用于部署集控系统的系统、方法和存储介质与流程

1.本公开涉及工业互联网领域，特别涉及一种用于部署集控系统的系统、方法和存储介质。


背景技术：

2.随着烟草行业生产规模的增大和卷烟品牌的多样性，制丝生产控制模式也随之变得更大和复杂，整个制丝生产过程对集控系统的依赖程序越来越大，对制丝集控系统进行可靠性和创新性研究设计，更好地满足制丝加工工艺的要求，保证制丝生产的稳定可靠，实现系统维护管理的智能高效。
3.在烟草制造厂中，可以有多条制丝生产线，例如，可以有a、b、c三条生产线，上位ifix集控系统和底层plc(programmable logic controller，可编程逻辑控制器)控制执行系统，其上位系统的ifix生产监控服务器、web(网络)发布服务器、实时数据库服务器、oracle数据库(oracle database)服务器、生产管理服务器、opc(ole for process control，用于过程控制的ole(object linking and embedding，对象连接与嵌入))服务器等服务器组成。该套服务器系统运行多年，由于设备陈旧导致服务器不稳定，经常会出现系统及软硬件故障，造成生产中断。由于相同型号的服务器硬件已经停产，新的硬盘、内存条等配件和原有硬件存在兼容性问题，因此需要进行服务器硬件的升级改造工作。
4.在对服务器主机硬件进行升级时，由于新的服务器主机不能兼容原有的windowsxp版本的操作系统，因此硬件更新势必带来操作系统的同步更新。同时由于服务器中安装的ifix工控软件与操作系统存在兼容性关系，现使用的ifix版本为v6.5 sp1，只兼容windows server 2010版本的操作系统，因此操作系统更新也必将引起工控软件ifix版本的更新。ifix更新的同时需要对原有工控ifix项目文件进行更改升级，存在一定的风险。综上分析，在进行服务器升级时可能需要硬件、操作系统、工控软件和项目文件同时进行升级，涉及到生产现场的大量客户端电脑也需要同步进行软硬件环境升级，该方法存在维护较难、造价昂贵、工作量大、影响正常生产等问题。


技术实现要素：

5.本公开解决的一个技术问题是：在相关技术中的系统的维护难度较大。
6.根据本公开的一个方面，提供了一种用于部署集控系统的系统，包括：工业互联网平台，用于部署网盘服务并提供存储空间，并为每个设备建立设备网盘；至少一个设备虚拟机，部署在至少一个服务器上，与所述工业互联网平台通信连接，用于对接需要模拟的设备网盘，进行相应的信息处理，其中，所述设备虚拟机与集控系统对应；和设备控制器，与所述工业互联网平台和所述设备虚拟机分别通信连接，用于对所述工业互联网平台的配置数据和所述至少一个设备虚拟机的配置数据进行同步。
7.在一些实施例中，所述至少一个设备虚拟机包括：第一设备虚拟机，部署在第一服务器上；和第二设备虚拟机，部署在第二服务器上；其中，所述第一设备虚拟机和所述第二
设备虚拟机通过所述设备控制器同步相应的配置数据。
8.在一些实施例中，所述第一服务器为主服务器，所述第二服务器为备服务器。
9.在一些实施例中，所述设备虚拟机和所述设备控制器均包括控制模块、网盘客户端和操作系统；所述控制模块用于对相应的物理设备进行控制；所述网盘客户端用于对接所述工业互联网平台的云端资料库；所述操作系统用于对文件系统进行管理。
10.在一些实施例中，所述第一设备虚拟机中的控制模块与所述第二设备虚拟机中的控制模块相同，所述第一设备虚拟机和所述第二设备虚拟机通过所述设备控制器进行数据同步，所述第一设备虚拟机将体现工业设备的整体状态和行为的关键数据与设备网盘同步；或者，所述第一设备虚拟机中的控制模块与所述第二设备虚拟机中的控制模块不同，所述第一设备虚拟机将与所述第一设备虚拟机的控制模块所对应的文件夹中的文件信息、以及体现工业设备的整体状态和行为的关键数据与设备网盘同步。
11.在一些实施例中，所述关键数据包括：工艺配置数据、加工工艺数据和运行状态数据中的至少一个。
12.在一些实施例中，在所述设备控制器通过联网升级的情况下，所述工业互联网平台的设备网盘向所述设备控制器进行文件同步。
13.在一些实施例中，在所述服务器上部署有多个设备虚拟机的情况下，所述服务器的硬件资源被分成多个区域，所述多个区域一一对应地被分配给所述多个设备虚拟机。
14.在一些实施例中，在同一服务器上的多个设备虚拟机之间相互隔离。
15.在一些实施例中，所述设备虚拟机的硬件配置数据、操作系统和应用程序均封装在文件中，通过移动和复制文件的方式来移动和复制所述设备虚拟机。
16.根据本公开的另一个方面，提供了一种用于部署集控系统的方法，包括：利用工业互联网平台为每个设备建立设备网盘；在至少一个服务器上部署至少一个设备虚拟机，其中，所述设备虚拟机与集控系统对应；将所述设备虚拟机对接需要模拟的设备网盘，进行相应的信息处理；和利用设备控制器对所述工业互联网平台的配置数据和所述至少一个设备虚拟机的配置数据进行同步。
17.在一些实施例中，所述至少一个设备虚拟机包括：第一设备虚拟机，部署在第一服务器上；和第二设备虚拟机，部署在第二服务器上；所述方法还包括：所述第一设备虚拟机和所述第二设备虚拟机通过所述设备控制器同步相应的配置数据。
18.在一些实施例中，所述第一服务器为主服务器，所述第二服务器为备服务器。
19.在一些实施例中，所述设备虚拟机和所述设备控制器均包括控制模块、网盘客户端和操作系统；所述方法还包括：在所述第一设备虚拟机中的控制模块与所述第二设备虚拟机中的控制模块相同，且所述第一设备虚拟机和所述第二设备虚拟机通过所述设备控制器进行数据同步的情况下，所述第一设备虚拟机将体现工业设备的整体状态和行为的关键数据与设备网盘同步；或者，在所述第一设备虚拟机中的控制模块与所述第二设备虚拟机中的控制模块不同的情况下，所述第一设备虚拟机将与所述第一设备虚拟机的控制模块所对应的文件夹中的文件信息、以及体现工业设备的整体状态和行为的关键数据与设备网盘同步。
20.在一些实施例中，所述方法还包括：在所述设备控制器通过联网升级的情况下，所述工业互联网平台的设备网盘向所述设备控制器进行文件同步。
21.在一些实施例中，在至少一个服务器上部署至少一个设备虚拟机包括：将所述服务器的硬件资源分成多个区域；和在所述服务器上部署多个设备虚拟机，其中，所述多个区域一一对应地被分配给所述多个设备虚拟机。
22.在一些实施例中，在同一服务器上的多个设备虚拟机之间相互隔离。
23.在一些实施例中，所述方法还包括：将所述设备虚拟机的硬件配置数据、操作系统和应用程序均封装在文件中；和通过移动和复制文件的方式来移动和复制所述设备虚拟机。
24.根据本公开的另一个方面，提供了一种用于部署集控系统的系统，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行如前所述的方法。
25.根据本公开的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被处理器执行时实现如前所述的方法。
26.在上述系统中，工业互联网平台用于部署网盘服务并提供存储空间，并为每个设备建立设备网盘；设备虚拟机用于对接需要模拟的设备网盘，进行相应的信息处理，其中，设备虚拟机与集控系统对应；和设备控制器，用于对工业互联网平台的配置数据和至少一个设备虚拟机的配置数据进行同步。在该系统中，在制丝集控系统中采用虚拟化技术，可以实现快速部署新构架新功能，满足硬件资源的灵活管理和高效利用，提高系统的可靠性，减少服务器的软硬件故障造成的生产停机时间，降低维护人员对系统的维护难度，而且能够降低维护成本。
27.通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
28.构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
29.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
30.图1是示意性地示出根据本公开一些实施例的用于部署集控系统的系统的结构框图；
31.图2是示意性地示出根据本公开另一些实施例的用于部署集控系统的系统的结构框图；
32.图3是示意性地示出根据本公开一些实施例的设备虚拟机的结构框图；
33.图4是示意性地示出根据本公开一些实施例的设备控制器的结构框图；
34.图5是示意性地示出根据本公开一些实施例的基于虚拟化平台部署集控系统的方法的基本原理结构示意图；
35.图6是示出根据本公开一些实施例的用于部署集控系统的方法的流程图；
36.图7是示意性地示出根据本公开另一些实施例的用于部署集控系统的系统的结构框图；
37.图8是示意性地示出根据本公开另一些实施例的用于部署集控系统的系统的结构框图。
具体实施方式
38.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
39.同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
40.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
41.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
42.在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
43.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
44.本公开的发明人发现，在相关技术中，如何在不影响正常生产的情况下，以低廉的成本实现服务器的快速升级工作是企业面临的问题。虚拟化平台是工业互联网领域的一类基础技术。采用工业互联网服务器虚拟化技术为企业提供了切实可行的方法，建立设备的机理模型。根据实际使用需求把有限的计算机物理资源进行分配，实现资源优化虚拟化技术实现了对it(internet technology，互联网技术)资源的逻辑抽象和统一表示，其通过软件的方法重新定义划分it资源，实现资源的动态分配、灵活调度和跨域共享，可实现对计算机硬件资源进行有效整合，提高资源利用率；能在物理资源有限的情况下，通过高可用等配置，最大程度提高系统可靠性。工业互联网平台则可以利用这些机理模型和来自设备采集的状态数据，在云端建立物理设备的数字化仿真系统；进而可以利用这些设备的仿真系统进行设备的远程监控、故障诊断、控制策略评估，以及包含该设备的更大的系统的模拟仿真。
45.图1是示意性地示出根据本公开一些实施例的用于部署集控系统的系统的结构框图。如图1所示，该系统包括：工业互联网平台100、至少一个设备虚拟机200和设备控制器300。
46.工业互联网平台100用于部署网盘服务并提供存储空间，并为每个设备建立设备网盘。例如，工业互联网平台100为每个设备虚拟机200提供相应的设备网盘，以及为设备控制器300提供相应的设备网盘。
47.至少一个设备虚拟机200部署在至少一个服务器上。设备虚拟机200与工业互联网平台100通信连接。设备虚拟机200用于对接需要模拟的设备网盘，进行相应的信息处理。设备虚拟机200与集控系统对应。例如，集控系统为制丝集控系统。例如，每个制丝车间的系统可以为一个集控系统，多个设备虚拟机200与多个集控系统一一对应。
48.在一些实施例中，所述至少一个设备虚拟机包括：第一设备虚拟机，部署在第一服务器上；和第二设备虚拟机，部署在第二服务器上；其中，第一设备虚拟机和第二设备虚拟机通过设备控制器同步相应的配置数据。
49.在一些实施例中，设备虚拟机与设备控制器具有相同硬件配置，设备虚拟机用于
对接需要模拟的设备网盘，使得虚拟机形成物理设备的信息物理系统。
50.设备控制器300与工业互联网平台100和设备虚拟机200分别通信连接。设备控制器300用于对工业互联网平台的配置数据和至少一个设备虚拟机的配置数据进行同步。例如，设备控制器与工业互联网平台相连接，该设备控制器用于安装网盘客户端，在客户端配置选定的文件夹和部署在工业互联网平台的设备网盘进行同步。
51.至此，提供了根据本公开一些实施例的用于部署集控系统的系统。在该系统中，工业互联网平台用于部署网盘服务并提供存储空间，并为每个设备建立设备网盘；设备虚拟机用于对接需要模拟的设备网盘，进行相应的信息处理，其中，设备虚拟机与集控系统对应；和设备控制器，用于对工业互联网平台的配置数据和至少一个设备虚拟机的配置数据进行同步。在该系统中，在制丝集控系统中采用虚拟化技术，可以实现快速部署新构架新功能，满足硬件资源的灵活管理和高效利用，提高系统的可靠性，减少服务器的软硬件故障造成的生产停机时间，降低维护人员对系统的维护难度，而且能够降低维护成本。
52.图2是示意性地示出根据本公开另一些实施例的用于部署集控系统的系统的结构框图。如图2所示，该系统包括工业互联网平台100和设备控制器300。工业互联网平台100包括设备网盘110。
53.在一些实施例中，工业互联网平台100还可以包括网盘客户端和云端资料库等。
54.另外，如图2所示，该系统还包括虚拟化平台500。该虚拟化平台包括多个服务器，例如第一服务器410和第二服务器420。在第一服务器410上部署有至少一个设备虚拟机，例如第一设备虚拟机210，在第二服务器420上部署有至少一个设备虚拟机，例如第二设备虚拟机220。
55.即，在一些实施例中，第一设备虚拟机210部署在第一服务器410上，第二设备虚拟机220部署在第二服务器420上。第一设备虚拟机210和第二设备虚拟机220通过设备控制器300同步相应的配置数据。
56.需要说明的是，虽然图2中示出了在第一服务器上部署了一个第一设备虚拟机，在第二服务器上部署了一个第二设备虚拟机，但是，本公开的范围并不仅限于此。例如，在第一服务器上可以部署多个第一设备虚拟机，在第二服务器上可以部署多个第二设备虚拟机。
57.在一些实施例中，第一服务器410为主服务器，第二服务器420为备服务器。这里，采用主备服务器的方式，可以进行服务器主备机切换功能。这里，主服务器和备服务器本质上的配置相同，不同的是主服务器实时与下层的网络通讯数据交互，备服务器可以只与主服务器网络通讯，数据同步。这样在主服务器发生故障的情况下，可以及时采用备服务器，从而防止影响系统运行。
58.在一些实施例中，设备虚拟机和设备控制器均包括控制模块、网盘客户端和操作系统。控制模块用于对相应的物理设备进行控制。网盘客户端用于对接工业互联网平台的云端资料库。操作系统用于对文件系统进行管理。
59.图3是示意性地示出根据本公开一些实施例的设备虚拟机的结构框图。
60.如图3所示，设备虚拟机200包括控制模块(也可以称为第一控制模块)201、网盘客户端(也可以称为第一网盘客户端)202和操作系统(也可以称为第一操作系统)203。设备虚拟机200通过控制模块201、网盘客户端202和操作系统203可以进行相应的通信和信息处
理。
61.图4是示意性地示出根据本公开一些实施例的设备控制器的结构框图。
62.如图4所示，设备控制器300包括控制模块(也可以称为第二控制模块)301、网盘客户端(也可以称为第二网盘客户端)302和操作系统(也可以称为第二操作系统)303。设备控制器300通过控制模块301、网盘客户端302和操作系统303可以进行相应的通信和信息处理。
63.在一些实施例中，第一设备虚拟机210中的控制模块与第二设备虚拟机220中的控制模块相同，第一设备虚拟机210和第二设备虚拟机220通过设备控制器300进行数据同步，第一设备虚拟机210将体现工业设备的整体状态和行为的关键数据与设备网盘同步。由于，第二设备虚拟机上的数据与第一设备虚拟机上的数据同步相同，因此第二设备虚拟机不需要将体现工业设备的整体状态和行为的关键数据与设备网盘同步。这样通过主服务器上的第一设备虚拟机将体现工业设备的整体状态和行为的关键数据与设备网盘同步，即可相当于实现了将备服务器上的相应的第二设备虚拟机的相关数据也同步到设备网盘，降低运行成本。
64.在另一些实施例中，第一设备虚拟机210中的控制模块与第二设备虚拟机220中的控制模块不同，第一设备虚拟机210将与第一设备虚拟机的控制模块所对应的文件夹中的文件信息、以及体现工业设备的整体状态和行为的关键数据与设备网盘同步。这样实现了设备虚拟机将数据与设备网盘同步的另一种方式。
65.在一些实施例中，关键数据包括：工艺配置数据、加工工艺数据和运行状态数据中的至少一个。
66.在一些实施例中，在设备控制器通过联网升级的情况下，工业互联网平台的设备网盘向设备控制器进行文件同步。这样可以防止物理设备受到来自工业互联网平台的干扰。
67.在一些实施例中，在服务器上部署有多个设备虚拟机的情况下，服务器的硬件资源被分成多个区域，该多个区域一一对应地被分配给该多个设备虚拟机。这样实现了对服务器上的多个设备虚拟机进行分区。
68.在一些实施例中，在同一服务器上的多个设备虚拟机之间相互隔离。这样，在同一服务器上的各虚拟机之间互不影响，有效提高服务器的资源利用率。
69.在一些实施例中，设备虚拟机的硬件配置数据、操作系统和应用程序均封装在文件中，通过移动和复制文件的方式来移动和复制设备虚拟机。这样实现了对设备虚拟机的移动和复制，操作简单，易于实现。
70.图6是示出根据本公开一些实施例的用于部署集控系统的方法的流程图。如图6所示，该方法包括步骤s602至s608。
71.在步骤s602，利用工业互联网平台为每个设备建立设备网盘。
72.在步骤s604，在至少一个服务器上部署至少一个设备虚拟机，其中，设备虚拟机与集控系统对应。
73.在步骤s606，将设备虚拟机对接需要模拟的设备网盘，进行相应的信息处理。
74.在步骤s608，利用设备控制器对工业互联网平台的配置数据和至少一个设备虚拟机的配置数据进行同步。
75.至此，提供了根据本公开一些实施例的用于部署集控系统的方法。在该方法中，在制丝集控系统中采用虚拟化技术，可以实现快速部署新构架新功能，满足硬件资源的灵活管理和高效利用，提高系统的可靠性，减少服务器的软硬件故障造成的生产停机时间，降低维护人员对系统的维护难度，而且能够降低维护成本。
76.在一些实施例中，所述至少一个设备虚拟机包括：第一设备虚拟机，部署在第一服务器上；和第二设备虚拟机，部署在第二服务器上。所述方法还包括：第一设备虚拟机和第二设备虚拟机通过设备控制器同步相应的配置数据。
77.在一些实施例中，第一服务器为主服务器，第二服务器为备服务器。
78.在一些实施例中，设备虚拟机和设备控制器均包括控制模块、网盘客户端和操作系统。
79.本公开提供了一种满足通用性好、成本低、适用范围较为广泛的一种基于虚拟化平台部署集控系统的方法。虚拟化技术主要包括网络虚拟化、存储虚拟化和服务器虚拟化技术，分别将有限的网络、存储和服务器物理资源统一管理，根据使用需求重新分配。作为虚拟化技术的核心，服务器虚拟化技术最成熟应用最广泛，其核心理论是用it仿真技术模拟出服务器运行环境。服务器虚拟化将服务器物理资源转变为逻辑资源，打破物理硬件壁垒，减少硬件对应用软件的影响，减少服务器更新的费用，其通过虚拟化软件实现在一台主机上运行多台虚拟机，各虚拟机之间互不影响，有效提高服务器资源利用率。
80.本公开涉及一种基于虚拟化平台部署集控系统的方法，具体实施步骤如下：
81.1、平台搭建
82.在该方法中推荐使用两台服务器(例如，hp proliant ml350p gen8服务器)作为虚拟机服务器esxi，选用一台电脑作为工作站，虚拟化软件例如选择vmware esx5.5版本.vcenter converter6.0版本和vsphere client6.0版本。在全新的服务器主机上建立raid5磁盘阵列，然后安装vmware esx server软件，将物理服务器主机变成一台虚拟机服务器esxi，用于安装虚拟机操作系统，运行虚拟机。在虚拟机服务器安装成功后，开启虚拟机服务器，在主界面中按f2进入配置界面，通过选择configure management network(配置管理网络)配置服务器的静态管理ip(internet protocol，网际互连协议)地址，用于后续的系统虚拟化操作和对服务器进行统一的配置管理。在工作站电脑中安装vmware vcenter converter转换器软件，用于将物理机操作系统转换为虚拟机，并且安装vsphere client客户端软件，用于对各虚拟机服务器进行统一配置和管理。
83.2、系统虚拟化
84.本方法将服务器虚拟化至同一台虚拟机服务器esxi中，即在一台虚拟机服务器中并行运行两个虚拟机系统，分别供多个制丝线(例如abc三条线)使用(即，在一个虚拟机系统中运行多个制丝线，在另一个虚拟机系统中也可以运行该多个制丝线)，对两台虚拟机服务器配置相同的硬件环境及虚拟机系统。
85.由于制丝生产线服务器中的系统及应用软件已经配置成功且处于稳定运行状态，故本方法采用虚拟机转换方式，由于每台服务器中的scada(supervisory control and data acquisition，数据采集与监视控制系统)项目及相关配置存在差异，因此需对部分原服务器分别进行虚拟机转换。为了不影响制丝线的正常运行，可以先选择处于备机状态下的服务器作为原物理机进行转换，转换成功后将服务器主备机切换，再将切换后的处于备
机状态下的服务器作为原物理机进行一次转换。将安装vmware vcenter converter软件的工作站和原主机服务器以及虚拟机服务器通过网线连接并设置ip地址在同一网段，通过在vmware vcenter converter软件中建立转换作业，将原物理服务器迁移到虚拟机服务器esxi中，完成原服务器系统的虚拟化工作。
86.3、网络和参数配置
87.该步骤用于在虚拟机服务器中对虚拟机系统进行硬件配置，使硬件资源既能满足实际使用又能达到最大化利用。由于本方法中一台虚拟机服务器中运行两个虚拟机系统，且两个虚拟机系统的业务量相当，因此，将cpu、硬盘、内存等硬件资源平均分配至2台虚拟机。
88.图5是示意性地示出根据本公开一些实施例的基于虚拟化平台部署集控系统的方法的基本原理结构示意图。虚拟机的网络配置如图5所示，在虚拟机服务器中新建三个标准交换机对应至服务器的3块标准网卡，分别用于管理网络、plc控制网络和hmi(human machine interface，人机接口)client(客户端)网络。管理网络用于工作站对虚拟机服务器进行配置和管理，plc控制网络连接至管理网段的核心交换机，hmi client网络连接至生产网段的核心交换机，用于生产数据通信。由于管理网络对虚拟机服务器至关重要，为防止出现因网卡故障导致的服务器无法管理问题，将服务器管理网络的交换机对应至例如2个物理网卡。对两台虚拟机服务器配置相同的网络及硬件参数。
89.也就是说，在上述方法中，虚拟化方案配置了两台虚拟机服务器和一台工作站。两台虚拟机服务器主机，在生产过程中一个作为主机，一个作为备机，实现相互冗余，两台虚拟机服务器分别设置一个专用ip地址用于对虚拟机进行管理，对虚拟机的统一管理通过工作站电脑来实现。在两台虚拟机服务器esxi主机中分别运行两个虚拟机系统。
90.在一些实施例中，所述工业互联网平台包括云端网盘管理系统，用于为每个设备建立设备网盘。
91.在一些实施例中，所述设备虚拟机和设备控制器均包括控制模块、网盘客户端和操作系统。所述网盘客户端，与所述工业互联网平台相连接，用于对接工业互联网平台的云端资料库。所述控制模块对物理设备进行控制。所述控制模块还可以用于对同步操作和文件进行控制。所述操作系统具有文件系统管理能力。
92.在一些实施例中，同步文件夹具有两种方式：在物理设备的控制器内的控制模块不被改变的情况下，在虚拟机内预先安装相同的控制模块，仅将体现工业设备整体状态和行为的关键数据的文件夹与设备网盘同步；在不保证物理设备的控制器内的控制模块不被改变的情况下，则将控制模块所在的文件夹和体现工业设备整体状态和关键数据的文件夹同时与设备网盘同步。
93.在一些实施例中，所述方法还包括：在所述设备控制器通过联网升级的情况下，所述工业互联网平台的设备网盘向所述设备控制器进行文件同步。例如，所述系统在设备控制器的模块或配置通过联网升级的情况下，开启所述工业互联网平台的设备网盘向设备控制器的文件同步，以防止物理设备受到来自工业互联网平台的干扰。
94.在一些实施例中，所述同步文件夹包含体现工业设备整体状态和行为的关键数据，包括但不限于工艺配置、加工工艺、运行状态。
95.在一些实施例中，所述控制模块包含在同步文件夹中，或不包含在同步文件夹中。
96.在一些实施例中，所述设备虚拟机部署在任意支持虚拟机的平台上。设备虚拟机还支持在另一台与现场设备同一型号的物理设备的控制器，实现在远离现场的实验室内复现和追查现场设备的问题。
97.采用了本公开的一种基于虚拟化平台部署集控系统的方法，具有通用性，通过本公开这种利用设备虚拟机和提供设备网盘的工业互联网平台的方法建立的设备信息物理系统机理模型，从技术上提供了一个针对基于工业控制计算机作为控制器的工业设备的通用机理模型建模方式。该方式无需针对工业设备的具体工作原理和设备状态进行推理和试验，即可完成机理模型的建立，且可以适用于不同类型的设备。该方法具有快速性和低成本，这种建模方式因其通用性，同时带来可快速部署和建模成本低廉的特点。该方法具有跟随性，以本公开方式建立的工业互联网平台的信息物理系统模型，在实际的物理设备控制器的软件、配置等因素随使用阶段、生产情况等发生变化的时候，在信息物理系统中也能随时反映出来。
98.本公开的具体实施方式中，针对采用工业计算机作为控制器的设备，提供一种通用的建立信息物理系统的方法，以解决工业互联网系统中如何以较低的成本快速建立相对完整的且可持续反映物理设备状态的数字机理模型的问题，从而达到信息物理系统中的设备机理模型尽可能与物理设备的当前状态保持一致的效果。
99.建立工业设备的信息物理系统，将网盘技术引入基于工业控制计算机的控制器中，配合虚拟机机制，形成了一种可以快速、低成本部署的通用的设备信息部物理系统机理模型。适用于基于工业控制计算机实现的控制器，并具有带有文件系统管理能力的高级操作系统。
100.可以在工业互联网平台部署云端网盘管理系统，并为每个设备建立设备网盘。在设备控制器上安装网盘客户端软件，以对接工业互联网平台的云端资料库。部署设备虚拟机，并在该虚拟机上也部署网盘客户端对接需要模拟的设备网盘，从而将该虚拟机形成物理设备的信息物理系统。信息物理系统可以来用于物理设备的仿真、预测、查错、软件升级、配置升级等功能。
101.本公开实施的基础，主要是采用基于工业控制计算机为控制器的工业设备。随着越来越多的工业控制器采用工业控制计算机配合适当的扩展板卡和软件来实现，为本公开作为一项通用技术来实施奠定了行业基础。
102.本公开适用的工业控制计算机，包括但不限于intel x86架构、rm架构、ips架构等基本cpu架构的计算机。另外配备有适当的、支持文件系统的高级操作系统，如windows、linux等。
103.在一些实施例中，在至少一个服务器上部署至少一个设备虚拟机包括：将服务器的硬件资源分成多个区域；和在服务器上部署多个设备虚拟机，其中，所述多个区域一一对应地被分配给所述多个设备虚拟机。这样实现了对服务器的分区。
104.分区：在单一物理服务器上可以同时运行多个虚拟机，通过虚拟机监视器将硬件资源在逻辑上划分成多个分区，每个分区享有独立的cpu、内存、i/o(input/output，输入/输出)等设备并安装独立的操作系统。在一台服务器上，存在有多个系统实例，同时启动了多个操作系统。大型的、扩展能力强的硬件能够被用来作为多台独立的服务器使用。在一个单独的物理系统上，可以运行多个操作系统和应用。计算资源可以被放置在资源池中，并能
够被有效地控制。
105.在一些实施例中，在同一服务器上的多个设备虚拟机之间相互隔离。
106.隔离：在同一服务器上的虚拟机之间相互隔离。每个虚拟机无法突破虚拟机管理器给出资源的限制，通过虚拟机监视器实现从虚拟资源到物理资源的映射，当用户操作系统通过特权指令访问关键系统资源时，虚拟机监视器接管其请求，并进行相应的模拟处理，每条特权指令的执行都需要产生自陷(trap)以便虚拟机监视器能够获取该指令，从而使得虚拟机监视器能够进行相应的指令模拟执行。虚拟机监视器通过模拟特权指令的执行，并返回处理结果给指定的用户虚拟系统，实现不同虚拟机的运行上下文保护与切换，从而能够虚拟出多个硬件系统，保证各个用户虚拟系统的有效隔离。虚拟化能够提供理想化的物理机，每个虚拟机互相隔离；数据不会在虚拟机之间泄露。
107.在一些实施例中，所述方法还包括：将设备虚拟机的硬件配置数据、操作系统和应用程序均封装在文件中；和通过移动和复制文件的方式来移动和复制设备虚拟机。
108.封装：整个虚拟机都保存在文件中，包括硬件配置、操作系统以及应用等都封装在文件里面，而且可以通过移动和复制这些文件的方式来移动和复制此虚拟机。虚拟单元的所有环境被存放在一个单独文件中，为应用展现的是标准化的虚拟硬件，整个磁盘分区被存储为一个文件，易于备份、转移和拷贝。
109.系统备份、还原：无需修改即可在其它服务器上运行虚拟机，在出现硬件故障时，也可以避免发生独立于应用程序和操作系统的停机，可以热扩展物理资源而无需停机。在虚拟化系统中，数据中心管理最为关键的过程包括备份、还原和灾难恢复。一般来讲需要备份的虚拟机数据主要有虚拟磁盘、裸设备映射、配置文件等，其中虚拟磁盘中包括操作系统、应用程序和数据，裸设备映射将虚拟机连接到san(storage area network，存储区域网络)存储介质，是虚拟磁盘的一种替代方式，配置文件包括根据虚拟机向导或虚拟机编辑器对虚拟机进行的所有配置。与物理机一样，虚拟机数据也需要定期备份以防止由于人为或技术错误造成的潜在损坏和丢失。
110.文件备份、还原：虚拟机的备份按类型可以包括系统备份和文件级备份。文件级备份是指在备份客户端上制作虚拟磁盘内所包含的单个文件的副本，使文件或目录单独还原。使用文件级备份可以防止比如由于用户意外删除文件等之类的错误而导致数据的丢失。系统备份(也可以称为映像级备份)是指在备份客户端上制作一份与特定虚拟机相关联的所有虚拟磁盘和配置文件的副本。此类备份适合在出现硬件故障或系统错误时还原整个虚拟机。在执行虚拟机备份过程中需要使用备份软件中的备份客户端(备份代理)、备份服务器及调度程序等组件。传统的虚拟机备份方法将备份客户端部署到需要备份服务的每个系统，利用调度程序进行定期自动备份。在使用传统备份方法时，当主机上的数据要求受到保护时，就需要在主机上部署备份代理，备份代理将在系统利用率较低时期扫描文件系统以查找发生的更改，并通过网络将更改的信息发送到备份服务器上，备份服务器再将数据写入备份存储介质中。同时在备份过程中须保证在网络资源使用率较低的时段及备份服务器之间有足够的带宽时进行。
111.在一些实施例中，所述方法还包括：在第一设备虚拟机中的控制模块与第二设备虚拟机中的控制模块相同，且第一设备虚拟机和第二设备虚拟机通过设备控制器进行数据同步的情况下，第一设备虚拟机将体现工业设备的整体状态和行为的关键数据与设备网盘
同步。
112.由于虚拟层处于物理硬件和客户端操作系统之间，而客户端操作系统没有对物理存储设备直接访问的权限，在传统虚拟机备份过程中，主机上的备份代理需要通过虚拟层访问虚拟机上的数据，这给主机带来了资源的过多消耗，在多个备份同时进行时，就会加重主机的负载而出现低效等问题。vmware consolidated backup(简称为vcb)软件为虚拟机提供了集中式备份工具，可以对虚拟机进行完整和增量文件的备份，用以恢复单个文件和目录，也可以对虚拟机进行完整映像备份。vcb支持使用环境中的现有备份软件，通过集中式备份代理服务器对运行任何受支持操作系统的虚拟机进行脱离主机备份，vcb中含有与大多数主要备份软件厂商的无缝集成，并且可以避免在局域网上出现备份流量过大现象。vcb将备份任务分配到一个或多个专用的备份代理上，减少esx server服务器上的负载。采用基于快照的备份方法，消除对备份窗口的需求。选择性地在每台需要备份的虚拟机中部署备份代理，从而简化备份管理。vcb在与san存储器配合使用时可以将虚拟机快照技术和基于san的数据传输与基于文件的传统备份软件结合使用，并且利用备份代理可降低esx server上的负载，使其可运行更多的虚拟机。vcb以快照的形式将虚拟机直接从san装载到备份代理服务器上，在此过程中将会停止虚拟机的文件系统，以确保在创建快照的时间点捕获虚拟机的完整状态，同时在备份代理服务器上部署的第三方备份代理会将虚拟机的内容备份为虚拟机磁盘映像或一个文件和目录，备份完成后vcb将卸载已装载的快照并使虚拟磁盘退出快照模式。
113.作为本公开的优选实施方式，在使用vcb进行虚拟机备份过程中，当备份服务器部署在虚拟机中时，为了进一步提高备份效率，使两台虚拟机之间的数据通过虚拟以太网传输，而不需要通过物理以太网进行转输，则要求将备份客户端部署在另一台虚拟机中且在相同的esx server系统中运行这两台虚拟机。
114.作为本公开的优选实施方式，vcb虚拟机备份的主要功能如下：
115.(1)与大多数主要备份产品集成。利用在备份代理上的现有软件，将虚拟机数据从备份代理服务器移到磁盘上。
116.(2)备份代理服务器。通过使用脱离主机备份服务器来消除esx server的负载。
117.(3)文件级完整和增量备份。恢复单个文件和目录。
118.(4)映像级备份。发生灾难时恢复整个虚拟机映像。
119.(5)新增nas(network attached storage，网络附属存储)或本地存储支持。保护使用任何存储类型的虚拟化环境。
120.作为本公开的优选实施方式，在通过vcb进行虚拟机备份后，当故障或灾难发生时，采取在虚拟机宿主的物理服务器上进入vmware vcenter管理器，按要求进行导入虚拟机前的设置，在导入成功后再选中虚拟机执行迁移功能，迁移完成即完成虚拟机的恢复工作。
121.作为本公开的优选实施方式，保证物理设备的控制器内的控制模块不会被改，则可以在虚拟机内预先安装同样的控制模块，而仅将可以体现工业设备整体状态和行为的工艺配置、加工工艺、运行状态等关键数据的文件夹与设备网盘同步。
122.在另一些实施例中，所述方法还包括：在第一设备虚拟机中的控制模块与第二设备虚拟机中的控制模块不同的情况下，第一设备虚拟机将与第一设备虚拟机的控制模块所
对应的文件夹中的文件信息、以及体现工业设备的整体状态和行为的关键数据与设备网盘同步。
123.如果不能保证物理设备的控制器内的控制模块不会被改变，比如设备试运行期间可能优化升级软件的场景，则可以在将控制模块所在的文件夹和可以体现工业设备整体状态和行为的工艺配置、加工工艺、运行状态等关键数据的文件夹一同与设备网盘同步。
124.这样可以始终保持一个与实际的物理设备的控制器一致的控制器的虚拟机，即设备虚拟机。利用这个设备虚拟机，工业互联网平台、其他信息系统或人员可以随时根据自身的需要进行包括但不仅限于仿真、预测、查错、软件升级、配置升级等功能。
125.特别地，如果与现场的物理设备同步设备网盘的不是工业互联网平台或其他平台的设备虚拟机而是另一台与现场设备同一型号的物理设备的控制器，则可以更加真实地在远离现场的实验室内复现和追查现场设备的问题。
126.此时应注意设备控制器内文件的安全性，即以“设备控制器向设备网盘单向同步且设备网盘向设备虚拟机单向同步”为日常使用的缺省配置；除非需要对物理设备控制器进行软件或参数升级，否则不应开启“设备网盘向设备控制器”和“设备虚拟机向设备网盘”的文件同步。例如，如果需要在云端利用虚拟机进行具有一定潜在危险性或可能干扰实际的物理设备的试验时，应暂时切断设备虚拟机和设备网盘的同步，以防止因为设备虚拟机在试验中改变的文件通过设备网盘同步机制反向传递到物理设备而影响正在生产中的物理设备。
127.本公开的虚拟化技术可以在现有的硬件资源配置下，对服务器资源进行重新调整和共享，有效利用空闲资源，进行快速部署新构架新功能测试环境，更好满足测试需求和减少应用程序兼容性问题，提高项目开发的效率。通过服务器虚拟化技术可轻松完成旧系统的迁移和新系统的部署，成功实现了制丝线工控系统中scada服务器的升级改造工作，减少了重复投资，降低了维护成本。例如，制丝工控系统中服务器由最初的5台减少为2台，在减少物理服务器的基础上，提高了服务器中物理资源的利用率。
128.作为本公开的优选实施方式，虚拟机服务器投入运行以后，通过vsphere client软件对虚拟机的性能进行统计分析。从分析结果可知，在正常运行情况下，两台虚拟机对cpu的平均使用率均在60％左右，对内存的平均使用率在30％左右，对磁盘的平均访问在850kbps左右，虚拟机服务器的硬件配置足以支撑两台虚拟机的运行。
129.(1)vmware esx server通过在一台服务器硬件平台之上虚拟出服务器运行环境，用于运行多台虚拟机，并且对各种硬件资源进行管理和分配，这些虚拟机相互隔离、互不干扰。
130.(2)vmware converter软件实现将物理机的操作系统在线迁移为虚拟机。
131.(3)vsphere client客户端实现对客户端进行配置和管理，可通过该软件远程连接到esx server服务器，对虚拟机进行常规的创建、开关机、重启等操作，配置虚拟机的硬件和网络参数以及进行虚拟机克隆、复制、迁移、快照、监视等操作。
132.(4)通过服务器虚拟化技术实现对服务器资源进行整合，每台物理服务器上可以同时虚拟不同的硬件环境，同时运行不同类别、不同版本的操作系统及软件环境，有效解决了服务器软硬件之间的兼容性问题，降低了维护成本，可进行快速的硬件维护和升级，且无须担心旧系统的兼容性问题。
133.(5)服务器虚拟化以后，只需要较少的硬件服务器即可提供更多的服务，减少了服务器数量，有效提高了服务器硬件资源的利用率，降低了服务器的购置和维护成本。
134.(6)服务器虚拟化还具有动态迁移、容灾备份、高容量存储等特性，是物理服务器不具备的，虚拟机操作系统和程序的安装，可以通过虚拟机工具以直接克隆或间接迁移的方式来进行，只要几十分钟，免去了繁琐的安装步骤，节约时间。当虚拟机系统发生故障时，可以在最短的时间内恢复系统运行，提升系统响应速度。
135.上述基于虚拟化平台部署集控系统的方法，具有通用性，通过本公开这种利用控制器虚拟机和网盘机制建立的设备信息物理系统机理模型，从技术上提供了一个针对基于工业控制计算机作为控制器的工业设备的通用机理模型建模方式。该方式无需针对工业设备的具体工作原理和设备状态进行推理和试验，即可完成云端模型的建立，且可以适用于不同类型的设备。具有快速性和低成本，这种建模方式因其通用性，同时带来可快速部署和建模成本低廉的特点。具有跟随性，以本公开方式建立的信息物理系统模型，在实际的物理设备控制器的软件、配置等因素随使用阶段、生产情况等发生变化的时候，在云端也能随时反映出来。
136.图7是示意性地示出根据本公开另一些实施例的用于部署集控系统的系统的结构框图。系统包括存储器710和处理器720。其中：
137.存储器710可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器用于存储图6所对应实施例中的指令。
138.处理器720耦接至存储器710，可以作为一个或多个集成电路来实施，例如微处理器或微控制器。该处理器720用于执行存储器中存储的指令，可以实现快速部署新构架新功能，满足硬件资源的灵活管理和高效利用，提高系统的可靠性，减少服务器的软硬件故障造成的生产停机时间，降低维护人员对系统的维护难度，而且能够降低维护成本。
139.需要说明的是，该系统可以包括多个存储器710和多个处理器720，该多个存储器710和多个处理器720可以配套地设置在工业互联网平台、部署有设备虚拟机的服务器和设备控制器中。
140.在一些实施例中，还可以如图8所示，系统800包括存储器810和处理器820。处理器820通过bus总线830耦合至存储器810。系统800还可以通过存储接口840连接至外部存储装置850以便调用外部数据，还可以通过网络接口860连接至网络或者另外一台计算机系统(未标出)，此处不再进行详细介绍。
141.在该实施例中，通过存储器存储数据指令，再通过处理器处理上述指令，可以实现快速部署新构架新功能，满足硬件资源的灵活管理和高效利用，提高系统的可靠性，减少服务器的软硬件故障造成的生产停机时间，降低维护人员对系统的维护难度，而且能够降低维护成本。
142.需要说明的是，该系统可以包括多个存储器810、多个处理器820、多个bus总线830、多个存储接口840、多个外部存储装置850和多个网络接口860，该多个存储器810、多个处理器820、多个bus总线830、多个存储接口840、多个外部存储装置850和多个网络接口860可以配套地设置在工业互联网平台、部署有设备虚拟机的服务器和设备控制器中。
143.在另一个实施例中，本公开还提供了一种计算机可读存储介质(例如，非瞬时性计算机可读存储介质)，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现图6所对应
实施例中的方法的步骤。本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
144.本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
145.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
146.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
147.至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
148.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。