基于虚拟云桌面的工厂集控中心设计与应用

基于虚拟云桌面的工厂集控中心设计与应用

王旭，辛辰，戴隆基

飞马智科信息技术股份有限公司，安徽马鞍山 243000

摘要：随着企业不断对生产效率和生产方式提出新的要求，工业自动化技术也在快速发展，其中远程集中控制在工业自动化中的应用，使工厂建设得更加智能化。本设计不同于传统集控使用工控机搭建的方式，提出使用虚拟云桌面坐席系统的部署方案，将分散在工厂各处的HMI画面移植进虚拟机中，进行集中显示和操作。建成后测试表明，该方案使各HMI画面得到统一管理，提高了工作和维护效率，信息安全也得到了保障。

关键词：云桌面；虚拟化；集控中心

中图分类号：TP315 文献标识码：A

0 引言

在大数据云计算的快速发展趋势下，虚拟云桌面已不仅仅应用在办公系统中。虚拟化作为云桌面的关键技术，在节约硬件及管理成本、提高工作效率及系统可靠性方面起到重要作用，已受到工业企业的广泛关注。本设计采用三台国产巨宸服务器搭载麒麟云桌面系统，在服务器中创建若干虚拟机安装HMI软件，将车间内分散的HMI画面集中在一起，实现对现场设备的集中控制，解决设备监控画面分散，操作管理困难等问题。

1 集控系统架构

麒麟云桌面系统基于麒麟操作系统内核定制开发，并对KVM Hypervisor进行安全加固。系统主要由云桌面服务器、管理控制台、云终端三部分组成。麒麟云桌面系统包含了桌面镜像管理、集群管理、网络管理、云分支管理、身份认证、终端安全管理、系统运维和监控等功能。根据不同的产线创建对应的用户，当前产线的用户只有访问该产线虚拟机的权限，各产线用户是平行关系。综上，麒麟云桌面系统能够满足集控环境搭建的需求。

集控系统架构主要包含坐席、云桌面终端、云桌面服务器和现场自动化设备接入。如下图所示：

图1 集控系统架构

2 集控设计方案

为满足集控需求，重新规划全厂网络，使得全厂各类信息点具备互联互通的条件，网络搭建分为三个部分：核心网络、工控网络和视频监控网络。主干采用工业控制环网，主节点包括四条产线及工控核心，各产线设备接入采用星形结构接入，工控网络与核心网络采用安全设备做边界防护。

根据现场调研和厂家需求，按照24个用户并发对坐席系统硬件资源进行配置，考虑到HMI软件占用资源较大，需配置3台云服务器。三台服务器采用分布式虚拟存储架构，通过它可以将服务器直连硬盘整合起来，形成存储资源池，从而为云桌面平台提供经济高效的存储服务，并且效果与独立存储一样。分布式虚拟存储架构采用多副本数据存储机制，以避免数据丢失风险，当其中一台服务器故障后，可以从其他磁盘的副本信息快速恢复数据。

云桌面接入终端即瘦客户机。瘦客户机配备3个USB接口，1个VGA和1个HDMI接口，内嵌定制的经裁剪和封闭加固的麒麟版操作系统，内置虚拟化瘦客户端软件，系统体积小，运行效率高且可即插即用，无需额外安装任何软件即可接入云端。一个显示器对应一个瘦客户机，24个用户对应24台瘦客户机和显示器。集控网络拓扑如下：

图2 集控网络拓扑

3 集控中心测试

先对4条产线中的新镁碳砖产线进行网络搭建和软硬件测试。该产线设备区域主要分为：原料仓储、配料、自动机压成型、码垛、干燥。现需要将仓储管理画面、配料控制画面、码垛机器人操作画面和干燥窑控制画面移植进入集控。

首先打通网络，在4个设备的PLC柜中安装接入交换机，将各PLC网络接入服务器中，服务器中配有虚拟交换机，内置大量的虚拟网络端口，划分不同的VLAN ID分配给对应的虚拟机。根据现场各设备HMI主机的系统和软件配置，在服务器中发布对应的虚拟机，安装HMI软件，并配置虚拟网卡，分配IP地址。各虚拟机网络条件具备之后,运行HMI软件，观察虚拟机运行的稳定性。可以通过登录管理平台观察虚拟机运行状态，包括：CPU使用率、内存使用率、磁盘速率、磁盘读写次数等。

经过一段时间的运行使用，4台虚拟机未出现卡顿、死机、闪退现象，相比现场工控机，云桌面的使用在系统部署快捷性和运行可靠性方面是可行的。

4 结论

本文针对传统的集控方式，提出使用虚拟云桌面坐席系统的部署方案，在服务器中创建虚拟机，将现场HMI主机画面移植进虚拟机中，并集中显示操作。经过一段时间的运行和操作，相对于传统的主机搭建，虚拟云桌面的使用更加快捷方便，在提高灵活性的同时也减少了设备成本。管理员可以实时监控用户数量和各虚拟机状态，提高了维护效率和安全可靠性。在工厂集控领域具有一定的工程实用价值。

参考文献

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