工控系统中实时数据库关键技术研究与实现

工控系统中实时数据库关键技术研究与实现

文章介绍了在面向工控自动化过程的实时监控系统建设中，实时数据库系统的设计。针对实时数据库系统的特点，分析了实时数据库的功能模块、存储结构、事务调度和并发控制等关键技术并给出了具体实现方法。在实现过程中采用了多媒体定时器、内存映射文件、多线程、同步对象等技术，保证了系统的稳定性和强实时性。

1 引言

现代工业的特点要求全过程的实时监控，高速的实时数据处理、长期的历史数据存储以及生产信息的集成与共享。要满足上述对生产数据的处理要求仅靠大量采用集散控制系统(DCS)和关系数据库技术并不能完全解决问题。DCS数据存储能力有限，同时企业中异构的DCS无法进行有效的数据共享。而关系数据库数据处理速度低，无法对生产过程数据进行及时高效的存储。

为了解决上述问题，实时数据库作为一个关键的支撑技术引入工业控制系统。在生产设备运行过程中，实时数据库系统实时采集设备的运行数据，随时掌握装置的运行情况，并通过对生产过程的关键数据的实时监控分析，对出现的问题即时进行处理，使生产的运行状态保持平稳。实时数据库还是是连接工业生产控制系统与企业上层管理系统的桥梁，企业可以通过实时数据库系统提供的数据平台，为经营决策、计划调度、先进过程控制，质量监控等分系统提供同一的数据平台。

2 实时数据库系统概念和特点

实时数据库系统(RTDBS)就是其事务和数据都可以有定时特性或显式的定时限制的数据库系统。系统的正确性不仅依赖于逻辑结果，而且还依赖于逻辑结果产生的时间。对于实时数据库系统，数据的一致性和执行的周期性是重要的目标，由于在实时系统中经常以固定的时间周期收集被控系统的实时数据，相应的控制系统也必须周期性地处理数据和作出响应;由于传统的关系型数据库在一些时限要求严格的场合不能满足实时系统对数据实时性的要求，而内存直接寻址是一种具有高速的数据访问方式，在技术上采用内存数据库是解决这一问题的理想解决方案。