虛擬機系統在工控環境下的應用

摘 要：windows XP系統是現場上位機裝機量最高的操作系統，因為其與工控軟件有極高的兼容性。但是隨著電腦硬件的發展，很多上位機已經不再支持windows XP系統。在此情況下，在上位機中通過虛擬機模擬windows XP系統來解決各種問題。文章借一次安裝實例，簡述配置虛擬機的步驟及可能遇到問題并解決的辦法，以供參考。

關鍵詞：虛擬機；工控通訊；操作系統

引言

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

但是在工控領域，windows XP系統還是絕大多數工程師的首選。因為windows XP系統對工控軟件支持最好，不會出現各種各樣的兼容性問題。而且現場中有的設備使用的工控軟件版本只支持windows XP系統。在這樣的情況下，工程師們為了保證能夠在現場進行調試，只能把自己的筆記本/上位機上選擇windows XP系統。但是面對硬件被限制的筆記本/上位機，如果還想繼續運行windows XP系統，那么虛擬機將是一個不錯的方案。

1 虛擬機的特點

虛擬機（Virtual Machine），在計算機科學中的體系結構里，是指一種特殊的軟件，可以在計算機平臺和終端用戶之間創建一種環境，而終端用戶則是基于這個軟件所創建的環境來操作軟件。基于這種虛擬機，用戶可以運行任何操作系統，比如可以在他們“個人的”虛擬電腦上運行兩個不同的操作系統（也被稱為“訪客（guests）”）。這樣的話，新版的實驗性操作系統就可以與舊版的較穩定版本一同在單獨的虛擬機上運行。

在虛擬機系統內可以獨立安裝運行軟件，保存數據，擁有自己的獨立桌面，不會對真正的系統產生任何影響 ，而且具有能夠在現有系統與虛擬鏡像之間靈活切換的一類操作系統。

虛擬機還有非常方便的克隆機制，一旦克隆之后，可以在任意主機上再次安裝同樣的虛擬系統，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。對于需要講求穩定性的工控應用來說，克隆機制可以保證有足夠的備份副本。

主流的虛擬機軟件有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安裝環境

2015年年底，作者的設備專用調試筆記本電腦出現故障無法繼續使用。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系統的安裝。于是作者采取了虛擬機的方案以解決此問題。

VMware Workstation提供了完備的預安裝環境的選擇，安裝前按照安裝向導可以方便的建立起硬件環境。選擇好系統后，需要給虛擬系統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行設置。除去系統分區，可以再考慮一個存儲分區用于存儲非系統文件，這樣可以避免誤操作導致虛擬系統無法工作。考慮到系統是32位XP系統，所以采用2核心CPU和2GB內存，已經足以勝任常規任務。

其他的外設也很多樣，有網絡適配器，USB控制器，聲卡，串行端口，顯示器等等。大多數情況下，這些外設保持默認是可以正常使用的。這些外設同時兼顧虛擬系統和宿主系統，在使用時可能會有搶占的情況。最常見的就是USB控制器因為同時要匹配兩個系統，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windows xp系統的安裝環境配置。至于操作系統和工控軟件的安裝，文章不再贅述。

3 配置USB轉串口電纜

串口連接是當前工控領域使用最多的連接方式。但現今絕大多數筆記本不存在物理串口，一般會采用USB轉串口電纜。從原理上分析，這種電纜是通過安裝驅動使USB口模擬串口，使系統認為是在使用串口通訊。在宿主系統下安裝USB轉換電纜的驅動后，在設備管理器下是可以發現USB串口已經識別出來。正常情況下系統會為此串口分配一個COM口。

在虛擬機的串口設置里，有3種串口介質供選擇：（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，掃描硬件后可以發現PLC下位機。波特率設置19200，取消奇偶校驗，錯誤檢測設置為CRC模式。因為該系統只有一個站點，所以上位機的工作站號設置為00。其他設置保持默認。按此設置，打開RSLOGIX 500主程序，選擇“在線”，順利連接到下位機。

所以如果在虛擬機系統內如果發現USB轉串口電纜無法使用，可檢查串口設置，保證虛擬機采取物理串口，且宿主系統的串口對應號與虛擬系統的串口號對應，這樣即可在虛擬系統下正常通訊。

4 通過磁盤映射對虛擬系統內文件進行操作

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現vmdk后綴名的安裝文件。在某些場合，需要快速的對虛擬機硬盤內文件進行操作。Vmdk文件在宿主系統下是無法直接打開并操作的。VMware Workstation軟件提供了快捷的辦法，可以免開機也能打開虛擬機硬盤內文件。在“文件”選項下選擇“映射虛擬磁盤”即可將虛擬磁盤打開并對其中文件進行操作。操作辦法與操作其他磁盤分區的方式一致。

但是在磁盤映射下對虛擬機內文件進行操作的時候，注意不要對虛擬機系統文件進行操作。盡量進行文件的復制，而不要直接刪除或剪切。避免虛擬機因系統文件的變更，而導致虛擬系統無法正常使用。

5 結束語

在當前PC硬件大躍進的時代，工控硬件因為多種特殊原因，很難跟上PC硬件更新的步伐。造成了現在這種工控硬件軟件與工程機硬件軟件的落差差距。為了適應這種落差，虛擬機是可操作的解決手段之一。虛擬機平臺作為通用平臺，支持絕大多數硬件環境，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快照的能力，大大提高了解決問題的效率。文章通過安裝實例簡單介紹了如何配置及使用虛擬機系統，以便其他類似情況下有所參考。

參考文獻

[1]劉玉德.利用虛擬機技術實現控制系統上位機的系統遷移[J].冶金自動化，2012（11）：69.

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

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