忆梦|工业控制器（PLC&PAC）的虚拟化技术——边缘计算走进工厂车间
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最终用户对信息技术（IT）服务器机房和台式机中的虚拟化很有兴趣 ， 现在可以通过工业可编程逻辑控制器（PLC）和可编程自动化控制器（PAC）实现许多类似功能 。
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商用技术在消费者和信息技术（IT）领域的应用速度几乎总是比工业技术更快 。 例如 ， 多年来 ， 虚拟化技术在IT环境中已经非常普遍 ， 最常见的是在基于服务器的应用中 。 相比之下 ， 工业自动化运营技术（OT）应用在采用虚拟化方面则落后了数年 。
【忆梦|工业控制器（PLC&PAC）的虚拟化技术——边缘计算走进工厂车间】如今 ， 虚拟化已经成为几乎所有OT产品、实践和应用的主流 ， 尽管它仍然常常用于机房环境中 。 现在 ， OT系统服务器托管多台虚拟机以实现可视化、历史记录、冗余和其他用途的做法非常普遍 。
自动化工程师使用基于桌面的虚拟化来快速创建开发和测试系统 。 虚拟化为快速部署系统、优化资源使用和备份配置带来了益处 。 虚拟化的概念和优点通常与PC和服务器相关联 ， 但也可以用于其他地方 。 最近 ， 虚拟化功能已经扩展到更多的专业化和强大的工业可编程逻辑控制器（PLC）和可编程自动化控制器（PAC） ， 用于过程和机器自动化 。
这为终端用户提供了更多选择 ， 例如使分析更接近于数据源 。 它还带来了其他好处 ， 包括提高生产力、效率和安全性 。
虚拟化的概念虚拟化的一个基本定义是提供在单个硬件平台上运行多个虚拟机软件操作系统的能力 ， 从而将一台物理计算机作为多台虚拟计算机使用 。 每个虚拟机必须独立运行 。 根据管理程序的位置不同 ， 有两种类型的虚拟化 ， 即类型1和类型2 。 管理程序是运行在主机上并管理客户虚拟机的硬件、固件和软件的组合 。
类型2的虚拟化（可称之为“托管”）用于桌面和服务器PC ， 其管理程序运行在传统主机操作系统之上 ， 而该传统主机操作系统已运行于硬件上 。 这就创建了虚拟的“沙箱” ， 多个操作系统可以同时运行于其中 ， 但由于底层操作系统所致 ， 它增加了延迟 。
类型1的虚拟化（有时被称为“本机虚拟化”）利用直接在无底层操作系统的裸机硬件上运行的管理程序 。 该管理程序将硬件本身分区到每个操作系统 。 这种做法的结果是延迟和抖动非常小 ， 这对于实时确定性或对时间敏感的应用程序非常理想 。 类型1提供的性能比类型2更佳 ， 因为它可以直接访问硬件 ， 而不会因主机操作系统而延迟 。
到目前为止 ， 虚拟化尚未在工厂车间实际应用或实现 。 现在 ， 一种利用多处理器内核和虚拟化的新一类PLC和PAC的开发提供了将相同的虚拟化概念扩展到工业控制器的能力 ， 从而为用户提供了一种新的集成方法 。
工业控制器和虚拟化典型自动化应用中的一种常用的工业控制器是PLC ， 它使用专用的处理器和特定的实时操作系统（RTOS）来提供高速的确定性控制 。 PLC功能虚拟化的难点在于保持高速确定性 。
如今 ， 硬件的进步对于商用PC世界来说很普遍 ， 比如多核处理器和大内存 。 通过使用多核技术和类型1虚拟化 ， 工业控制器平台现在可以在同一处理器上运行多个操作系统 ， 包括一个用于控制的实时操作系统 ， 其对于确定性和速度几乎没有影响（图1） 。 第二操作系统——Linux客户操作系统可用于其他边缘处理 。 随着将来可用内核数量的增加 ， 甚至可以部署更多的操作系统 。