一种高容错通用型集中管理平台的制作方法

本发明涉及一种高容错通用型集中管理平台，适合于火力发电厂设备的集中管理。属于火力发电设备技术领域。

背景技术

目前，火力发电厂自动化系统大多以分散式控制、集中管理作为普遍的技术方向。一般情况下，除了整套按照该技术方向提供的dcs系统外，还会有大量分散的plc系统存在。现有技术中，为了解决这些分散的plc系统的集中管理问题，通常会使用plc的scada系统所支持的通信技术如opc、emo、modbus等方式将这些分散的plc所控制的子系统信号集中在一个单独开发的独立集中管理平台上，通过对该平台的二次开发实现集中管理。这种独立的集中管理平台存在如下问题：(1)需要配置专业的开发工具和开发人员进行二次，二次开发及维护成本高。(2)当plc子系统需改造或升级时，需要进行集中管理平台或dcs的配套改造，升级改造技术复杂、技术难度大、成本高。(3)对旧有的plc子系统进行换型或者配置新的plc子系统时，往往受限于当前集中管理平台所采用的通信技术。

技术实现要素：

本发明的目的，是为了解决现有技术二次开发的集中管理平台存在二次开发及维护成本高、升级改造技术复杂、技术难度大等问题，提供一种高容错通用型集中管理平台。具体有结构简单、设置使用及维护方便、技术难度小和成本低等突出的实质性特点和显著技术进步。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种高容错通用型集中管理平台，包括集控平台硬件设备及内置集控平台操作系统，其特征在于：

1)所述集控平台操作系统中具有虚拟软件，通过该虚拟软件虚拟配置若干个虚拟机，各虚拟机中配置有虚拟机操作系统；形成多虚拟机结构；

2)各虚拟机对应一plcscada软件，通过所述plcscada软件导入plcscada工程项目，形成独立的虚拟机管理结构；

3)各虚拟机管理结构嵌套在集控平台操作系统中，在集控平台硬件设备及内置集控平台操作系统下独立存在及工作，并可任意嵌入或移出，各虚拟机管理结构兼容多种形式的高级别操作系统，形成高容错通用型集中管理平台结构。

本发明的目的还可以通过采取如下技术方案达到：

进一步地，所述的集控平台硬件设备由商用pc电脑或商用服务器构成，集控平台操作系统由windows7及其以上级别的操作系统构成。

进一步地，所述的虚拟软件由虚拟机软件macrosolft构成或者由windows系列操作系统中内置的虚拟机软件构成。

进一步地，由集控平台硬件设备及内置集控平台操作系统构成上位机，在所述上位机中配置二个独立的虚拟机管理结构，形成在同一个集控平台同时针对二个plc对象的上位机系统，或者在所述上位机中配置多个独立的虚拟机管理结构构，形成在同一个集控平台同时针对多个plc对象的上位机系统。

进一步地，所述虚拟机软件中具有虚拟机网络桥链接结构，形成集中管理平台的网络架构。

进一步地，每个虚拟机的虚拟网卡直接共享自集控平台硬件网卡并直接连接到各自对应的plcscada工程项目控制站。

进一步地，将所述虚拟机分成若干组，分别以组为单位桥接到内置在集控平台的若干硬件网卡上，再连接到各自对应的plcscada工程项目控制站。

本发明具有如下突出的实质性特点和显著技术进步：

1、本发明由于包括集控平台硬件设备及内置集控平台操作系统，所述集控平台操作系统中具有虚拟软件，通过该虚拟软件虚拟配置若干个虚拟机，各虚拟机中配置有虚拟机操作系统；形成多虚拟机结构；各虚拟机对应一plcscada管理软件，通过所述plcscada管理软件导入plcscada工程项目，形成独立的虚拟机管理结构；各虚拟机管理结构嵌套在集控平台操作系统中，在集控平台硬件设备及内置集控平台操作系统下独立存在及工作，并可任意嵌入或移出，各虚拟机管理结构兼容多种形式的高级别操作系统，形成高容错通用型集中管理平台结构；因此，能够解决现有技术二次开发的集中管理平台存在二次开发及维护成本高、升级改造技术复杂、技术难度大等问题，具体有结构简单、设置使用及维护方便、技术难度小和成本低等突出的实质性特点和显著技术进步。

2、本发明用虚拟硬件机代替真正的硬件，综合了虚拟机软件技术寿命长、向下兼容性强和虚拟硬件机移植性能好的优点，绕开了plcscada软件及工程项目与相配套的操作系统及硬件平台相互冲突的问题；具有移植方便，适用性强，应用范围广，维护简单方便等特点。

3、本发明以虚拟机技术和磁盘阵列技术为基础，通过虚拟机平台绕过因为上位机的故障导致的随后所有软件升级及项目开发工作；利用磁盘阵列技术提升整个上位机的稳定性并降低维护难度。

附图说明

图1为本使用新型的软硬件嵌套结构示意图。

图2为本发明的虚拟桥接集中管理网络图。

图3为本发明的网卡共享集中管理网络图。

具体实施方式

具体实施例1：

参照图1，本具体实施例1包括集控平台硬件设备1及内置集控平台操作系统2，所述集控平台操作系统2中具有虚拟软件3，通过该虚拟软件3虚拟配置若干个虚拟机4，各虚拟机4中配置有虚拟机操作系统5；形成多虚拟机结构；各虚拟机4对应一plcscada软件6，通过所述plcscada软件6导入plcscada工程项目7，形成独立的虚拟机管理结构；各虚拟机管理结构嵌套在集控平台操作系统2中，在集控平台硬件设备1及内置集控平台操作系统2下独立存在及工作，并可任意嵌入或移出，各虚拟机管理结构兼容多种形式的高级别操作系统，形成高容错通用型集中管理平台结构。

本实施例中：

进一步地，所述的集控平台硬件设备1由商用pc电脑或商用服务器构成，集控平台操作系统2由windows7及其以上级别的操作系统构成。

进一步地，所述的虚拟软件3由虚拟机软件macrosolft构成或者由windows系列操作系统中内置的虚拟机软件构成。

进一步地，由集控平台硬件设备1及内置集控平台操作系统2构成上位机，在所述上位机中配置二个独立的虚拟机管理结构构，形成在同一个集控平台同时针对二个plc对象的上位机系统，或者在所述上位机中配置多个独立的虚拟机管理结构构，形成在同一个集控平台同时针对多个plc对象的上位机系统。

进一步地，所述虚拟机软件3中具有虚拟机网络桥链接结构，形成集中管理平台的网络架构。

进一步地，每个虚拟机4的虚拟网卡直接共享自集控平台硬件网卡并直接连接到各自对应的plcscada工程项目控制站。

进一步地，将所述虚拟机4分成若干组，分别以组为单位桥接到内置在集控平台1的若干硬件网卡上，再连接到各自对应的plcscada工程项目控制站。

所述的plcscada软件6，包括plc系统，即可编程控制器，用于工业现场的测量控制；以及scada系统，即分布式数据采集和监控系统，用于中小规模的测控调度管理；plcscada工程项目7包括工业现场的测量控制的工程项目、分布式数据采集和监控的工程项目。所述虚拟机软件macrosolft为常规的专业虚拟软件。

下面结合三个应用实例对本发明作进一步说明：

表1是配置构造的中央空调集中管理平台的具体配置说明。

表2是配置构造的公用系统集中管理平台的具体配置说明。

表3是配置构造的化学系统集中管理平台的具体配置说明。

本发明的各应用实例说明，可选取当前主流操作系统作为集控平台操作系统2，将其安装在集控平台硬件1下，然后选取安装配套的虚拟机软件3；至此以上的部分与上位机硬件有关联，以下部分全在虚拟机软件下进行。在虚拟机软件3下配置出虚拟机4，然后安装适合于plcscada软件6的操作系统作为虚拟机操作系统5。最后导入plcscada工程项目7。

采用本发明，当上位机平台，即集控平台硬件1和集控平台操作系统2出现故障后，可以将虚拟机4以下(含虚拟机4)的所有内容打包移植到新的平台。虚拟机软件3作为一种新的计算机软件技术一般能做到与最新硬件及操作系统软件平台的全面兼容。macrosolft甚至在其新的windows系列操作系统中内置了虚拟机软件。此外作为一种系统办公软件，其技术寿命较长，向下兼容性优越。因此极少存在技术寿命结束后无法找到替代的情况。而虚拟机4则是在虚拟机软件3条件下的一个定义文件或文件夹，也就具备了极佳的移植性能。嵌套安装在虚拟机4下的所有软件都跟随着虚拟机4移植，因此具备了极佳的移植性能。

本发明用虚拟机4代替真正的硬件。综合了虚拟机软件3技术寿命长、向下兼容性强和虚拟机4移植性能好的优点，解决了plcscada软件及工程项目与相配套的操作系统及硬件平台相互冲突的问题。同样避免硬件平台升级及要求操作系统升级导致plcscada软件及整个工程项目的重新开发工作。采用本发明则只需要采用升级集控平台硬件设备1，然后升级集控平台操作系统2及其附带的(或非附带市场上主流的)虚拟机软件3，最后移植虚拟机机4及其下嵌套的部分即可。

本发明的具体实施方案，如图1，构建二组以上的虚拟机4、虚拟机操作系统5、plcscada软件6及plcscada工程项目7。可以在同一个集控平台硬件设备1同时安装针对二个以上的plc对象的上位机系统，以此类推，安装针对多个plc对象的上位机系统就是集中管理平台。

本发明的具体实施方案，可以是利用虚拟机软件提供的虚拟机网络桥接技术解决集中管理平台的网络架构问题。如图2，为本发明的虚拟桥接集中管理网络图，即每个虚拟机4的虚拟网卡用虚拟机软件3提供的虚拟网桥连接到集控平台硬件网卡上，再通过交换机分别连接到各个plc控制站。在这个系统中虚线框3内的所有设备均为虚拟设备，因此其网络部署情况也会在进行虚拟硬件机移植过程中一同被移植，而不需要重新进行部署。采用这种技术可以最少的使用硬件，但对单个网卡的通信能力要求较高。

本发明的具体实施方案，可以是利用物理网卡共享的技术解决集中管理平台的网络架构问题。如图3，为本发明的网卡共享集中管理网络图，即每个虚拟机4的虚拟网卡直接共享自集控平台硬件网卡并直接连接到各自对应的plc控制站。采用这种技术降低了对单个网卡通信能力的要求，但是扩展上限受到硬件扩展能力的制约。

上述集中管理网络架构方法综合使用。将虚拟硬件机分成若干组，分别以组为单位桥接到若干集控平台的硬件网卡上，再连接到各自对应的plc控制站。

本发明可以采用磁盘阵列的技术解决集控平台硬件的稳定性和维护问题。集控平台的硬件部件损坏后大多可以用直接更换部件的方式进行维护。但硬盘损坏后由于其中存储着软件数据，所以需要重新进行软件安装和工程导入工作。利用适当的磁盘阵列技术可以允许在一定数量范围内的硬盘损坏。当硬盘损坏时，基于适当的磁盘阵列技术，也可以直接更换硬盘而不需要重新进行软件安装和工程导入的工作。

表1：配置构造的中央空调集中管理平台

表2：配置构造的公用系统集中管理平台

表3：配置构造的化学系统集中管理平台

需要说明的是，一般情况下一套生产系统的主体，其寿命20年左右。对生产系统进行监视控制的plc系统寿命在10年左右。plc系统上位机，即控制电脑或集中管理电脑硬件使用寿命在5年左右，其技术寿命则可能更短。此外，计算机硬件各个部分的技术寿命也不相同。上位机系统软件的技术寿命往往在3年左右。plc工程软件scada的技术寿命大概10年左右，但一般只支持软件开发时主流的操作系统，容易与后续不同的操作系统存在兼容冲突。这种大量的寿命的不对等，产生了上位机更换的各种困难。往往出现上位机零件损坏，导致整个上位机更换，随即要求更换可以与新硬件兼容的操作系统。新的操作系统要求搭配新的上位机scada软件。如果该软件兼容性不好，将会导致整个软件项目需要重新开发。