单机火电仿真运行及开发研究平台的搭建

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  摘要:为方便火电运行人员和工程人员等在个人计算机上进行火电仿真运行学习或相关开发研究,将虚拟机技术引入到火电仿真培训系统,在单机上实现火电仿真培训系统功能和系统研究开发功能。
  关键词:火电仿真;VM Ware虚拟单机;开发平台
  
  北京四方公司为长沙电力职业技术学院(以下简称“我院”)开发的火电仿真培训系统是由GISS支撑系统、DCS分散控制系统、就地仿真系统构成,它们之间通过特定通信软件以广播式进行数据通信,其中DCS和就地是采用北京三维力控的PCAuto自动化组态软件进行画面仿真并形成两个不同的工程文件,在实际使用过程中两个工程文件不能同时从同一台计算机同一操作系统中启用。因此,我院动力工程系仿真系统学生机配置采用1台服务机、3台DCS机、2台就地机;而教师机则三套系统程序均安装在一台微机上,工程文件则是未经打包的原程序,并由PCAuto开发软件先后进行调用。存在的问题是:DCS和就地不能同时打开,且通信软件也必须相应退出并重新启动,软件退出启动时间过长。这样尽管能在单机上使用,但DCS和就地系统启用切换复杂,且不能同时开启,并占据T--定的教学时间。为了解决在教学过程及进行火电仿真二次开发研究中存在的这些问题分别进行了以下几个方案的测试研究。
  (1)采用WindowsXP操作系统,利用用户切换,启用程序仍正常运行这一功能。经测试,能同时打开DCS和就地两个工程文件,但只能有一个工程文件能与GISS支撑系统进行正常通信,而且切换时仍比较麻烦。
  (2)采用改写注册表信息方式调用。在同一系统中先后安装两个工程文件到不同文件夹,则只能启动最后一次安装的工程文件。通过查找原因发现,是由于在程序安装时注册表中的启动信息被后一次安装的启动信息所覆盖。针对此因笔者设计了一个批处理文件,启动相应程序前先对注册表信息进行修改,再调用相应启动工程文件。经过处理后只能解决DCS和就地能同时打开,但其中只有一个工程文件与GISS支撑系统进行通信。
  (3)采用虚拟机技术。通过虚拟机技术,在一台微机中虚拟多台计算机并组建成网络,可以很好地解决以上问题,并且能对软件狗进行移植。前提是计算机陛能必须优越。
  笔者就采用虚拟机技术方案组建单机火电仿真运行及开发研究平台进行剖析,虚拟机软件选用VMware Workstation6.0.4.93057 for windows 32bi and 64bit setup.exe。
  
  一、单机火电仿真运行与开发研究平台结构
  
  为了能在单机上实现网络火电仿真系统各功能并能进行二次开发,该平台应具备以下要求。
  1.硬件
  台式机或笔记本电脑,基本配置:内存1GB,硬盘容量80GB以上,处理器2,0GHz,网卡、USB支持,预装WindowsXP、Office及其他常备软件。
  
  2.软件
  (1)VMware Workstation6.0.4.93057 for windows 32bit and 64bit setup.exe软件一套。
  (2)WindowsXP系统安装光盘或ISO文件一套。
  (3)北京四方公司火电仿真支撑系统软件GISS2.0。
  (4)北京四方公司开发的火电仿真系统一套。
  (5)北京三维力控软件PCAut06.0。
  
  二、虚拟机VMware的安装与调试
  
  1.VMware虚拟机安装
  在装好系统的主机上运行VMware Workstation 6.0.4.93057 for windows 32bit and 64bit setup.exe软件,并按提示要求进行安装,安装过程和普通软件f4。
  (1)虚拟裸机主要虚拟设备。为了满足系统功能,在虚拟裸机时应设置虚拟设备。虚拟机中主要设备有:MemoryHard Disk、CD-ROM、Ethermet、USB Controller、Display,Processors、Parallel Port等虚拟机。硬盘容量设置可以视需要选择,在此选10GB。
  (2)网络连接方式选择。系统提供了4种网络连接方式,具体含义如下
  *Use bridged Networking(用桥接网络)。相当于在当前的计算机上安装一个虚拟网杭如果在算机系统中已经安装了物理网卡,且在单位的局域网中运行,那么建议选择这一选项,这样虚拟系统就可以通过虚拟网卡直接与外部局域网相连,而且虚拟系统同样有自己的IP地址,可以使用外部网络提供的所有服务。
  *Use Network address translation(NAT)(用网络地址翻译器)。如果希望使用主机系统中的拨号网络设置连接到Internet或其他的TCWIP网络,但又不想给虚拟系统配置一个IP地址(或者主机系统中并未安装物理网卡),那么可以选择这个选项,这样外部网络就无法访问虚拟系统了。
  *Use Host-Only networking(仅用主机网络)。如果不想和外部网络连接,而仅想建立一个虚拟专有网络,那么这个选项是最佳选择。
  *Do not use a network connection(不使用网络连接)。如果选择此项则多个操作系统可以同时运行并自由切换,不需要重新启动和重新配置,但主机和虚拟机系统之间却无法互相访问。
  由于家用机一般会通过拨号上网,只能拥有一个上网IP地址,同时要求各虚拟机与主机之间需要网络互访,故在这里选用Use Network address translation(NAT)网络连接方式。在单位局域网中使用则可选择Use bridged Networking(Bridged)网络连接方式。
  
  2.操作系统配置
  装入WindowsXP系统安装光盘,点击Start thisvirtual machine,进入虚拟机操作系统安装,其安装过程与主机安装一样。若系统安装为镜像文件,则点击CD-ROM(IDE 1:O)图标,选择Use ISO image选项,并点击Browser找到系统安装镜像文件,进行操作系统安装。
  WindowsXP系统必须设置好计算机名(A)和工作组(ME),计算機名应与主机名不同,而工作组名应与主机一致。
  VMware系统会自动在网络连接中创建一个本地连接,本地连接IP地址由DHCP自动产生,建议不要更改。
  安装VMware Tools。当系统安装完成后,VMware窗口与主机操作系统窗口需使用组合键Ctrl+Ait进行鼠标切换,这样很不方便。这时需安装VMware Tools,以便用鼠标在虚拟机与主机窗口间自由切换。
  其他配置和应用软件安装同主机。
  
  3.虚拟机的配置
  由于火电仿真系统将要加载软件狗和网络,因此应对虚拟机进行配置。
  (1)加载软件狗的配置。火电仿真系统加载的软件狗有 USB接口型和ParaHel port并口型,虚拟机已自动加载了USB接口,这时只要当前操作系统是虚拟机,然后在主机USB接口上插接USB接口型软件狗,就可以找到相关硬件,按提示要求操作可以启动软件狗。
  若为Parallel port并口型,则先必须将虚拟机Power Off关机,然后进入到VMware软件界面菜单VM/Settings打开窗口(或点击Commands提示下的Edit virtual machine s~tings),按操作提示设置为Use physical parallel port onthe host(使用主机的物理并口)及进行Auto detect(自行检测),设备状态为Conneat power on(开机自动连接)。这样就会添加一个与主机共用的并口。
  (2)网络配置。我们事先已选用Use Network addresstranslation(NAT)网络连接方式,这时会自动在主机网络连接中生成两块虚拟网卡VMware Network Adapter VMnetl和VMware Network Adapter VMnet8。其中,VMwareNetwork Adapter VMnetl虚拟网卡IP地址为192,168,i01,1,子网掩码为255,255,255,0,该网卡主要用作与主机建立一个独立共享网络(可不用);VMware Network Adaer VMnet8虛拟网卡IP地址为192.168.125.1,子网掩码为255.255.255.0,该网卡主要用来共享主机IP地址。该网卡信息可以进人Editkvirtual network settings,
  打开Virtual Network Edffor编辑界面,在相关选项中进行设置,在这里我们不作改动。另外,在虚拟机中也会生成一虚拟网卡Accelerated AMD PCNetAdapter,为通过DHCP指派IP地址192.168.125.128,子网掩码255.255.255.0,默认网关192.168.125.2,即通过主机虚拟网卡VMware Network Adapter VMnet8进行网络共享。同时,应注意的是在主机服务程序中创建的VMware DHCP ServiceVMware和NAT Service两项目应为已启动状态。
  1)文件共享配置。主机与虚拟机间进行文件交换的方法很多,方法一是在主机与虚拟机间进行文件直接拖动,方法二是在两者间进行文件夹共享,方法三是共享主机硬盘,读者可视需要参考有关文献进行设置。
  2)多虚拟机的配置。为了能与主机一起构成与网络火电仿真系统相同的网络系统,并能扩充进行二次开发研究,需在一台主机中配置多台虚拟机。各计算机主要功能分配如下
  主机:作为系统平台,同时主要安装与运行GISS系统支撑软件及火电仿真数据模型。
  虚拟机A:主要安装与运行火电仿真DCS软件、仿真系统通信软件。
  虚拟机B:主要安装与运行火电仿真就地软件、仿真系统通信软件。
  虚拟机c:主要安装与运行北京三维力控PCAuto6.0界面开发软件。
  3)多虚拟机的安装。将已安装与配置好的虚拟机A系统用Power Off进行关机,找到虚拟机A安装文件路径,将文件夹复制到另一个分区并进行重命名;利用VMware打开新复制文件wina.vmx,启动虚拟机A,并将该虚拟机重命名为B,其IP地址会自动更新。同理可安装虚拟机c。
  
  三、火电仿真软件的安装与配置
  
  火电仿真软件包括GISS系统支撑软件、火电防真模型、仿真DCS工程文件、仿真就地工程文件,由于GISS系统支撑软件运行时所占内存较大,两工程文件不能在同一操作系统正常使用且均需软件狗支持,在虚拟机系统上,软件狗可在虚拟机与主机间进行共用而不影响程序运行。为了提高运行速度,将GISS系统支撑软件、火电仿真模型、仿真DCS工程文件、仿真就地工程文件、力控PCAuto等分别安装在对应主机及虚拟机上。
  
  1.安装GISS系统支撑软件
  在主机上安装GISS系统支撑软件。找到北京四方公司的通用集成仿真软件所在文件夹,运行GISS,exe文件,并依安装向导进行默认安装即可,安装过程中两次提示输入序列号,安装后不作任何改动。
  
  2.安装火电仿真模型文件
  在主机上安装火电仿真模型文件。直接拷贝火电仿真模型所在所有文件夹至默认路径,复制完成后应将文件夹的只读属性去掉。如果默认路径不正确,则仿真模型启动不成功,这时进入所在文件夹的子文件夹Alg,并用记事本打开配置文件Config.txt,重新配置文件中的程序运行路径。然后打开所在文件夹的GISS,exe文件,装入正确模型;运行菜单通讯联盘(注意安装后第一次运行不能用快速联盘,否则会有数据通信不正常现象,在此后重运行程序时则用快速联盘加速程序启动速度);运行菜单文件初始条件装存菜单,调用相关工况便可运行相关火电仿真模型。
  
  3.安装仿真DOS系统和仿真就地系统
  (1)安装PCAuto软件加密狗。在虚拟机上安装PCAuto软件加密狗。将软件狗(接口为并口)插接到主机,在虚拟机停机状态下运行操作系统,由于此前已配好虚拟机并口,这时虚拟机将直接启动主机并口上的软件狗,在虚拟机上运行PCAuto软件所带软件狗驱动程序深思Ⅲ驱动程序Wiz.exe,进行默认安装即可。(如若软件狗为USB接口的,则须在已配置上USB接口的虚拟机操作系统运行以后,在主机USB接口上重新拨插USB软件狗,进行驱动安装,才能正常使用)。同理可配置虚拟机A、B、C上的软件狗。
  (2)安装仿真DCS系统文件。在虚拟机A上安装仿真DCS系统文件。找到DCS打包文件夹,运行setup,exe文件,进行包解压安装。替换新安装文件夹中的点表文件MMI~CSV、通信文件PGMmi~exe、软件狗更新文件XKeyAPI,dll(5,0,3,1版本)。
  (3)运行仿真DCS系统。运行仿真DCS系统时先运行工程文件View,exe,再运行通信文件PGMmi~exe,应注意的是必须等通信文件启动并测度通过以后才能和GISS仿真模型进入数据通信,在DCS系统界面上才有正确数据显示。
  同样可在虚拟机B上安装运行仿真就地系统。
  4.安装北京三维力控PCAuto
  按北京三维力控PCAuto SiC-安装要求,将软件安装到虚拟机c上。将原代码DCS工程文件和就地工程文件复制到指定位置,运行软件,搜索DCS工程文件和就地工程文件等的工程应用,建立工程管理。将由新版打包DCS和就地文件安装以后,将相关文件与旧版文件比对替换,运行工程管理文件并进行重新编译,则可更新源代码工程文件。
  
  四、结束语
  
  将虚拟机系统引入到网络型火电仿真培训系统,很好地解决了我院火电仿真培训系统教师机的使用缺陷,经过半年来的运行,同事们深感其操作简单、运行方便。将其移植到家庭单机组建火电仿真培训系统进行火电仿真培训相关开发研究,为他们创造了不可多得的条件。同时,也为我院火电仿真培训系统进行重新组网布局,充分利用计算机硬件资源,为改善学生学习条件提供了新思路。
  
  参考文献:
  [1]曹晓军虚拟机技术的应用研究[J].甘肃广播电视大学学报,2006,16(2)
  [2]王志军用好虚拟机州[N],电脑报,2002-10--07
  [3]赵祖荫,基于VMware软件的虚拟计算机的构建方法[J]微型电脑应用,2004,20(6).
  [4]陈刚利用虚拟机在一台电脑中组建局域网[J]科技资讯,2007,(25)
  (责任编辑:苏宇嵬)
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