自動(dòng)備份服務(wù)系統(tǒng)在DCS中的應(yīng)用

李立志

（岳陽長煉機(jī)電工程技術(shù)有限公司，海南 東方 572600）

0 引言

隨著工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)信息化、自動(dòng)化水平不斷發(fā)展，DCS控制系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)文件的保存及備份工作越來越重要，數(shù)據(jù)丟失的原因有系統(tǒng)電腦硬件故障，應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)出錯(cuò)，人為操作錯(cuò)誤，電腦病毒或黑客入侵，火災(zāi)、地震等自然災(zāi)害，異常停機(jī)、正常停機(jī)等[1]。一旦數(shù)據(jù)丟失可能引起控制系統(tǒng)癱瘓，生產(chǎn)裝置就不能正常生產(chǎn)，通過數(shù)據(jù)備份能防止數(shù)據(jù)丟失后不能及時(shí)恢復(fù)的風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)據(jù)備份方法很多，如DCS系統(tǒng)可以通過自身的冗余機(jī)制、磁盤陣列、雙機(jī)熱備，人為手動(dòng)備份等方法防止數(shù)據(jù)丟失，但這些備份方法還是存在系統(tǒng)自身冗余故障、人為操作失誤等各種風(fēng)險(xiǎn)，這里采用了ARCONIS（ARCONIS是一家專門開發(fā)備份軟件、災(zāi)難恢復(fù)和安全數(shù)據(jù)訪問的一站式解決方案提供商）的自動(dòng)備份服務(wù)系統(tǒng)來搭建DCS控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份平臺(tái)，按預(yù)定計(jì)劃定時(shí)備份控制系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)的安全可靠，同時(shí)避免人為手動(dòng)備份的缺點(diǎn)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失。當(dāng)發(fā)生異常情況，如網(wǎng)絡(luò)黑客攻擊、數(shù)據(jù)全部刪除、計(jì)算機(jī)硬盤損壞、火災(zāi)時(shí)，能夠通過預(yù)先備份的數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有條不紊地快速恢復(fù)。使用新的自動(dòng)備份服務(wù)系統(tǒng)，可以避免前面所提到的備份方法的一些不足。

1 DCS控制系統(tǒng)介紹

本廠DCS控制系統(tǒng)采用兩套艾默生的Deltav R3系統(tǒng)，每套系統(tǒng)有一臺(tái)PLUS主工程師站，它是控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，保存全部組態(tài)數(shù)據(jù)及生產(chǎn)事件日志；另一臺(tái)HIS歷史站保存全部歷史數(shù)據(jù)；還有三十多臺(tái)操作站用于工藝日常生產(chǎn)操作。采用主、副冗余以太網(wǎng)鏈接進(jìn)行通訊。

2 研究背景

控制系統(tǒng)備份包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，應(yīng)用軟件應(yīng)做本地備份和異地備份，本地備份存放在工程師站硬盤中，異地備份原則上用專用U盤備份，不能用U盤備份的用其他方法備份[2]。備份艾默生DELTAV系統(tǒng)應(yīng)用軟件需要備份的數(shù)據(jù)文件有：deltav數(shù)據(jù)庫文件“DVData”、組態(tài)配置文件“.fhx文件”、事件日志文件“event”、歷史記錄文件“History”、POWERUP運(yùn)行時(shí)間數(shù)據(jù)庫。以上5個(gè)文件分別保存在PLUS主工程師站和歷史站上，并用光盤刻錄一份保存，保存的文件只有兩份，老的備份方法是定期或不定期人為手動(dòng)把以上4個(gè)文件拷貝到光盤或移動(dòng)硬盤對(duì)其進(jìn)行備份。這樣的辦法存在很多問題，如工業(yè)機(jī)經(jīng)常使用光盤或硬盤容易傳播電腦病毒；用光盤刻錄時(shí)，由于文件大容易導(dǎo)致光驅(qū)卡死，電腦死機(jī)的情況，進(jìn)一步引起數(shù)據(jù)丟失，非常不安全；人為手動(dòng)備份存在操作失誤的情況，導(dǎo)致備份不成功或備份錯(cuò)誤，人為備份還存在備份不及時(shí)或漏備份的情況。

工控系統(tǒng)的主工程師站、歷史站和操作站在日常生產(chǎn)中非常關(guān)鍵，一旦出現(xiàn)故障必須快速處理，恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，才能保證裝置的正常生產(chǎn)。據(jù)了解本廠如果生產(chǎn)停一天，損失就有上千萬，所以停工的代價(jià)是非常大的。DCS系統(tǒng)電腦主機(jī)出現(xiàn)一般硬件故障，可以快速采用備件進(jìn)行更換處理及時(shí)恢復(fù)。但如果出現(xiàn)硬盤故障損壞、軟件操作系統(tǒng)癱瘓、感染電腦病毒使其不能正常運(yùn)行，通常的辦法基本上只有一種——重新安裝WINDOWS操作系統(tǒng)及DELTAV軟件系統(tǒng)。重新安裝操作系統(tǒng)，特別是服務(wù)器所需要的時(shí)間是很長的，一般都要3h～4h，加上安裝deltav系統(tǒng)，導(dǎo)入組態(tài)文件所要的時(shí)間更長，還要調(diào)試正常，一天24h都不一定順利完成。這種處理方法基本上行不通。

對(duì)于以上問題，經(jīng)過反復(fù)思考研究并進(jìn)行了實(shí)踐，采用了acronis的備份服務(wù)系統(tǒng)并應(yīng)用到本廠的DCS控制系統(tǒng)上，解決了系統(tǒng)備份不安全的問題。acronis備份服務(wù)系統(tǒng)屬于網(wǎng)絡(luò)備份管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的核心是備份管理軟件，通過備份軟件的計(jì)劃功能，可為整個(gè)企業(yè)建立一個(gè)完善的備份計(jì)劃及策略，并可借助備份時(shí)的呼叫功能，讓所有的服務(wù)器備份都能在同一時(shí)間進(jìn)行；備份軟件也提供了完善的災(zāi)難恢復(fù)手段，能夠?qū)浞萦布膬?yōu)良特性完全發(fā)揮出來，使備份和災(zāi)難恢復(fù)時(shí)間大大縮短，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)備份的全自動(dòng)智能化管理[3]。以下為新自動(dòng)備份服務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法。

圖1 備份系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖Fig.1 Backup system network map

3 備份服務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acronis備份服務(wù)系統(tǒng)是一套非常成熟的備份系統(tǒng)，它的優(yōu)點(diǎn)不再一一介紹。這里采用的是備份服務(wù)器與客戶端，本地存儲(chǔ)備份模式，使系統(tǒng)備份更安全可靠、快速便捷。

1）硬件組成：備份服務(wù)器主機(jī)（BACKUP server），采用了DELL的最新PowerEdge T630 塔式服務(wù)器，磁盤陣列設(shè)raid1，2T的容量，INTEL至強(qiáng)CPU處理器 E5-2600 v4 12核、雙電源冗余，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采用穩(wěn)定可靠的思科catalyst2960-24、備份客服端主機(jī)（DELTAV系統(tǒng)的2臺(tái)主工程師站、2臺(tái)歷史站、1臺(tái)T3600操作站、1臺(tái)T3500操作站）。

2）軟件：ACRONIS backup 11.5 （自動(dòng)客服端和服務(wù)端）。

3）備份服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

備份服務(wù)系統(tǒng)由1臺(tái)服務(wù)器（BKserver）和6臺(tái)客服端組成，通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，使需要備份的數(shù)據(jù)保存在服務(wù)器上（BKserver）。6臺(tái)客服機(jī)通過1臺(tái)交換機(jī)與服務(wù)器連接。其中，這6臺(tái)客服機(jī)就是所需要進(jìn)行數(shù)據(jù)備份的工控機(jī)。BKserver服務(wù)器采用了大容量（目前是2T）的磁盤陣列系統(tǒng)，可以完全滿足文件備份容量的要求。

4 建立備份服務(wù)（backup server）操作步驟

4.1 硬件安裝

安裝1臺(tái)DELL T630備份服務(wù)器、1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、電源配線安裝，在需要備份的6臺(tái)工作站上增加第3塊通訊網(wǎng)卡，通過網(wǎng)線鏈接與備份服務(wù)器通訊。配置各設(shè)備的IP地址，使備份服務(wù)系統(tǒng)在同一個(gè)局域網(wǎng)段。

4.2 軟件安裝

在備份服務(wù)器（BVserver）上，安裝正版Acronis Backup 11.5軟件，在安裝過程中導(dǎo)入license授權(quán)，配置備份服務(wù)端。

對(duì)6臺(tái)工作站安裝Acronis Backup客服端，配置網(wǎng)絡(luò)鏈接，建立備份服務(wù)的局域網(wǎng)絡(luò)。

表1 IP地址分配Table 1 IP Address Assignment

4.3 軟件安裝步驟

1）安裝backup軟件之前，必須使用許可證備份實(shí)用程序生成1個(gè)許可證代碼，然后發(fā)送到愛默生過程管理，然后收到艾默生的許可文件（*.lin）。運(yùn)行backuplicenseutility執(zhí)行文件，生成許可證代碼，點(diǎn)擊 tExport Licenses 按鈕導(dǎo)入許可文件，如圖2所示。

圖2 licenses文件導(dǎo)入Fig.2 licenes File import

2）安裝 DeltaV Backup and Recovery備份系統(tǒng)（備份管理和控制臺(tái)），啟動(dòng)安裝光盤，選擇運(yùn)行install acronis backup.exe執(zhí)行文件，如圖3所示。

圖3 安裝備份系統(tǒng)選項(xiàng)Fig.3 Options for installing a backup system

3）選中“I accept the terms of this agreement”按鈕，點(diǎn)擊“Next”繼續(xù)安裝，如圖4所示。

圖4 條款協(xié)議Fig.4 Terms agreement

4）本機(jī)配置用途，選擇復(fù)選框“我想手動(dòng)選擇的Acronis組件和定制安裝過程”的選擇，選中“I want to manually select the acronis components and customize the installation process”，再點(diǎn)擊“Next”繼續(xù)，如圖5所示。

圖5 安裝向?qū)нx擇Fig.5 Install wizard selection

5）選中需要的安裝組件，如圖6所示。

圖6 選擇需要的組件Fig.6 Select the components you need

6）點(diǎn)擊“Next”按鈕繼續(xù)完成安裝，當(dāng)acronis備份設(shè)置屏幕重新出現(xiàn)在安裝完成后，退出安裝程序。

7）在服務(wù)器上遠(yuǎn)程安裝客服端組件，再使用遠(yuǎn)程安裝向?qū)戆惭b組件從管理服務(wù)器創(chuàng)建新的管理機(jī)。

打開并允許Acronis Backup軟件，在圖7控制面板上選擇“Connect to a management server”，如圖7所示。

圖7 備份系統(tǒng)管理窗口Fig.7 Backup system management window

8）在管理控制面板中，開始遠(yuǎn)程安裝向?qū)?，點(diǎn)擊工具→安裝的Acronis組件。進(jìn)行客戶端遠(yuǎn)程自動(dòng)安裝組件，如圖8所示。

圖8 遠(yuǎn)程客服端安裝界面Fig.8 Remote customer service installation interface

9）點(diǎn)擊“Next”按鈕，完成所有軟件的安裝。

5 備份服務(wù)系統(tǒng)備份計(jì)劃任務(wù)的配置

這套備份服務(wù)系統(tǒng)提供了全面的備份方案，用戶可以自定義配置計(jì)劃任務(wù)，根據(jù)使用需要備份的數(shù)據(jù)等相關(guān)文件進(jìn)行計(jì)劃性的備份。針對(duì)DCS系統(tǒng)各數(shù)據(jù)文件的重要性及不同特點(diǎn)，如主工程師站、歷史服務(wù)器、操作站進(jìn)行全盤備份，防止它們出現(xiàn)癱瘓不能恢復(fù)運(yùn)行，可以立即使用全新的電腦進(jìn)行全盤恢復(fù)；組態(tài)文件、數(shù)據(jù)庫文件、歷史記錄文件每天都有改動(dòng)，需要每天進(jìn)行備份；防止備份服務(wù)器運(yùn)行負(fù)荷過大，每一項(xiàng)備份任務(wù)相對(duì)錯(cuò)開備份時(shí)間點(diǎn)，合理安排備份服務(wù)的運(yùn)行負(fù)荷；對(duì)于文件容量小的項(xiàng)目保存數(shù)量大，文件容量大的文件保存數(shù)量??；根據(jù)以上情況特制定備份計(jì)劃安排列表，見表2。

表2 備份計(jì)劃列表Table 2 Backup schedule list

備份計(jì)劃操作步驟：

1） 打開Acronis backup備份服務(wù)軟件，進(jìn)入“BACKUP PLANS AND TASKS”選項(xiàng)，按照表2對(duì)備份項(xiàng)目進(jìn)行配置，如圖9所示。

2）所有項(xiàng)目配置好后，點(diǎn)擊“保存”按鈕，完成操作。

6 備份服務(wù)系統(tǒng)恢復(fù)

備份服務(wù)系統(tǒng)搭建好后，備份文件進(jìn)行恢復(fù)操作：打開Acronis backup備份服務(wù)軟件，選擇需要恢復(fù)的備份項(xiàng)目，單擊右鍵選擇“RECOVER”按鈕，系統(tǒng)開始恢復(fù)文件。查看預(yù)先配置好的恢復(fù)文件夾，檢查文件恢復(fù)情況。全盤備份恢復(fù)操作：使用1臺(tái)操作站作為恢復(fù)對(duì)象，選擇需要恢復(fù)的操作站，單擊右鍵選擇“RECOVER”按鈕，系統(tǒng)開始運(yùn)行，一段時(shí)間后觀察操作站是否已經(jīng)重裝正常。

圖9 配置備份項(xiàng)目Fig.9 Configure backup items

7 備份系統(tǒng)的維護(hù)

Acronis backup備份與恢復(fù)系統(tǒng)建立后需要定期進(jìn)行維護(hù)檢查，保證備份系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。Acronis backup備份與恢復(fù)系統(tǒng)有1個(gè)DashBoard運(yùn)行指示面板，面板顯示歷史備份項(xiàng)目完成、機(jī)器錯(cuò)誤、備份計(jì)劃錯(cuò)誤、恢復(fù)任務(wù)錯(cuò)誤、報(bào)警等情況，維護(hù)人員定期檢查面板就能全面監(jiān)測(cè)備份系統(tǒng)的運(yùn)行情況。發(fā)現(xiàn)異常情況，技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。

圖10為監(jiān)測(cè)面板，顯示出備份系統(tǒng)運(yùn)行情況。

圖10 備份系統(tǒng)監(jiān)控頁面Fig.10 Backup system monitoring page

8 Acronis backup備份系統(tǒng)在DCS系統(tǒng)備份中的優(yōu)點(diǎn)

DCS系統(tǒng)備份采用Acronis backup備份系統(tǒng)后，DCS系統(tǒng)的備份工作變得簡單又可靠等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一，大大減少了系統(tǒng)維護(hù)人員的工作量，之前只要有DCS系統(tǒng)組態(tài)修改就需要進(jìn)行一次備份工作，現(xiàn)在無需人為手動(dòng)操作；第二，DCS系統(tǒng)備份安全可靠，兩套DCS系統(tǒng)的備份文件保存到另一臺(tái)更安全可靠的雙冗余磁盤備份服務(wù)器（BRSEVER），備份服務(wù)器（BRSEVER）存放在不同物理位置，即使發(fā)生自然災(zāi)害也能保證有一份完好，能讓所有數(shù)據(jù)得到很好得保護(hù)；第三，提高DCS系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，原來用光盤刻錄備份文件時(shí)，經(jīng)常發(fā)生刻錄機(jī)卡機(jī)現(xiàn)象，導(dǎo)致電腦死機(jī)，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，現(xiàn)在無需此操作；第四，快速還原系統(tǒng)，保證在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成操作系統(tǒng)的重裝；第五，備份系統(tǒng)維護(hù)量小，定期查看備份服務(wù)器的監(jiān)控畫面（DashBoard），就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。

9 結(jié)束語

通過采用這套新的DCS系統(tǒng)備份方法（Acronis backup備份系統(tǒng)），DCS系統(tǒng)備份應(yīng)用一年多來，備份數(shù)據(jù)完好率100%、數(shù)據(jù)恢復(fù)成功率100%、測(cè)試工作站從災(zāi)難中快速正?；謴?fù)，可以主動(dòng)避免了控制系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間，從而確保DCS系統(tǒng)的連續(xù)正常運(yùn)行。這套新的備份系統(tǒng)應(yīng)用在DCS控制系統(tǒng)是非常成功的，可以推廣到更多的工控系統(tǒng)中。