贝加莱工业自动化（中国）有限公司

什么是Hypervisor？

其实这是一项IT的虚拟机（Virtual Machine）,其目的是在一个硬件处理器上运行多个操作系统，以发挥其各自的优势和功能，Hypervisor技术是建立在当前的CPU多核处理器基础上，对于不同的核，运行不同的操作系统，因为，不同的操作系统有其各自的优势。

为什么要开发Hypervisor技术？

传统上，市场咨询类公司，都是按照产品来定义并分析市场的,PLC和工业PC被划分为两个不同市场，传统的PLC并不运行操作系统，而是借助于硬件直接的执行，但是，功能就无法做到比较强。因此，后续发展基于实时操作系统（Real-Time Operating System）的控制器，这类操作系统非常擅长处理实时控制任务，像高速I/O采样、高速响应的控制任务如运动控制，而通用操作系统（General Purpose Operating System）如Windows、Linux，他们通常欠缺实时性，但是，他们在图形图像、仿真软件方面很强，而且，可视化方面的设计也很强，如图1所示，Hypervisor集成了RTOS和GPOS的能力。

图1-Hypervisor无缝集成RTOS和GPOS

在过去，很多用户经常配置多个设备，一个PLC用来做实时任务，一个PC用于处理非实时任务如HMI的画面显示（如三维动画、动态计算的趋势图），甚至为了单独处理视觉任务再增加一个PC。随着芯片朝着多核架构进一步发展，以及更为迫切的集成处理，Hypervisor作为一个更为便利的解决方案，被贝加莱这样的领先自动化厂商采用，应用于全新的控制与计算架构设计。

贝加莱Hypervisor的优势

贝加莱的Hypervisor通常运行于工业PC如APC 系列工控机，通常采用多核的如Intel Core-i系列、Atom Apollo Lake处理器，或者Panel PC系列产品上，Hypervisor同样是在Automation Studio中进行配置，并将实时任务分配给贝加莱的Automation Runtime，将存储、图形计算等任务分配给Windows/Linux系统，如图2所示，在贝加莱的Hypervisor中支持Automation Runtime Embedded系统和Windows/Linux开放的通用操作系统。

图2-贝加莱Hypervisor内部架构

它有以下几个显著的优势：

※无缝集成：在一个硬件与软件架构下实现实时任务与非实时任务的无缝集成；

※实时能力：实时任务与Windows/Linux任务通过多核间的通信连接，极速响应；

※稳定可靠：Hypervisor由于内嵌于CPU核中，其稳定性可靠性超越传统的软架构系统；

※成本优势：将控制器与HMI、工业PC在一个设备中集成，降低了系统硬件成本。

典型应用场景-边缘计算

随着智能制造、工业物联网应用的兴起，实现其应用的边缘计算（Edge Computing）架构成为了当前工业的热点，边缘计算是在传统控制任务基础上，通过数据的连接，设备可以实现更为全局的优化、调度、策略性任务，这些任务不同于基于信号的控制，而是基于更多信息的集成，其数据类型、所需的任务处理更适合于Windows/Linux这样的架构来实现，包括机器学习、本地智能推理这样的高动态任务，同时，它计算的结果又需要高动态的反馈给RTOS去指挥机器人、电机、液压等执行机构的运行，因此，采用Hypervisor可以构建一个本地的边缘计算架构，如图3是一个典型的边缘计算架构。

图3一个典型的应用场景

在边缘计算场景中，它包含了众多的应用需求：

※大容量的本地数据存储；

※整线OEE统计、能源分析；

※质量分析与优化应用；

※预测性维护应用场景；

※专业工艺数据分析工具与应用；

※连接至云端应用系统的交互；

※整线监控与商业智能；

Hypervisor的应用场景举例

1分布式储能系统的架构

在分布式储能系统中，由一个支持Hypervisor的工业PC，即APC910，来实现整个系统的运行，包括通过CAN/ModbusTCP、POWERlink等电池架、逆变器、I/O控制等任务，以及运行于Linux系统的储能系统管理、计量、分析、趋势图、报警、日志，以及云平台连接、楼宇控制和远程维护等管理任务的应用，如图4所示的应用架构。

图4-基于Hypervisor架构的分布式储能系统

同时，在该系统中，每天会需要存储40MB+的数据，并应用于Linux平台的数据分析软件做学习与优化。

2注塑机高端大气的HMI设计

Windows/Linux在处理显示任务方面超级强大，而且，有大量IT人员开发的各种控件，如果用在机器显示与操作上，那真的是可以让机器“高端大气上档次”，所以贝加莱推出mappVIEW后，非常受到用户的欢迎，它支持动画、视频、PDF文件、以及各种IT控件显示技术，在图5中，采用Hypervisor技术的Smartmold 9控制器中，mappView开发的画面运行于Windows上，精美、流畅。同时，mappPLASTIC、mappHydraulic、mappAxis等实时任务同样运行于Smartmold 9控制器上，实现了机器控制与Windows HMI的完美融合。

图5-注塑机的mappView应用场景

其实，除了在mappVIEW这样的HMI处理中，可以采用Hypervisor这样的技术外，其实，对于整个注塑机的最佳参数获取，完全可以基于这个架构来实现。

关于贝加莱

贝加莱是一家总部位于奥地利并在全球拥有分公司的创新型自动化企业。2017年7月，贝加莱成为ABB集团的机械自动化事业部。作为工业自动化领域的全球领导者，贝加莱将前沿技术与领先工程相结合，为几乎每个行业的客户提供面向机器与工厂自动化、运动控制、HMI和集成安全技术的完整解决方案。借助于OPC UA、POWERlink、openSAFETY等工业物联网通信标准，以及强大的Automation Studio软件开发平台，贝加莱不断重新定义自动化工程的未来。受简化流程和超出客户预期的承诺驱动，贝加莱始终保持创新精神并处于工业自动化领域的前沿。