1、基于虛擬機技術的dcs仿真系統設計與實現提出了基于虛擬機技術的dcs系統的實現方式，描述了虛擬控制器的詳細實現辦法及虛擬機技術的其他應用。隨著工業的進展，dcs(distributed control system)的應用越來越廣，但是因為dcs本身的簇擁控制集中管理的特點必定導致其存在一定的復雜性，不會像一般系統那樣簡單用法，所以在dcs產生的同時，相應的仿真系統也應運而生。1 現有dcs仿真系統dcs仿真系統是將真切dcs在非dcs的計算機系統中重臨(純軟件)，不會涉及到底層硬件，徹低可以運行在一般的pc環境中?；谶@種與硬件無關的特性，仿真系統可應用于操作人員的培訓和前期的工程調試。所以

2、，dcs仿真系統的仿真程度挺直影響到后期的實際操作。目前主要存在兩種方式：(1)保留原有的集散控制系統軟件和硬件，接入一個只限于實現過程仿真的仿真計算機，即激勵(stimulation)方式；(2)全范圍各個部分的仿真，用軟件模擬硬件的方式仿真其人機界面，而不必復制其全部功能，即仿真(simulation)方式。上述兩種方式中，激勵方式的軟硬件仿真程度較高，但實現復雜，與模型銜接也很困難。相對來說仿真方式比較簡單實現，軟件實現囫圇過程靈便性較強，可以運用于不同的環境，同時便于系統升級。2 基于虛擬機技術的dcs仿真系統在各個環節用法軟件實現對dcs的仿真，然而dcs中無數軟件已經運行在pc機上

3、，尤其是操作人員用法的上位機軟件，這部分徹低可以挺直用法，不必額外仿真，詳細操作在實際dcs中與dcs仿真系統中都徹低一樣，并使得硬件及其相關硬件也能得到徹低模擬。基于虛擬機技術的dcs系統實現的是硬件以及與硬件相關部分的仿真，即可以在pc環境中再現dcs。圖1所示為dcs結構圖。圖1中level 2的工程師站、操作員站均運行在pc環境中，level 1及level 0是硬件相關的部分?？刂破魇青駠鱠cs中最為重要的環節，對上起著接受操作指令和反饋現場數據的作用；對下起著傳遞指令和采集現場數據的作用。目前最容易的控制器仿真是將控制器程序移植到pc環境中，這樣不僅轉變了控制器程序，也走失了一部分

4、硬件特性，同時會隨著控制器程序的不斷升級而頻繁升級，并需要時刻保持與控制器程序對齊。而基于虛擬機技術的dcs仿真系統則是把仿真目標放在了控制器本身，而不是控制器程序。在pc中實現一個虛擬的主控制器，控制器程序可以挺直運行在虛擬控制器中，使得控制器程序的升級只需要容易的替換鏡像文件。惟獨當硬件浮現升級的時候，才需要對虛擬控制器舉行升級。硬件穩定性相對較高，不會浮現頻繁地升級。level 0的硬件模塊內部規律比較容易，可以用法實現虛擬設備。虛擬控制器將輸出值傳送給虛擬設備，終于虛擬設備按照輸出值在顯示面板中作相應的顯示，同時虛擬設備也可以將自身的某些值傳給虛擬控制器。綜上所述，囫圇基于虛擬機技術的

5、dcs仿真系統，是由level 2的實際軟件、level 1虛擬控制器以及實際的控制器軟件和level 0虛擬設備模塊組成。由此可以看出，難點是虛擬控制器的實現。3 虛擬控制器的實現虛擬機的實現主要有兩種方式：(1)主要由軟件徹低模擬目標平臺的每一條命令，所以稱為命令集虛擬機isa(instruction set architecture)，又由于是徹低模擬所以又稱模擬器；(2)借助于特定平臺和os環境，利用vmm(virtual machine monitor)程序為用戶提供一個高效的虛擬執行環境，其主要特點就是執行效率高。因為用法了宿主操作系統的特性對功能舉行了虛擬，所以稱為功能級或者抽象

6、級虛擬機，也屬于一種仿真技術2-3。目前控制器的結構主要包括了cpu、內存、網卡、flash、doc、雙口ram、sram以及各種端口。其中許多特定的硬件需要模擬，所以挑選命令集虛擬機技術設計虛擬控制器。圖2所示為虛擬控制器的結構圖。圖2中各個模塊徹低根據現實控制器舉行劃分和設計。(1)cpu模塊包括實現命令的模擬和各個寄存器的實現。(2)內存模塊主要實現內存的模擬，其大小在虛擬控制器啟動時確定，運行期間不能轉變。(3)網卡模塊主要實現虛擬控制器的網卡，使得虛擬控制器可以通過網絡發送和接收數據。(4)存儲模塊相當于實現了虛擬機的存儲介質，例如flash、doc、盤等。(5)sram模塊實現控制

7、器用于掉電庇護的sram，并用于虛擬機的數據掉電庇護。(6)雙口ram模塊主要模擬控制器與dp主卡交互數據的雙口ram。(7)端口模塊實現控制器上的各個端口，虛擬控制器需要從端口讀取站號，單雙機狀態、燈狀態和其他狀態。(8)顯示模塊主要模擬類似的作用。(9)主板模塊在囫圇虛擬控制器起著協調作用，具有配置囫圇虛擬控制器的硬件特性，其中還包括定時器。虛擬控制器在啟動時，先讀取硬件配置信息，如內存大小、硬盤大小、網卡數目及其配置信息。按照配置狀況分配資源、初始化各個設備、讀取鏡像文件，然后進入命令執行階段。此階段為循環執行，直到虛擬控制器被執行關機操作。當有關機動作時，中斷捕捉后交由相應的中斷處理模塊。首先需要釋放啟動時申請的資源，然后才干退出。同時還存在其他中斷，如屏幕輸出、鍵盤輸入等，詳細流程3所示。虛擬控制器不僅應用于dcs仿真系統中，也可以用于調試運行控制器上的操作系統中，分析操作系統性能。只需在虛擬控制器各個模塊加入統計信息，就可計算控制器程序及其嵌入式操作系統的運行狀況，例如在命令集中加入統計信息，并運