实时数据库介绍s.docVIP

前?言????近年来，DCS（集散控制系统）以其强大的控制功能、可靠的安全性能和良好的可移植性在国内外工控领域获得广泛的应 用，DCS的日益普及为实现先进控制、实时优化等新技术提供了强有力的硬件支持和保障。先进控制除了具有改善控制性能、提高经济效益等主要功能外，也是深 度开发和利用DCS资源、提高企业自动化和管理水平的重要途径。先进控制软件的设计一般分为几个模块：模型辨识器、多变量预估控制器、鲁棒PID控制器 （含各种中间控制器）、实时数据库、工艺计算包等，其中实时数据库模块是其他模块的纽带和桥梁。所以，实时数据库模块设计的好坏直接影响到先进控制软件设 计的成败。实时数据库是先进控制软件系统的重要组成部分，也是设计的难点之一。实时数据库是先进控制软件系统的数据处理中心。在先进控制系统投用运行环境 时，工业现场的生产状况将实时地反映在变量的数值中，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节。同时，实 时数据库又是事务调度中心，数据采集事务、图形显示事务、报警事务、历史数据存盘事务等等都由实时数据库统一调配，从而达到控制的实时性。 1．实时数据库概述????在引入实时数据库概念之前，先介绍一下数据对象。在先进控制软件设计中定义的数据不同于传统意义的数据或变量， 它不只包含了变量的数值特征，还将与数据相关的其它属性（如数据的状态、报警限值等）以及对数据的操作方法（如存盘处理、报警处理等）封装在一起，作为一 个整体，以对象的形式提供服务。这种把数值、属性和方法定义成一体的数据称为数据对象。在设计中，用数据对象来表述系统中的实时数据，用对象变量代替传统 意义的值变量。用数据库技术管理的所有数据对象的集合称为实时数据库，实时数据库提供管理、刷新、查询数据对象等操作。 ????实时数据库与普通商用数据库不同，实时数据库的主要目标是使尽量多的事务在规定的时间要求内完成，而不是公平地分配系统以使所有的事务都得到执行。它有以下几个特点： ????1）时间约束实时数据库系统的主要特征是在数据对象和事务上施加了时间约束。对数据的时间约束，就是在数据库的普通一致性要求以外，又规定 了时态一致性要求。在实时系统中，具有时间约束的数据主要来自于外部的动态数据，如由传感器采集的现场数据，和由这些数据导出的数据。因此，可将数据的时 间约束分为两类，即数据的绝对一致性和数据的相对一致性。数据的绝对一致性是指实时数据库中的数据应与外部数据（又称为环境数据）相一致，即要求数据库中 的数据能及时地反映外部环境的状态。例如，在化工过程控制系统中，要求数据库中记录的塔的温度、压力等信息，与塔的实际的温度、压力等参数保持一致。这种 一致性的破坏有时可能会导致灾难性的后果。在实时系统中，常常需要从一组数据项导出另外的数据，例如，根据系统的电流、电压导出系统的功率。此时往往要求 用来导出新数据的一组数据在时间上应尽量接近，这就形成了实时数据库系统中数据的相对一致性概念。 ????2）事务调度????传统数据库系统中，事务调度的目标是提高系统对事务的吞吐率，但实时数据库系统则要求能使尽量多的事务在其期限内完成。因此，实时事务的调度与传统数据库系统中的事务调度是有差别的。大多数的实时事务调度策略都是围绕事务的优先级进行的。 ????3）实时数据库的实时数据存储管理????实时数据库主要承担系统所有实时数据的存储和管理，为相关的功能提供快速、正确的实时信 息，因此，对实时数据库来说，其实时性是第一位的，考虑到这一点，实时数据库在系统运行过程中，应占用空间小，并常驻内存，以保证数据库读取速度快，存取 灵活，易于各功能模块之间的数据共享。 ????实时数据库的数据共享采用内存文件映射来实现。?对于那些实时性要求不高的非共享数据和共享数据，如采样值的转换系数等可以放在外存储空间。因此，在实时数据库设计时，要妥善处理时间和存储空间之间的矛盾，以保证先进控制系统的实时性。 2?实时数据库的分析与设计 ????首先从功能角度分析实时数据库的设计。????1）实时数据库系统的功能分析：????现场数据采集：实时数据库提供了与典型数据源的接口，读写通讯设备寄存器的现场值，送到开辟的内存缓冲区。 ????预处理机制：可以直接在实时数据库中对原始数据进行处理，如数据转化。滚动存储机制：实时数据库的各数据对象以链表形式存放在内存中，故数据库的容量相对容固定，当新的数据产生时，自动更新数据对象的现场值属性。 ????自动更新机制：当实时数据库中的数据对象现场值属性改变时，自动启动线程，更新显示画面的数据 ????显示，如需存盘，存入?Access?数据库中，实现实时监控。 ????触发和定时机制：提供丰富的触发和定时机制，供各类数据处理、先进控制和优化