一种基于超融合和服务器虚拟化的控制系统及方法

摘要

本发明公开了基于超融合和服务器虚拟化的控制系统，包括通讯连接的超融合物理服务器、瘦终端和工业设备控制器，瘦终端通过超融合物理服务器的虚拟机控制工业设备控制器，完成生产管控。还公开了一种控制方法，在超融合物理服务器部署服务器虚拟化和存储虚拟化，并将工业控制上位机中的软件系统转换为虚拟机系统模板，克隆多个虚拟机，建立使用账户、虚拟机和瘦终端的关联关系，使瘦终端通过虚拟机操控工业设备控制器。由于取消了工业控制上位机，解决了工业控制上位机系统运行多年，硬件老化，经常出现响应慢、死机等情况以及软件版本较低，与新硬件、操作系统兼容性较差的问题，降低了后期维护和设备更新的成本。

说明书

技术领域

本发明涉及工业制造设备自动化控制技术领域，具体的说，是一种基于超融合和服务器虚拟化的控制系统及方法。

背景技术

目前计算机控制系统广泛应用于轮胎制造的橡胶密练数字化仪控系统，但由于计算机硬件寿命周期短，计算机技术革新换代速度很快，计算机硬件设备经常面临备件淘汰等问题，需要采用新的硬件设备进行升级。对于相关的操作系统、应用软件等软件系统，其本身不存在故障及老化问题，但与升级后的硬件系统往往存在不兼容的问题。因此，当对硬件设备进行淘汰升级时，往往伴随着软件系统的升级，而软件的采购成本一般都很高。另外，对于某些小众或特殊用途的应用软件，可能会面临已淘汰或无维护的情况，其持续性无法保证，这样在进行升级工作时就需要重新设计应用文件。如图1为现有橡胶密练的一种小料与密练生产系统的工业控制上位机系统的构架示意图。该工业控制上位机系统包括N台工业控制上位机(工控机)；N台工控机的操作系统为Windows10、Windows 7、Windows xp，工控机上安装有用于控制工业生产的工业控制软件。随着工业控制上位机系统运行多年，工控机硬件老化，经常出现响应慢、死机等情况，而且支持Windows xp、Windows 7系统的工控机主要硬件已停产，严重影响控制系统可靠性，急需对工业控制上位机系统进行升级改造。同时，由于计算机的升级换代，目前工控机操作系统普遍为Windows7-10系统，原工业控制软件版本较低，与新操作系统兼容性较差，经常出现死机、画面显示异常、通讯不稳定及数据丢失等现象，同时存在编程软件授权丢失导致重装无法授权的问题。若采用传统升级方案，在对工控机硬件升级换代的同时，需将其操作系统、工业控制软件以及编程软件均进行升级，升级成本较高，且后期维护受限且会耗费大量财物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于超融合和服务器虚拟化的控制系统及方法，用于解决现有技术中由于计算机硬件更新导致计算机软件系统更换导致成本较高的问题。

本发明通过下述技术方案解决上述问题：

一种基于超融合和服务器虚拟化的控制系统，包括：

超融合物理服务器，配置有服务器虚拟化和存储虚拟化，用于将工业控制上位机中的操作系统和应用程序封装、打包后，转换为工业控制上位机系统模板并克隆工业控制上位机虚拟机；以及通过轻量目录访问协议LDAP建立工业控制上位机虚拟机的使用账户，建立工业控制上位机虚拟机、使用账户与瘦终端的关联关系；

瘦终端，用于登录工业控制上位机虚拟机控制工业设备控制器；

工业设备控制器，用于根据控制指令控制工业设备。

本发明将原来的工业控制上位机取消，而采用在超融合物理服务器代替，部署服务器虚拟化和存储虚拟化，并将工业控制上位机中的软件系统转换为虚拟机系统模板，克隆多个虚拟机；在超融合物理服务器建立使用账户，并将使用账户、虚拟机和瘦终端建立关联关系，使瘦终端可以通过虚拟机操控工业设备控制器。由于取消了工业控制上位机，解决了工业控制上位机系统运行多年，硬件老化，经常出现响应慢、死机等情况；同时，还能解决原工业控制上位机软件版本较低，与新硬件、操作系统兼容性较差，经常出现死机、画面显示异常、通讯不稳定及数据丢失等问题，降低了后期维护和设备更新的成本。

一种基于超融合和服务器虚拟化的控制方法，包括：

步骤S100：超融合物理服务器通过交换机网络与瘦终端和工业设备控制器建立通讯连接；在超融合物理服务器中部署裸金属架构的虚拟化软件系统，在通过超融合技术实现多台服务器计算、存储资源整合；

步骤S200：将工业控制上位机中的操作系统和应用程序封装、打包后，转换成工业控制上位机系统模板和映像快照；

步骤S300：通过轻量目录访问协议LDAP建立工业控制上位机虚拟机用户的使用账户，建立单点登录认证权限；

步骤S400：通过工业控制上位机系统模板克隆多个工业控制上位机虚拟机；

步骤S500：分别为每个瘦终端分配对应的工业控制上位机虚拟机以及使用账户，并在超融合物理服务器建立工业控制上位机虚拟机、使用账户与瘦终端的关联关系；

步骤S600：在瘦终端登录工业控制上位机虚拟机，通过控制工业设备控制器进行生产管控操作。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明解决原来因工业控制上位机系统运行多年，硬件老化，经常出现响应慢、死机等情况；同时，解决了原工业控制上位机软件版本较低，与新硬件、操作系统兼容性较差，经常出现死机、画面显示异常、通讯不稳定及数据丢失等问题，降低后期维护和设备的淘汰更新成本。

(2)本发明基于超融合和虚拟化技术实现，系统稳定性高、工控虚拟机能够在线迁移、设计巧妙、实用性强。

附图说明

图1为现有技术的构架图；

图2为本发明的架构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图2所示，一种基于超融合和服务器虚拟化的控制系统，包括：

超融合物理服务器，配置有服务器虚拟化和存储虚拟化，用于将工业控制上位机中的操作系统和应用程序封装、打包后，转换为工业控制上位机系统模板并克隆工业控制上位机虚拟机；以及通过轻量目录访问协议LDAP建立工业控制上位机虚拟机的使用账户，建立工业控制上位机虚拟机、使用账户与瘦终端的关联关系；超融合物理服务器有多个，作为冗余备份。

瘦终端，用于登录工业控制上位机虚拟机控制工业设备控制器；

工业设备控制器，用于根据控制指令控制工业设备。

本发明将原来的工业控制上位机取消，而采用在超融合物理服务器代替，部署服务器虚拟化和存储虚拟化，并将工业控制上位机中的软件系统转换为虚拟机系统模板，克隆多个虚拟机；在超融合物理服务器建立使用账户，并将使用账户、虚拟机和瘦终端建立关联关系，使瘦终端可以通过虚拟机操控工业设备控制器。由于取消了工业控制上位机，解决了工业控制上位机系统运行多年，硬件老化，经常出现响应慢、死机等情况；同时，还能解决原工业控制上位机软件版本较低，与新硬件、操作系统兼容性较差，经常出现死机、画面显示异常、通讯不稳定及数据丢失等问题，降低了后期维护和设备更新的成本。

实施例2：

一种基于超融合和服务器虚拟化的控制方法，包括：

步骤S100：超融合物理服务器通过交换机网络与瘦终端和工业设备控制器建立通讯连接；在超融合物理服务器中部署裸金属架构的虚拟化软件系统，在通过超融合技术实现多台服务器计算、存储资源整合；

步骤S200：将工业控制上位机中的操作系统和应用程序封装、打包后，转换成工业控制上位机系统模板和映像快照；

步骤S300：通过轻量目录访问协议LDAP建立工业控制上位机虚拟机用户的使用账户，建立单点登录认证权限；

步骤S400：通过工业控制上位机系统模板克隆多个工业控制上位机虚拟机；

步骤S500：分别为每个瘦终端分配对应的工业控制上位机虚拟机以及使用账户，并在超融合物理服务器建立工业控制上位机虚拟机、使用账户与瘦终端的关联关系；

步骤S600：在瘦终端登录工业控制上位机虚拟机，通过控制工业设备控制器进行生产管控操作。

本发明在对密练车间小料系统4台设备，密练12台生产设备进行验证使用，将超融合物理服务器替换原有的工业控制上位机分别与瘦客户端S001、瘦客户端S002、外接交换机A、外接交换机B、交换机AA和交换机BB通讯连接，新系统保持了原系统的所有生产管理与监控功能，用户登陆界面与原有物理上位机保持相同操作，对运行操作人员的正常工作无任何影响。采用超融合虚拟化服务器网络架构代替传统工业控制上位机升级方式，解决了工业控制上位机硬件停产无法更换，软件授权丢失无法重装等难题，避免了计算机软硬件升级换代引起的需频繁购买工业控制上位机及软件授权问题。且虚拟服务器内配置硬件热冗余，上位机与控制器通讯实现多冗余，同时配置热备操作站供应急时使用，最大化保证上位机在故障工控下的稳定运行。通过虚拟技术将被淘汰服务器上的操作系统、应用程序整体迁移至虚拟环境，升级工作快速便捷。服务器的生命周期将比工控设备长3-4年，真正实现了降本增效。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。