Virtualización de PCs Industriales con Hyper-V y Disk2vhd

Introducción

En el ecosistema de la automatización industrial, la longevidad del hardware y el software es un arma de doble filo. Mientras que una máquina puede operar de forma fiable durante décadas, el sistema operativo y el software de ingeniería que la controlan no disfrutan de la misma vida útil. Es un escenario común: un PC industrial dedicado, funcionando impecablemente con una versión antigua de Windows y un software SCADA o de programación de PLCs específico, se convierte en una “caja negra” imposible de actualizar o clonar. La incompatibilidad de herramientas como Siemens TIA Portal con Windows 11 ha agudizado este problema, forzando a ingenieros y técnicos a buscar soluciones creativas.

La virtualización emerge como la respuesta técnica más elegante a este desafío. No se trata solo de crear un entorno de pruebas, sino de preservar, migrar y asegurar activos software críticos para la operación. Este artículo detalla un flujo de trabajo probado, basado en herramientas de Microsoft, para capturar un PC industrial físico completo—sistema operativo, aplicaciones, configuraciones y licencias—y convertirlo en una máquina virtual funcional. Aprenderá a utilizar Disk2vhd para crear la imagen y Hyper-V para ejecutarla, una combinación que ofrece un rendimiento superior y una integración nativa en entornos Windows, superando limitaciones de otras soluciones gratuitas en el contexto industrial.

Guía Técnica: De Físico a Virtual en Dos Pasos

El proceso se divide en dos fases claras: la creación de la imagen del sistema físico y la puesta en marcha de dicha imagen en un hipervisor.

Fase 1: Creación de la Imagen VHD con Disk2vhd

Disk2vhd es una utilidad ligera y portable de Sysinternals (Microsoft) que opera a nivel de bloque, capturando las particiones seleccionadas de un disco en tiempo de ejecución. Su uso es fundamental para no alterar el sistema fuente.

1. Preparación: Descargue Disk2vhd en el PC industrial a clonar. Ejecute la versión adecuada (disk2vhd64.exe para sistemas de 64 bits). Es imprescindible contar con un segundo volumen de disco (interno o externo USB) con espacio suficiente para albergar la imagen.
2. Configuración: En la interfaz, la opción crítica es “Prepare for use in Virtual PC”. Si el destino final es Hyper-V (recomendado), puede dejar el formato VHDX por defecto, que soporta discos mayores de 2TB y ofrece resistencia a fallos. Para VirtualBox, debe desmarcar esta opción para generar un VHD.
3. Selección: Elija las particiones a incluir. Típicamente, la partición del sistema (con la carpeta Windows) y la partición de arranque. Un hallazgo importante del caso de estudio es que el mapa de particiones completo se replica, aunque los datos de las particiones no seleccionadas no se copien. Esto no afecta a la funcionalidad pero es un dato técnico relevante.
4. Ejecución: Defina la ruta de destino en la unidad secundaria y pulse “Create”. La velocidad dependerá del tamaño de los datos y del medio de almacenamiento.

Fase 2: Puesta en Marcha en Hyper-V

Hyper-V, el hipervisor tipo 1 de Microsoft, integrado en Windows Pro/Enterprise, ofrece un rendimiento cercano al nativo, ideal para aplicaciones demandantes como TIA Portal.

1. Habilitación: Active la virtualización en la BIOS/UEFI de su PC anfitrión. Luego, en Windows, habilite la característica “Hyper-V” desde “Activar o desactivar las características de Windows”. Tras el reinicio, tendrá acceso al Administrador de Hyper-V.
2. Creación de la MV: Inicie el asistente para crear una nueva máquina virtual. Asigne un nombre y seleccione “Generación 2”, optimizada para sistemas modernos con arranque UEFI. Asigne recursos: para un Windows 10 con software de ingeniería, 8 GB (8192 MB) de RAM es un buen punto de partida. Conecte la MV a un switch virtual para tener red.
3. Asignación del Disco: En el paso “Conectar disco duro virtual”, seleccione “Usar un disco duro virtual existente” y apunte al archivo VHDX creado con Disk2vhd. Esto es clave: la MV arrancará con una copia exacta del disco original.
4. Arranque y Conexión: Finalice el asistente, inicie la MV y conéctese a ella. El sistema operativo guest arrancará, posiblemente detectando nuevo hardware (controladores de Hyper-V). Es recomendable instalar los “Servicios de integración de Hyper-V” para optimizar la interacción entre host y guest.

Comparativa Técnica Rápida: Mientras VirtualBox (Oracle) es una solución tipo 2 (se ejecuta sobre el SO) que puede sufrir de sobrecarga de rendimiento, Hyper-V es un hipervisor tipo 1 (se ejecuta directamente sobre el hardware) que asigna recursos de forma más eficiente. VMWare Workstation, aunque potente, ha visto restringido su acceso gratuito tras la adquisición por Broadcom, haciendo de Hyper-V una alternativa sólida y sin coste adicional para usuarios de Windows.

Beneficios y Aplicaciones Prácticas en Entornos Industriales

La virtualización de PCs industriales no es un ejercicio académico; resuelve problemas operativos críticos con un ROI tangible.

• Continuidad Operativa y Migración: Permite migrar una estación de ingeniería o un HMI obsoleto (ej: Windows XP) a un hardware moderno, extendiendo su vida útil sin riesgos de compatibilidad. Es un plan de contingencia ante fallos de hardware irreparable.
• Aislamiento y Estabilidad: Ejecutar TIA Portal o un software SCADA legacy en una máquina virtual aislada evita conflictos con otras aplicaciones instaladas en el PC anfitrión (drivers, antivirus, actualizaciones). Se crea un entorno estable y dedicado.
• Clonación y Distribución: En entornos de formación o con múltiples estaciones idénticas (como en un aula, mencionado en la fuente), una sola imagen virtual puede clonarse y distribuirse, garantizando una configuración uniforme y reduciendo drásticamente el tiempo de despliegue.
• Backup y Recuperación: Un archivo VHDX es, en esencia, un backup completo y ejecutable del sistema. En caso de corrupción de software, restaurar es tan simple como reemplazar el archivo dañado por una copia sana.
• Pruebas Seguras: Permite probar actualizaciones de Windows, parches de seguridad o nuevas versiones de software de control en una copia virtual, sin tocar el sistema productivo físico.

La principal limitación técnica a considerar es el manejo de hardware específico. Tarjetas de adquisición de datos, licencias físicas (dongles USB) o interfaces de comunicación industrial (ej: CP 5711 de Siemens) pueden no ser accesibles directamente desde la VM. Hyper-V permite el “passthrough” de dispositivos USB, pero se manejan como unidades de red y requiere configuración adicional, no siempre viable con drivers muy antiguos.

Perspectiva Industrial Vibe: Más Allá del PC de Escritorio

Esta técnica trasciende la mera virtualización de un PC. Es un paso práctico hacia conceptos centrales de la Industria 4.0, como la portabilidad de activos digitales y la resiliencia de los sistemas.

En un panorama donde la ciberseguridad obliga a actualizar sistemas operativos, pero la estabilidad de las plantas productivas depende de software no actualizado, la virtualización actúa como puente. Permite al anfitrión (host) estar parcheado y seguro, mientras el huésped (guest) mantiene su ecosistema probado y estable. Es una capa de abstracción que desacopla la vida útil del software de control de la del hardware y del sistema operativo base.

Observamos una tendencia clara: los principales fabricantes de automatización (Siemens, Rockwell Automation) están certificando y ofreciendo sus entornos de software como imágenes virtuales preconfiguradas (OVF, VHD). El flujo de trabajo descrito aquí democratiza esa capacidad, permitiendo a cualquier integrador o usuario final crear sus propias “imágenes de oro” para entornos legacy.

El futuro apunta a la contenerización de servicios y a edge computing, pero la base instalada de máquinas con software Windows monolítico es enorme. Dominar esta técnica de virtualización física-a-virtual (P2V) es, hoy por hoy, una competencia técnica esencial para cualquier profesional responsable del mantenimiento y modernización de parques industriales.

Conclusión

La virtualización con Hyper-V y Disk2vhd se consolida como una metodología robusta para gestionar la obsolescencia del software en automatización industrial.

• Herramientas Efectivas: La combinación de Disk2vhd (para la captura) e Hyper-V (para la ejecución) ofrece un rendimiento superior y una integración nativa en Windows, superando a alternativas gratuitas como VirtualBox para cargas de trabajo pesadas.
• Solución a Problemas Reales: Aborda directamente el conflicto entre la necesidad de actualizar sistemas operativos por seguridad y la dependencia de software industrial legacy, permitiendo la coexistencia segura y estable.
• ROI Inmediato: Proporciona beneficios claros en continuidad operativa, facilidad de backup/clonación, reducción de tiempos de despliegue y creación de entornos de prueba aislados.
• Consideración Clave: Su aplicabilidad es óptima para software que no dependa de hardware de interfaz física muy específico. La gestión de dispositivos USB y tarjetas especializadas requiere una evaluación caso por caso.

¿Has virtualizado algún PC industrial o estación de ingeniería? ¿Te has encontrado con limitaciones de hardware específico? Comparte tu experiencia y casos de uso en los comentarios.

Fuente: Automatización Cavanilles