臺服務(wù)器構(gòu)成的虛擬機(jī)平臺，單臺服務(wù)器崩潰不會影響虛擬機(jī)的正常運(yùn)行
這種方式不僅可以在新項(xiàng)目安裝過程中使用，加快項(xiàng)目的進(jìn)度，還可以備份正常運(yùn)行的工作站。一旦計算機(jī)出現(xiàn)不可恢復(fù)的硬件故障時，可以在第一時間將備份過的虛擬機(jī)文件在一臺備用的工作站上恢復(fù)運(yùn)行，縮短MTBF時間。
目前，已經(jīng)有少數(shù)DCS廠商將設(shè)計好的虛擬鏡像光盤替代原有的軟件安裝光盤，這種一站式的產(chǎn)品大大降低了DCS工作站安裝維護(hù)的復(fù)雜程度，節(jié)省了項(xiàng)目及維護(hù)時間及成本。
三：虛擬機(jī)提升系統(tǒng)的可靠性
PC機(jī)或者PC服務(wù)器一直是DCS可靠性的短板，即使有些DCS廠商采用分散式結(jié)構(gòu)，依然無法避免 核心服務(wù)器故障造成的全廠停車的事故。為此，在廠級安全的服務(wù)器上，DCS廠商多采用冗余服務(wù)器提高安全性，但是普通的冗余服務(wù)器運(yùn)行效率低、成本高，一對服務(wù)器通常運(yùn)行的任務(wù)有限。
隨著IT技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)的CPU內(nèi)核越來越多，內(nèi)存也越來越大，虛擬機(jī)平臺可以為每一個運(yùn)行的虛擬機(jī)分配CPU及內(nèi)存資源，在一個虛擬機(jī)平臺上同時運(yùn)行多個虛擬機(jī)系統(tǒng)，從而更充分地利用CPU及內(nèi)存資源。
多臺主機(jī)服務(wù)器內(nèi)的虛擬機(jī)互為備份，每個服務(wù)器在運(yùn)行多個虛擬機(jī)的同時，還為其他的服務(wù)器的虛擬機(jī)提供備份，共享CPU、內(nèi)存及硬盤資源，一旦其中一臺服務(wù)器出現(xiàn)硬件故障，其他的服務(wù)器可以立即接替運(yùn)行故障的虛擬機(jī)內(nèi)的進(jìn)程，整個切換過程幾乎是無縫進(jìn)行，確保工廠的平穩(wěn)運(yùn)行。
由此可見，通過虛擬化服務(wù)器互相備用，可以大大的提高系統(tǒng)的魯棒性，消除由于服務(wù)器故障造成的故障停車時間。
虛擬機(jī)給DCS行業(yè)帶來了一個革命性的飛躍機(jī)會。表現(xiàn)在提升系統(tǒng)的可靠性、延長軟件的生命周期、簡化系統(tǒng)安裝、縮短系統(tǒng)的維護(hù)時間，從而提升整個工廠的經(jīng)濟(jì)效益。
（轉(zhuǎn)載）
