迪慶有色金屬有限責任公司(以下簡稱"迪慶有色")地處云南香格里拉藏區、海拔3000多米的國家森林公園,年產精礦含銅超過5萬t。

　　迪慶有色生產工藝流程采用一個極其復雜而龐大的過程檢測與自動控制系統,各生產設備由設備廠家提供的可編程邏輯控制器(PLC)控制,再通過集散控制系統(DCS)集中至中央控制室集中監視、控制。在生產過程中,自動化工程師面臨很多單體設備維護、系統優化的問題。生產設備來自不同廠家,使用的PLC有西門子S7二200SMART、S7二200、S7二1200、S7二1500,也有GE的90二30、RX3i,AB的MICROLOGIX1500系列和1756系列,還有西門子PCS系統、霍尼韋爾DCS系統平臺等。

　　由于存在以上問題,在工控平臺應用超融合、虛擬化技術,通過軟件將服務器、網絡、虛擬化等整合為一個易于管理的集成系統,并通過自動化運維減少手動操作,提高安全性,減少人為錯誤,從而降低實施和運維風險以及運營成本。

　　1自動化控制現狀背景分析

　　迪慶有色自動化覆蓋采礦、選礦、尾礦整個生產流程,采用中央處理器(CPU)冗余的系統,進行DCS系統的編程組態、測試及系統聯調。

　　控制系統主要有有軌運輸無人駕駛系統、SABC磨礦自動控制、銅鉬混合浮選自動控制、銅鉬分離浮選自動控制、精礦脫水自動控制、尾礦輸送控制系統。

　　2工控系統優化方法

　　2.1超融合技術簡介

　　超融合是受通過軟件定義技術構建大規模數據中心的啟發,結合虛擬化技術和企業IT的場景,為企業實現可擴展的IT基礎架構。目前,國內聯想超融合一體機是利用分布式存儲和計算虛擬化技術整合服務器集群,對外提供計算、存儲和網絡等資源的IT基礎架構,能夠幫助客戶大幅度降低各種規模數據中心的復雜性。

　　基于超融合架構的云數據中心是指大量采用軟件定義技術,將計算、存儲、網絡與專用硬件實現解耦,實現IT基礎架構的真正融合,為云計算數據中心的實施與部署掃清了最后一個障礙。采用超融合架構提供云計算服務已經是大勢所趨。超融合技術實現原理實際就是以軟件定義存儲(SDS)替代了傳統融合系統中的SAN,主要成分是構筑于標準服務器硬件上的軟件定義存儲加(服務器)虛擬化。

　　2.2虛擬化技術簡介

　　服務器虛擬化特點:服務器虛擬化是把一個實體服務器分割成多個小的虛擬服務器。有了服務器虛擬化,多個服務器可以依靠一臺實體機生存。最普通的服務器虛擬化方法是使用虛擬機,它可以使一個虛擬服務器像是一臺獨立的電腦,IT部門通常使用服務器虛擬化來支持各種工作。

　　將服務器物理資源抽象成邏輯資源,讓一臺服務器變成幾臺甚至上百臺相互隔離的虛擬服務器,我們不再受制于物理上的界限,而是讓CPU、內存、磁盤、IO等硬件變成可以動態管理的"資源池",從而提高資源的利用率,簡化系統管理,實現服務器整合,讓IT對業務的變化更具適應力一這就是服務器的虛擬化。

　　2.3優化控制策略

　　通過虛擬化應用,可以讓不同的操作系統在同一臺控制主機上同時運行,如WINDOWSXP、WINDOWS7(也可運行UNIX、LINUX系統)等眾多操作系統,實現以往不可能實現的多宿主架構,在工控應用當中,可以滿足多種業務系統的需要。

　　快照功能在虛擬化環境中支持每卷創建多個快照拷貝,并將這些時間點拷貝分配給其他虛擬機。這樣用戶只需創建生產數據的快照拷貝并分配給專門用作測試的虛擬機,就能夠創建出功能強大的測試環境了。一旦用戶建立了虛擬服務器環境,就能夠快速創建虛擬測試服務器。測試人員不僅能夠在幾秒內分配獲得真實的"實時"數據,還能在整個測試過程中進行數據快照。

　　3工業應用

　　3.1控制系統平臺

　　下文以VMWarevSphere平臺搭建為例進行介紹。

　　3.1.1搭建服務器硬件資源池

　　根據實際使用需求配置合適的服務器硬件資源池,按使用需求可選擇多臺低配置HPMicroServerGen8或類似機器作為服務器服務器,每臺服務器只運行1~2個VMS(虛擬機實例),也可配置2~4臺(根據項目的實際需求)DELLR920或HPML350PGen9這類大型服務器,每臺運行4~6個VMS,還可搭建DELLC6320或HPSL230S等刀片式服務器平臺和美國容錯(StratuS)、日本NEC、中國海得等容錯服務器硬件平臺。

　　3.1.2搭建VMWarevSphere平臺

　　按照硬件廠家推薦的vSphere版本,嚴格遵照部署手冊,部署vSphere平臺。應充分考慮到兼容性、可擴展性、容錯性。

　　3.1.3搭建虛擬化環境內的自動化軟件環境

　　須嚴格按照各個自控系統廠家推薦的方式來部署虛擬化環境。對于要求網卡直通的軟件必須設置網卡直通,對于不要求網卡直通的軟件推薦采用網卡直通。為降低兼容性風險,應盡量采用較新的自動化軟件版本。

　　3.1.4搭建自動化控制網絡

　　有的PLC系統網絡可以合并在一套交換機上,而有的DCS系統網絡必須是單獨的一套或兩套交換機。當系統廠家眾多時,網絡會顯得十分凌亂,需要豐富的經驗進行梳理,對于能合并的盡量進行合并:對于不能合并的系統,應盡量將其單獨隔離開來,并盡量將網絡比較復雜的DCS系統部署在一套服務器上,將網絡比較簡單的PLC系統部署在一套服務器上。為便于偵聽報文,應選擇兼容性好、性能強,帶有端口鏡像功能的高級管理型交換機。

　　3.2應用效果

　　(1)滿足多種業務系統的需要:可通過虛擬化軟件在計算機平臺和終端用戶之間創建虛擬操作平臺,自動化工程師可根據現場PLC的不同軟件兼容性配置多個虛擬系統,并可在多個操作系統之間靈活切換。

　　(2)方便的克隆機制:虛擬機一旦克隆之后,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。對于講求穩定性的工控應用來說,克隆機制可以保證足夠的備份副本。

　　4結語

　　在計算機硬件日益更新的時代,工控技術因為其特殊性,軟硬件平臺均滯后于主流產品,各工控處理器廠家上位機存在不兼容現象。運用超融合、虛擬化技術搭建的通用平臺,可以支持絕大多數軟件、硬件環境,提供快速還原和系統快照功能,大大提高了工控平臺的兼容性和工程師處理問題的效率。