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CN109324818A - 虚拟化服务器上位机系统及相关升级技术 - Google Patents

虚拟化服务器上位机系统及相关升级技术 Download PDF

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CN109324818A CN201811129883.0A CN201811129883A CN109324818A CN 109324818 A CN109324818 A CN 109324818A CN 201811129883 A CN201811129883 A CN 201811129883A CN 109324818 A CN109324818 A CN 109324818A
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韩洪宝
李小鹤
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CGN Power Co Ltd
Suzhou Nuclear Power Research Institute Co Ltd
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Abstract

一种虚拟化服务器上位机系统及相关升级技术；所述虚拟化服务器上位机系统包括：虚拟物理服务器(100)，瘦客户端A，瘦客户端B；该虚拟物理服务器(100)中配置有第一虚拟机(110)和第二虚拟机(120)；将工程师站工控机(210)和操作员站工控机(220)中操作系统和应用程序封装、打包后，转换成的虚拟机文件分别无缝迁移在第一虚拟机(110)和第二虚拟机(120)中，并在该虚拟机中运行；通过瘦客户端A和瘦客户端B远程访问第一虚拟机(110)和第二虚拟机(120)，实现对原上位机程序的操作；本发明的虚拟化服务器上位机系统及相关升级技术设计巧妙，实用性强。

Description

虚拟化服务器上位机系统及相关升级技术
技术领域
本发明涉及工业计算机领域、自动控制领域，尤其涉及一种虚拟化服务器上位机系统及相关升级技术。
背景技术
计算机广泛应用于核电厂数字化仪控系统，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，容易过时，计算机的淘汰升级工作面临诸多难题和挑战。计算机硬件设备发展迅猛，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。而且软件系统为了适应硬件的发展及自身发展需求也在不断升版，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版，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。因此，计算机的淘汰管理是电厂技术生命周期的不可避免的部分。
研究计算机的淘汰类型、淘汰风险、淘汰措施和淘汰措施适用范围等问题，对核电厂的成本控制、安全稳定运行等具有重大意义。其中计算机传统淘汰措施主要有以下几种：等效替换、选用更长淘汰周期硬件、备件防御性采购等。如现场使用的某服务器在市面上淘汰停产后，若现场设备损坏将无法进行维修或更换，此时通常选用寿命周期更长的另一种服务器进行等效替代，并采购足量的备件。但此种淘汰措施也会受到限制，对于某些特殊情况，如工业软件授权由于时间久远已丢失，某维护工具计算机故障损坏无权限重装，厂家拒绝提供支持等情况，此时即使有备件也无法重新安装，上述传统措施都将无法解决。
具体地，如图1所示，图1示出了现有核电厂的一种SDA除盐水生产系统的上位机系统的构架示意图。该上位机系统包括两台工控机；两台工控机的操作系统均为Windows XP，上位机HMI软件均为intouch10.0，编程软件均为RS Logix5000。随着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，而且工控机主要硬件已停产，严重影响控制系统可靠性，急需对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系统，原工控机软件版本较低，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、上位机HMI软件以及编程软件均进行升级，即需要对图1中虚线所围部分进行升级。此外，在升级后，仍会存在因软硬件系统升级导致的同样问题，后期维护受限且会耗费大量财物。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提出了一种虚拟化服务器上位机系统及相关升级技术。
本发明所提出的技术方案是：
本发明提出了一种上位机系统升级方法，上位机系统包括工程师站工控机和操作员站工控机，工程师站工控机分别与交换机A和交换机B通讯连接，操作员站工控机也分别与交换机A和交换机B通讯连接；交换机A还分别与第一控制器和第二控制器通讯连接，交换机B也分别与第一控制器和第二控制器通讯连接，所述上位机系统升级方法包括以下步骤：
步骤S1、提供虚拟物理服务器，并在该虚拟物理服务器中配置第一虚拟机和第二虚拟机；将工程师站工控机中的操作系统和应用程序封装、打包后，转换成第一虚拟机文件并将其无缝迁移到第一虚拟机，并在该第一虚拟机中进行运行；将操作员站工控机中的操作系统和应用程序封装、打包后，转换成第二虚拟机文件并将其无缝迁移到第二虚拟机，并在该第二虚拟机中进行运行；
步骤S2、提供与第二虚拟机对应的瘦客户端A，将该瘦客户端A与虚拟物理服务器通讯连接；提供与第一虚拟机对应的瘦客户端B，将该瘦客户端B与虚拟物理服务器通讯连接；
步骤S3、提供与第一虚拟机对应的外接交换机AA以及与第二虚拟机对应的外接交换机BB；将交换机A与操作员站工控机的通讯连接，改成交换机A直接与虚拟物理服务器通讯连接；将交换机A与工程师站工控机的通讯连接，改成交换机A通过外接交换机AA与虚拟物理服务器通讯连接；将交换机B与工程师站工控机的通讯连接，改成交换机B直接与虚拟物理服务器通讯连接；将交换机B与操作员站工控机的通讯连接，改成交换机B通过外接交换机BB与虚拟物理服务器通讯连接。
本发明还提出了一种虚拟化服务器上位机系统，包括：
虚拟物理服务器，该虚拟物理服务器中配置有第一虚拟机和第二虚拟机；工程师站工控机中操作系统和应用程序封装、打包后，转换成的第一虚拟机文件无缝迁移在第一虚拟机中，并在该第一虚拟机中运行；操作员站工控机中操作系统和应用程序封装、打包后，转换成的第二虚拟机文件无缝迁移在第二虚拟机中，并在该第二虚拟机中运行；
瘦客户端A，与第二虚拟机对应，并与虚拟物理服务器通讯连接；
瘦客户端B，与第一虚拟机对应，并与虚拟物理服务器通讯连接；
交换机A，直接与虚拟物理服务器通讯连接，还通过外接交换机AA与虚拟物理服务器通讯连接；
交换机B，直接与虚拟物理服务器通讯连接，还通过外接交换机BB与虚拟物理服务器通讯连接；
交换机A还分别与第一控制器和第二控制器通讯连接，交换机B也还分别与第一控制器和第二控制器通讯连接。
本发明上述虚拟化服务器上位机系统的升级方法，包括以下步骤：
步骤ST1、提供一新虚拟物理服务器，将虚拟化服务器上位机系统原有的虚拟物理服务器中的第一虚拟机和第二虚拟机调配或迁移到新虚拟物理服务器上；
步骤ST2、将新虚拟物理服务器替换虚拟化服务器上位机系统原有的虚拟物理服务器来分别与瘦客户端A、瘦客户端B、外接交换机AA、外接交换机BB、交换机A和交换机B通讯连接。本发明的虚拟化服务器上位机系统及相关升级技术，使得升级后新系统保持了原系统的所有监控功能，仅用户登陆界面增加了远程操作步骤，对运行操作人员的正常工作无任何影响。此升级方案采用虚拟化服务器网络架构代替传统工控机升级方式，解决了工控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控机及软件授权问题，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四冗余，同时配置冷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。此外，采用虚拟化服务器升级方案，仅需购买一台服务器、两个瘦客户端及一套VMware软件授权，相比传统工控机升级方式节约成本约70％，且服务器下个寿命周期末维护方便，真正实现了降本增效。本发明的虚拟化服务器上位机系统及相关升级技术设计巧妙，实用性强。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1示出了现有核电厂的一种SDA除盐水生产系统的上位机系统的构架示意图；
图2示出了本发明优选实施例的虚拟化服务器上位机系统的构架示意图。
具体实施方式
本发明所要解决的技术问题是：随着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，而且工控机主要硬件已停产，严重影响控制系统可靠性，急需对上位机系统进行升级改造。本发明就该技术问题而提出的技术思路是：采用虚拟物理服务器；并在虚拟物理服务器中配备两个虚拟机，以此分别运行原来的两台工控机的操作系统和应用软件。同时，针对两个虚拟机分别配备两台瘦客户端进行画面显示和操作。
为了使本发明的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
如图2所示，图2示出了本发明优选实施例的虚拟化服务器上位机系统的构架示意图。本实施例提出了一种的上位机系统升级方法，其应用于如图1所示的上位机系统，该上位机系统包括工程师站工控机210和操作员站工控机220，工程师站工控机210分别与交换机A和交换机B通讯连接，操作员站工控机220也分别与交换机A和交换机B通讯连接；交换机A分别与第一控制器230和第二控制器240通讯连接，交换机B也分别与第一控制器230和第二控制器240通讯连接。这样，工程师站工控机210通过交换机A实现分别与第一控制器230和第二控制器240通讯连接，还通过交换机B实现分别与第一控制器230和第二控制器240通讯连接；操作员站工控机220通过交换机A实现分别与第一控制器230和第二控制器240通讯连接，还通过交换机B实现分别与第一控制器230和第二控制器240通讯连接。
所述上位机系统升级方法包括以下步骤：
步骤S1、提供虚拟物理服务器100，并在该虚拟物理服务器100中配置第一虚拟机110和第二虚拟机120；将工程师站工控机210中的操作系统和应用程序封装、打包后，转换成第一虚拟机文件并将其无缝迁移到第一虚拟机110，并在该第一虚拟机110中进行运行；将操作员站工控机220中的操作系统和应用程序封装、打包后，转换成第二虚拟机文件并将其无缝迁移到第二虚拟机120，并在该第二虚拟机120中进行运行；
在本步骤中，通过对原有工程师站工控机210和操作员站工控机220内的数据进行迁移，无需重新购买软件和对应的授权。
步骤S2、提供与第二虚拟机120对应的瘦客户端A，将该瘦客户端A与虚拟物理服务器100通讯连接；提供与第一虚拟机110对应的瘦客户端B，将该瘦客户端B与虚拟物理服务器100通讯连接；
在本步骤中，瘦客户端可以直接访问对应的虚拟机，以此来调取原系统界面。
步骤S3、提供与第一虚拟机110对应的外接交换机AA以及与第二虚拟机120对应的外接交换机BB；将交换机A与操作员站工控机220的通讯连接，改成交换机A直接与虚拟物理服务器100通讯连接；将交换机A与工程师站工控机210的通讯连接，改成交换机A通过外接交换机AA与虚拟物理服务器100通讯连接；将交换机B与工程师站工控机210的通讯连接，改成交换机B直接与虚拟物理服务器100通讯连接；将交换机B与操作员站工控机220的通讯连接，改成交换机B通过外接交换机BB与虚拟物理服务器100通讯连接，从而构成虚拟化服务器上位机系统。
在本步骤中，外接交换机AA和外接交换机BB用于现场调试及维修。同时，通过将交换机A和交换机B从两台工控机改成与虚拟物理服务器100连接，从而实现下位机的第一控制器230和第二控制器240与虚拟物理服务器100的连接。在本实施例中，瘦客户端A用作操作员站，瘦客户端B用作工程师站，工程师站和操作员站均可登陆两台虚拟机，即虚拟物理服务器100的四路通信(与交换机A直接或间接连接的两路通讯，以及与交换机B直接或间接连接的两路通讯)中，只需保持一路畅通即可保证上位机界面正常监视操作，最大化实现配置冗余。)
进一步地，虚拟物理服务器100采用型号为VMware vSphere 6.0的虚拟管理软件平台，并采用硬件辅助虚拟化平台DELL Power Edge T系列。服务器硬件采用模块化设计方法，各主要硬件相互独立，硬盘、CPU、电源模块、内存等冗余配置。服务器无故障时，各个硬件设备处理各自被分配的信息，若其中一块硬件设备出现故障，系统自动将此硬件设备需要处理的数据转移至另一块冗余硬件设备中进行处理，保证设备出现故障时不会出现停机现象，更换故障硬件后系统自动恢复原有运行状态。同时改升级方案中仍配置一台冷备操作站，将虚拟机备份文件拷贝至冷备操作站，当服务器出现故障无法运行时，打开此操作站Workstation软件即可直接运行。
与上位机系统升级方法对应地，本发明提出了一种虚拟化服务器上位机系统，其包括：
虚拟物理服务器100，该虚拟物理服务器100中配置有第一虚拟机110和第二虚拟机120；工程师站工控机210中操作系统和应用程序封装、打包后，转换成的第一虚拟机文件无缝迁移在第一虚拟机110中，并在该第一虚拟机110中运行；操作员站工控机220中操作系统和应用程序封装、打包后，转换成的第二虚拟机文件无缝迁移在第二虚拟机120中，并在该第二虚拟机120中运行；
瘦客户端A，与第二虚拟机120对应，并与虚拟物理服务器100通讯连接；
瘦客户端B，与第一虚拟机110对应，并与虚拟物理服务器100通讯连接；
交换机A，直接与虚拟物理服务器100通讯连接，还通过外接交换机AA与虚拟物理服务器100通讯连接；
交换机B，直接与虚拟物理服务器100通讯连接，还通过外接交换机BB与虚拟物理服务器100通讯连接；
交换机A还分别与第一控制器230和第二控制器240通讯连接，交换机B也还分别与第一控制器230和第二控制器240通讯连接。
进一步地，本发明还提出了一种如图2所示的虚拟化服务器上位机系统的升级方法，其包括以下步骤：
步骤ST1、提供一新虚拟物理服务器，将虚拟化服务器上位机系统原有的虚拟物理服务器100中的第一虚拟机110和第二虚拟机120调配或迁移到新虚拟物理服务器上；
步骤ST2、将新虚拟物理服务器替换虚拟化服务器上位机系统原有的虚拟物理服务器100来分别与瘦客户端A、瘦客户端B、外接交换机AA、外接交换机BB、交换机A和交换机B通讯连接。
与上位机系统的传统升级方法相比，本发明的虚拟化服务器上位机系统及相关升级技术具有以下优点：
(1)在主要硬件采购方面，由于瘦客户端的成本较低，所以虚拟服务器方案略胜。另外，基于虚拟服务器的主要特性，当原系统中服务器数量增加时降本增效的效果越显著；
(2)在主要软件采购方面，原上位机编程软件及应用软件的采购费用较高，虚拟服务器方案仅需购买虚拟平台软件，成本低；
(3)在下个寿期末升级方式方面，如果采用传统升级方案仍需重新购买物理服务器及操作系统、应用程序等所有软件，而若采用虚拟化升级方案，在下个寿期末的升级仅需替换物理服务器，可将任意虚拟机调配或迁移到任意物理服务器,降低资金成本和运维成本，充分体现了虚拟化方案的优势。
(4)在后续维修运行方面，虚拟服务器内各硬件独立且热冗余，当某一硬件出现故障时，系统会自动切换至冗余硬件中运行，最大限度地减少或消除停机,同时当某一硬件出现故障时仅需更换备件，无需担心软件授权丢失问题。另外本升级方案中两个瘦客户端分别通过外接交换机与服务器相连，后期可通过交换机外接设备进行维修调试，且交换机接口充足，便于现场工作。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种上位机系统升级方法，上位机系统包括工程师站工控机(210)和操作员站工控机(220)，工程师站工控机(210)分别与交换机A和交换机B通讯连接，操作员站工控机(220)也分别与交换机A和交换机B通讯连接；交换机A还分别与第一控制器(230)和第二控制器(240)通讯连接，交换机B也分别与第一控制器(230)和第二控制器(240)通讯连接，其特征在于，所述上位机系统升级方法包括以下步骤：
步骤S1、提供虚拟物理服务器(100)，并在该虚拟物理服务器(100)中配置第一虚拟机(110)和第二虚拟机(120)；将工程师站工控机(210)中的操作系统和应用程序封装、打包后，转换成第一虚拟机文件并将其无缝迁移到第一虚拟机(110)，并在该第一虚拟机(110)中进行运行；将操作员站工控机(220)中的操作系统和应用程序封装、打包后，转换成第二虚拟机文件并将其无缝迁移到第二虚拟机(120)，并在该第二虚拟机(120)中进行运行；
步骤S2、提供与第二虚拟机(120)对应的瘦客户端A，将该瘦客户端A与虚拟物理服务器(100)通讯连接；提供与第一虚拟机(110)对应的瘦客户端B，将该瘦客户端B与虚拟物理服务器(100)通讯连接；
步骤S3、提供与第一虚拟机(110)对应的外接交换机AA以及与第二虚拟机(120)对应的外接交换机BB；将交换机A与操作员站工控机(220)的通讯连接，改成交换机A直接与虚拟物理服务器(100)通讯连接；将交换机A与工程师站工控机(210)的通讯连接，改成交换机A通过外接交换机AA与虚拟物理服务器(100)通讯连接；将交换机B与工程师站工控机(210)的通讯连接，改成交换机B直接与虚拟物理服务器(100)通讯连接；将交换机B与操作员站工控机(220)的通讯连接，改成交换机B通过外接交换机BB与虚拟物理服务器(100)通讯连接。
2.一种虚拟化服务器上位机系统，其特征在于，包括：
虚拟物理服务器(100)，该虚拟物理服务器(100)中配置有第一虚拟机(110)和第二虚拟机(120)；工程师站工控机(210)中操作系统和应用程序封装、打包后，转换成的第一虚拟机文件无缝迁移在第一虚拟机(110)中，并在该第一虚拟机(110)中运行；操作员站工控机(220)中操作系统和应用程序封装、打包后，转换成的第二虚拟机文件无缝迁移在第二虚拟机(120)中，并在该第二虚拟机(120)中运行；
瘦客户端A，与第二虚拟机(120)对应，并与虚拟物理服务器(100)通讯连接；
瘦客户端B，与第一虚拟机(110)对应，并与虚拟物理服务器(100)通讯连接；
交换机A，直接与虚拟物理服务器(100)通讯连接，还通过外接交换机AA与虚拟物理服务器(100)通讯连接；
交换机B，直接与虚拟物理服务器(100)通讯连接，还通过外接交换机BB与虚拟物理服务器(100)通讯连接；
交换机A还分别与第一控制器(230)和第二控制器(240)通讯连接，交换机B也还分别与第一控制器(230)和第二控制器(240)通讯连接。
3.一种如权利要求2所述的虚拟化服务器上位机系统的升级方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤ST1、提供一新虚拟物理服务器，将虚拟化服务器上位机系统原有的虚拟物理服务器(100)中的第一虚拟机(110)和第二虚拟机(120)调配或迁移到新虚拟物理服务器上；
步骤ST2、将新虚拟物理服务器替换虚拟化服务器上位机系统原有的虚拟物理服务器(100)来分别与瘦客户端A、瘦客户端B、外接交换机AA、外接交换机BB、交换机A和交换机B通讯连接。
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