遠程終端+虛擬技術在熱風爐自動控制系統中的開發應用

黎國其

摘要：韶關冶煉廠二系統熱風爐自動控制系統實現3臺熱風爐的全部生產運行工藝、流程的邏輯控制、報警、聯鎖等，滿足其燃燒、送風、燜爐三種不同的操作：該系統采用了新型PLCABB公司的AC800M系統，系統的控制部分主要由AC800MPLC系統完成，編程部分主要在ABB的編程軟件ControlBuilder中完成，監控部分由第三方監控軟件IFIX完成，利用IFIX4.0開發用戶交互界面，提供良好的人機對話的環境，監控軟件通過OPCServer實時的顯示系統的運行狀態、運行參數。

關鍵詞：遠程終端;虛擬技術：自控系統

中圖分類號：TF54g

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）02-0042-02

0 引言

熱風爐自動控制系統是韶冶鉛鋅密閉鼓風爐熔煉（ISP）生產過程自動化的重要組成部分。熱風爐自動控制系統有4臺操作站，每臺操作站由獨立的工控上位機組成，需要分別對4臺操作站就行設置維護，日常維護工作量大。經本技術攻關小組研究認為，可以對其體系結構進行技術革新，通過構建服務器一客戶機結構的工控局域網，同時利用電腦終端機代替工控上位機，則可以大大節省該系統的硬件成本和維護量，提高熱風爐生產效率及操作安全性。

1技術發展趨勢及國內外發展現狀

該項目用于代替工控上位機的沃廷電腦終端機，是新一代計算機產品，它是世界上第一臺不需要CPU、硬盤和CD-ROM的電腦終端，這種計算機終端設備的運行主要是處在高速網絡環境下，其自身機構十分簡單，除了鍵盤、鼠標以及顯示器等不可取少的人機交換設備之外，并不存在容量較大的硬盤與內存，也不具備軟驅與光驅。

電腦終端機主要是利用ICA或者是RDP協議來連接服務器，并對服務器中存在的全部資源進行共享訪問與運用，能夠充分發揮出網絡資源的作用，促進集體管理與優化升級的實現。同時，內部還設置了用戶連接界面，可以為用戶運用服務器中各種可用資源提供便利。另外，相較于普通PC，沃廷電腦終端機還具有眾多優點，如安全性高、價格較低以及便于管理與維護等，在各個領域中都能夠得到廣泛運用，如教育信息化、醫療信息化、企業信息化以及電子政務等。

由于現場溫度高、環境差，易造成工控機系統頻繁發生故障，導致數據傳輸中斷，操作工無法操控現場，嚴重威脅安全生產，并且影響了生產的產量和質量的完成，針對現存問題，我們大膽進行了技術創新，使用了電腦終端機代替工控上位機的解決方案。沃廷電腦終端機應用于工業生產現場尚屬業內首創，實驗證明沃廷電腦終端機非常適合用于生產現場對外設要求不高的場合1。

2該項目的主要技術創新點

2.1節省80%以上的軟硬件成本費用

（1）低成本：以現場所用DellT100為例，產品報價為5100元，電腦終端機的價格為四百元，硬件成本節省90%以上，并且不存在軟件成本。以獲得相同運用效果為前提，不管是運行維護成本，還是硬件軟件成本，均不到現場使用工控上位機的十分之一。

（2）低功耗：電腦終端機功率小于20W，約為pc機的2.5%-5%。

2.2安裝簡單

首先，便于管理。電腦終端機的用戶只需要將自身賬號密碼輸入其中，就能夠直接對自身工作環境與文檔進行訪問，而管理員則能夠通過對服務器的利用，完成全部用戶的統一管理，促進了新型辦公方式的出現。其次，易于操作。電腦終端機具有人機界面友好特點，并且實際操作非常簡便，可以精簡各種繁瑣程序，用戶只需要運用服務器中的軟件即能達到自身目的。最后，無需升級。通常情況下，終端客戶機無需升級，這主要是因為軟硬件升級都可以由服務器端完成，可以有效節省人力、物力資源[2]。

2.3全功能

一方面，強安全。網絡計算機運用的主要是Linux操作系統（自主研發）與指令系統（自主定義），并不存在光驅、軟驅以及硬盤等外部存儲設備，這也就使得用戶不需要擔心會出現信息流失或者是病毒危害等問題，并給雙網口設計還可以為內外網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器端儲存，不會出現因突然斷電而導致重要資料丟失的問題，并且用戶能夠如運用家電一樣，對開關機進行隨意控制。同時，還可以在服務器上為用戶提供獨立硬盤空間，并保證用戶賬號與密碼的獨立性，避免出現互相干擾問題。

2.4無噪音

電腦終端機并不具備機械運行部件，無需風扇散熱，不存在噪音。同時，有著較高的集成度，結構十分緊湊，只需要占用較少空間。

3項目理想目標

3.1虛擬化技術實現的預期目標

利用虛擬化技術整合了熱風爐自動控制系統的所有工藝參數，真正實現分散控制、集中管理，在共享各崗位數據的同時，規劃了等級權限，合理分配操作級別，確保安全。對工藝參數及設備運行狀態進行實時監控，實現重要工藝參數的自動調節控制，徹底淘汰使用單體儀表完成工藝參數的檢測與控制的傳統模式。

對原有體系結構進行技術革新，構建服務器一客戶機結構的工控局域網，通過對網絡功能的強有力支持，充分實現信息和反饋的快速靈敏以及共享性。從而達到以下目標。

（1）節省成本，將能源消耗降到最低。虛擬化的運用能夠減少企業硬件投入，合理控制成本，促進服務器利用率的提升，并減少數據中心能耗，從而將溫室氣體排放降到最低。

（2）促進IT管理水平的提升。隨著虛擬化技術不斷發展，這為眾多傳統方式無法完成的快照回滾、快速批量部署以及在線遷移等任務的實現提供了可能，不但能夠大幅度提升IT管理水平，還可以促進用戶滿意度的增強。

4項目實施方案

4.1硬件與軟件準備

使用型號為DellPowerEdgeT100服務器，配置雙核英特爾2.8GHzCPU，2G內存，1塊300GSAS硬盤，用于安裝VMWare虛擬機的操作系統WindowsXPSP2專業版，配1塊1Gb的高速PCIE網卡。新建40G硬盤空間用于虛擬機的存儲。軟件方面，選用VMWarestation10.0來構建虛擬機[3]。

4.2將實體服務器升級為虛擬機服務器

在服務器上安裝VMWarestation10.0，并安裝winxp.系統sp2版。虛擬機可以在主系統平臺中促進若干操作系統共同運行的實現，如同對標準Windows應用程序進行切換一樣。同時，針對各操作系統，人們能夠展開虛擬分區，并配置不會給真實硬盤帶來影響的數據，甚至還能夠利用網卡有效連接眾多虛擬機，促進局域網的形成，具有較高方便性。為了后續實現該系統的運行可靠性和穩定性，充分體現出虛擬后系統的VMwarestation高可用性和高擴展性，我們選擇將虛擬機部署在連接到硬盤的其它分區上，這樣就算服務器重做系統，VMwarestation依然可以遷移到其他裝有VMware的機器上。

4.3虛擬機設置

虛擬機要想與主服務器之間實現網絡通訊，就必須把網絡設置成橋接模式。在這一模式中，虛擬操作系統可以發揮出局域網中獨立主機作用，能夠對網絡中任意機器進行訪問。同時，在橋接模式中，人們只有以手工方式來配置子網掩碼與IP地址，并保證與宿主機器處在相同網段，才能促進虛擬系統與宿主機器通信的實現。另外，因為這一虛擬網絡在局域網中屬于獨立主機系統，所以，能夠憑借手工方式對其TCP/IP信息進行配置，并為通過對局域網路由器或者是網關的利用來促進互聯網訪問的實現提供幫助。

在橋接模式中，虛擬網絡與宿主機器之間的關系，就如同在Hub上連接的兩臺電腦，要想促進二者通訊的實現，就必須保證虛擬系統子網掩碼與IP地址配置的合理性，否則將不能實現通信。OPCServer設置與宿主機器相同，以便于opcclient與服務器進行通訊，并對加密狗進行USB網絡映射，確保虛擬系統能正常開啟iFIX軟件并識別到加密狗。

5結束語

由電腦終端機代替工控上位機，簡化了維護人員操作程序，利用虛擬技術實現了和工控上位機一樣的功能，提高了系統整體的安全穩定性，降低操作人員的工作強度;從整體上降低了維護成本，大大節約了硬件成本和能源消耗，提升了企業的生產效率。遠程終端+虛擬技術的開發應用是該項目得以實施的核心，對于韶關冶煉廠未來的信息化建設有重要的借鑒意義。

參考文獻

[1]譚玉倩.T-S型模糊控制器在熱風爐燃燒過程的應用[J].冶金動力，2019（2）：72-75.

[2]王志.熱風爐送風管道破損分析及解決措施[J].鞍鋼技術，2018（6）：40-43.

[3]顏學龍，梅明.基于1553B總線協議IP核的設計[J].半導體技術，2012（6）：32-35