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。
工业控制实时数据库的研究
工业控制实时数据库的研究
吴明光;张玉润;金建祥;顾大雷
【期刊名称】《控制与决策》
【年(卷),期】1995(10)3
【摘要】工控实时数据库是数据库技术的一个重要应用领域。
本文对工控数据库所涉及的技术问题，即数据库的要求分析，数据模型的建立，数据库的设计和实现诸问题进行了阐述，并提出相应的技术措施和实例。
【总页数】6页(P238-243)
【关键词】工业控制;实时;数据库
【作者】吴明光;张玉润;金建祥;顾大雷
【作者单位】浙江大学工业控制技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TP273;TP392
【相关文献】
1.工业控制系统的实时数据库设计 [J], 沙宝良;陈云飞;周正林
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5.NI助力中科院东莞散裂中子源实现智能工业控制——同高能物理前沿科学研究领域共同提升智能工业控制水亚 [J],
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分布式工控实时数据库的设计与实现
图 １ 数 据 库 结 构 图
２ 系统 整 体 设 计
该 数据库 采用 实时数据 库与 历史数 据库 相结 合
的方式 进 行 数 据 管理 ， 持 Ｂ Ｓ和 Ｃ Ｓ两 种结 构 ， 支 ／ ／ 具 有更好 的开 放性 和数据处 理能力 ．
２ １ 整 体 结 构 ．
文 章 编 号 ： ０ —０ ２ （０ ７ ０ 一Ｏ ９ —０ １ ５ ５ ３ ２ ０ ）２ Ｏ ６ ４ ０
分 布 式 工控 实 时数 据 库 的设计 与 实现
王 安 ， 哲 君 许
（ 北 工业 大学 自动化 学 院 陕 西 西 安 ７０７ ） 西 １０２
摘 要 ｉ 工 控 领 域 ， 时数 据 库 的 设 计 已成 为 企 业 现 代 化 生 产 所 急 需 解 决 的 重 要 问题 ． 文提 出 了 一 种 分 布 式 工 控 实 时 数 据 在 实 该
有 多个数 据写入 时 ， 照优先 级安 理 ； 提供 丰 富的 触发 和定 时
机制 ， 各类数 据处 理 ， 供 先进 控 制 和 优 化算 法 使 用 ；
为保 障数 据一 致性 和 时 间连 续 性 ， 供 实 时数 据 的 提 备份、 转存 、 日志机 制 ．
９ ７
历 史 数据 库 完 成历 史 数据 的管 理 ， 括 生 成历 包 史 曲线 和趋 势 曲线 、 数据 查 找 、 复 、 据 库 备 份及 恢 数 并 发控 制等 ． 的存储 、 询 机制 或者 通过 第三 方大 它 查
３ ２ １ 数 据 的存储 结构 ．．
内存数 据库 的存储 空 间 由 ４层 组 成 ， 图 ３所 如
随着 现代 工 业 的飞 速发 展 ， 代企 业 的 生产 方 现 式 已趋 向国际化 、 布化 ． 业实 时数 据库 作为 工业 分 工 控 制 软件的基 础 ， 于各功 能模块 数 据交换 的 中心 ， 处 其 性能决 定 了整 个 组 态 软件 的 可 用性 ． 文 根 据 现 本 代 化工业 控制 的要 求 ， 出一 种 开 放式 组态 实 时数 提
工控系统中实时数据库关键技术研究与实现-设计应用
工控系统中实时数据库关键技术研究与实现-设计应用摘要：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。
工业控制系统中的实时数据采集技术使用方法研究
工业控制系统中的实时数据采集技术使用方法研究随着科技的迅猛发展和工业自动化程度的提高，工业控制系统中的数据采集技术变得愈发重要。
实时数据采集技术在工业领域中发挥着关键的作用，它能够帮助监测和控制工业过程，提高生产效率和质量。
本文将对工业控制系统中的实时数据采集技术使用方法进行探讨和研究。
首先，实时数据采集是指实时监测和收集工业过程中产生的数据，并将其传输到监控中心或数据存储设备中的过程。
实时数据采集技术主要包括传感器、数据传输和数据存储三个方面。
传感器是实时数据采集的重要组成部分。
通过分析工业过程中的各种物理量，传感器能够将物理量转化为电信号，然后通过电缆或者无线信号传输到数据采集设备。
在选择传感器时，需要根据具体的应用需求和监测对象的特点进行选择。
例如，温度传感器常用于监测工业过程中的温度变化，压力传感器用于监测系统的压力变化等。
准确选择合适的传感器对于实时数据采集的精确性和稳定性至关重要。
数据传输是实时数据采集的关键环节。
在过去，数据传输主要采用有线传输方式，如以太网、串行通信等。
然而，随着科技的发展，无线传输方式也在工业领域得到广泛应用。
对于远程监控和分布式工业控制系统来说，无线传输方式有更大的优势。
常见的无线传输方式包括Wi-Fi、蓝牙、无线HART等。
无论是有线传输还是无线传输，数据传输的稳定性、可靠性和实时性都是需要考虑的关键因素。
数据存储是实时数据采集的重要环节。
工业控制系统中的数据量庞大，因此需要选择合适的数据存储设备来保存这些数据。
目前，常用的数据存储设备包括计算机硬盘、数据库服务器、云存储等。
为了保证数据的安全性和完整性，通常会使用冗余存储技术和数据备份策略。
此外，数据存储的可扩展性和性能也是需要考虑的因素。
根据具体的应用需求和数据处理能力的要求，选择合适的数据存储设备是非常重要的。
除了传感器、数据传输和数据存储，还有一些额外的要素需要考虑。
例如，数据质量的验证和校正、传输协议的选择、网络带宽的要求等。
实时数据库系统关键技术及实现
实时数据库系统关键技术及实现
叶建位;苏宏业
【期刊名称】《计算机应用研究》
【年(卷),期】2005(022)003
【摘要】简要地论述实时数据库的基本概念和特点,分析了实时数据库与传统关系数据库的差异.同时,重点研究了基于Windows平台下实时数据库的实现中关键技术的设计思想和技术路线.根据上述设计思想研制开发的ESP-iSYS实时数据库已经在多个工业控制现场得到成功应用.
【总页数】3页(P45-47)
【作者】叶建位;苏宏业
【作者单位】浙江大学,先进控制研究所,工业控制技术国家重点实验室,浙江,杭州,310027;浙江大学,先进控制研究所,工业控制技术国家重点实验室,浙江,杭
州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】TP311.13
【相关文献】
1.电网调度广域分布式实时数据库系统体系架构和关键技术分析 [J], 苗增强
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工业自动化系统中的实时数据采集和远程监测技术研究
工业自动化系统中的实时数据采集和远程监测技术研究在工业生产过程中，实时数据采集和远程监测技术是实现高效、智能化生产的重要手段。
通过对设备、工艺参数等实时数据进行采集和监测，企业可以及时获取生产数据和状态信息，实现生产过程的优化和控制。
本文将从实时数据采集和远程监测技术的定义、应用场景、技术原理和优势等方面进行探讨。
一、实时数据采集技术的定义与应用场景实时数据采集技术是指通过各种传感器、仪表等设备，将生产过程中产生的实时数据进行采集、传输和处理的技术。
它可以实现对设备运行状态、生产参数等信息的实时监测和数据记录。
实时数据采集技术广泛应用于自动化生产过程中，包括制造业、能源行业、环境监测等领域。
在工业制造中，实时数据采集技术可以用于监测设备的运行状态、工艺参数、物料流动等情况，帮助企业及时发现问题、预测故障，并进行相应的调整和优化。
在石化、电力等能源行业，实时数据采集技术可以实现对生产过程、设备性能等的实时监测，提高生产效率和安全性。
在环境监测方面，实时数据采集技术可以用于监测大气、水质等环境参数，及时发现异常情况并采取相应的应对措施。
二、远程监测技术的定义与技术原理远程监测技术是指利用网络通信技术将实时数据传输到远程服务器或云端，并通过云计算等技术进行数据存储、分析和展示的技术。
它可以实现对不同地点、不同设备产生的实时数据进行集中监测和管理。
远程监测技术的核心原理是通过传感器采集设备产生的实时数据，并通过网络传输到远程服务器或云端。
在服务器或云端，可以通过云计算等技术实现对数据的存储、分析和展示。
用户可以通过手机、电脑等终端设备随时随地访问远程服务器上的数据，并及时获取设备运行状态、生产参数等信息。
三、实时数据采集和远程监测技术的优势实时数据采集和远程监测技术在工业自动化系统中具有许多优势。
首先，实时数据采集和远程监测技术可以提高生产过程的可靠性和稳定性。
通过实时监测和数据采集，可以及时发现设备运行异常、工艺参数偏差等情况，并进行相应的控制和调整，从而减少故障、提高生产效率。
工业监测控制系统中的实时数据库研究和设计
者的简单结合 ，而需要对一 系列的概念 、理论 、 技 过共享 内存与前置机通信 ，读取 这些生数据 ，经过
术 、方 法和 机制 进行 研究 开发 。 处 理后 生成 数据 ，写入 实 时数 据库 ；另外 ，测 控 服 工业 监测 控 制 系统 中需 要 对外 部 系统 的运 行 进 务模块还完成一些可控对象的遥控 和遥调功能。实 行监 视 、控制 和 管理 ，不 仅 需要 维 护 大量 的共 享 数 时 库 的维 护 进 程 负 责 实 时数 据 库 的 备 份 ，动 态 加 据 和控制 知识 ，而且 这些 功 能 的完 成 又具 有严 格 的 载 ，向客户 端提 供 数据 服 务 。分 析机 负责 完成 工业 时 限 。因此监 测 控制 系 统 的正 确性 不 仅依 赖 于逻 辑 系统 大量在 线 综合 分析 和计算 功 能 。大量 的设 备 参 结 果 ，而且 还 依 赖 于 逻 辑 结 果 产 生 的时 问 ㈠。关 数信息及实时运行数据状 态信息 ，通过配置 ＷＥ Ｂ 系 型数据 库 在存 储 和管 理永 久性 、非 短暂 数据 方 面 服 务 器 ，可在 Ｉｔ ｎｔ 处 使 用 浏 览器 监 控 整 个 工 ｎｅ ｅ各 ｒ 虽然 有 着广 泛 的应用 ，但 是 ，由于 它 主要存 储 在 慢 业 监控 运行 的动 态情 况 。 速 的外部 存储 设 备 ，执行 时问 不可 预测 ，没有 实 时 监 控实 时数 据库 是 按功 能 分 布的 分布 式实 时数 性 ，利用 它管 理 实 时 数据 显 然 存 在 着严 重 的不 足 。 据 库 ，即为不 同应 用提 供 服务 的 实时 数据 库 应该 分 因而将 实时 技术 和 传统 的 数据 库技 术 相结 合 ，针 对 布在不 同的服 务器 节点 上 。作 为 系统 数据 处 理 的关 工业 监测 控 制系 统 的实 时 数据 库 系统 的特 征 、主要 键 模块 ，它 的 效率 和稳定 性 决定 了 系统 的成败 。 技术 、数据模 型 及其 应用 开 展研究 是 非常 必要 的 。
工业控制系统中的实时监控技术研究
工业控制系统中的实时监控技术研究随着工业自动化的发展，工业控制系统在生产过程中起着至关重要的作用。
然而，在工业控制系统中，实时监控技术是一项关键技术，它可以帮助操作员及时了解工艺过程的状态，及时采取必要的措施，保证生产过程的安全性和稳定性。
本文将对工业控制系统中的实时监控技术进行深入研究，并提出一些有效的应用方案。
工业控制系统主要由传感器、执行器、控制器和通信网络等组成。
其中，传感器负责采集工艺过程中的各种参数，执行器负责根据控制信号执行相应的操作，控制器则负责进行控制算法的运算和决策，通信网络则用于传输各个组件之间的数据和命令。
实时监控技术的基本任务就是将传感器采集到的数据及时传输给控制器，并根据控制器的指令，将执行器的状态信息实时反馈给操作员。
在实时监控技术中，最核心的部分就是数据采集和传输。
为了确保数据的实时性和准确性，需要使用高速、可靠的传感器和通信设备。
此外，在进行数据传输时还需要考虑抗干扰能力和网络带宽的问题。
可以采用采样间隔短、采样精度高的传感器，并通过高速、冗余的通信网络进行数据传输，提高数据采集和传输的实时性和可靠性。
除了数据采集和传输，实时监控技术还需要具备数据处理和决策的能力。
一方面，需要对传感器采集到的数据进行实时处理和分析，提取有用的信息，判断工艺过程是否正常。
可以采用银行密码警报系统的思想，设置特定的阈值和规则，当工艺参数超过阈值或规则异常时，及时发出警报。
另一方面，实时监控技术还需要具备反馈和控制的能力，即根据控制器的指令，实时调整执行器的操作。
可以通过PID控制算法来实现，根据系统的控制误差和变化速度，动态调整执行器的状态，以维持工艺过程的稳定性。
在工业控制系统中，实时监控技术的应用非常广泛。
首先，它可以应用于石油、化工、电力等过程工业中，实时监控各个工艺参数的变化，预防事故的发生，保证工艺过程的安全运行。
其次，实时监控技术还可以应用于制造业中，实时监控生产线上的各个环节，提高生产效率和质量，减少浪费。
小型工业监控软件的实时数据库设计与实现
Ｄｅ ｉｎ ａ ｄ Ｒｅ ｌ ａｉｎ ｏ ａ － ｍｅ Ｄａａ ａ ｅ ｉ ｎ －ｙ ｔ ｍ ｓ ｎ ａｉ ｔ ｆＲｅ ｌｔ ｔｂ ｓ ｎ Ｍｉ ｉｓ ｓｅ ｇ ｚ ｏ － ｉ －
Ｉ ｄ ｓｒａ ｎ ｔｒａ ｄ Ｃｏ ｔｏ ｏｔ ｒ ｎ ｕ ｔｉｌＭｏ ｉ ｎ ｎｒ ｌＳ ｆ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｗａ ｅ
目前 ， 随着 计算机技术 、 通信技术及现场 总线技术 的快速
优点 ， 以用来构造 可复用应用 框架 ， 可 支持多语言 ， 能够访问关 系数据库 、 非关系数据库及 所有 的文件系统 。另外 还具 有远程 数 据服务（ ｅ ｏｅＤ ｔ Ｓｒｉｅ Ｒ Ｓ 的特性 。Ａ Ｏ的对 象模 Ｒ ｍ ｔ ａ ｅ ｃ， Ｄ ） ａ ｖ Ｄ 型简化了对 对象的操作 ， 大大 简化 了程序 编制 ， 加 了程序 的 增 可移植 性。多数情况下 ， 我们只需要关心 所要 创建和使用的对 象， 而无须 了解其父 对象 。在 Ａ Ｏ中可 以直接 打 开一个 记录 Ｄ
工控软件中实时数据库的应用
在编写实时数据库的外部管理工具时尽量用 VB 、VC 等高级语言，在编写数据库的读写 函数时尽量使用 C 语言这种低级语言，选用 编程语言时还应考虑与监控软件主体程序的
兼容性 。
参考文献
[11 ISBN 7- 111一 13987- 9 ,(英)Alan Burn$
Andy Wellings 著实时系统与编程语言. [21 ISBN 7- 5083- 1942- 7， 现代水电 厂计
算机监控技术与试验. [31 ISBN 7- 302- 01734- 4 ， 张素琴， C++ 著. 程序设计语言.
1 生产进行实时监 控的软件，所以这种软件要求反映及时，运 行稳定可靠，即除了要实时反映生产中的实 际情况外，还要保证常年不间断的运行，需 要时还能自动对生产情况进行调整。要实现 这些功能，从软件层面来说，就必须有个能 实时显示的且与生产现场一一对应的数据 表，另外还要对这个数据表制定一些规则， 工控软件在发现数据发生变化时就通过这些 规则下达不同的控制命令，对生产现场做出 相应调整。所以实时的数据表就成为了工控 系统处理实时数据的基础。多个实时的数据 表在一起 ，我们就称其为实时数据库 。
决 ，在 C 语 言 中用 到的 相 关 函数 为 Creat eFile ( ) 、Creat eFileMapping ( ) 、
MapViewOfFile () 等， 这些函 具体 数的
用法可以查 M S D N 。 目前市面常见的软件开发语言工具有 C 、C + + , V C + + , J a va , Ba s i c 等，这 些语言都可以用作实时数据库的开发，建议
2 实时数据库中实时数据的 分类
实时数据库中的数据与生产现场的数据 对应，根据生产现场情况的不同，实时数据 库中的数据可以分为模拟量、数字量、脉冲 量、扫查开入量、中断开入量 、累积量 、 整定值、系统数据 8 种类型。每种类型都有 特定的工况，例如中断开人量就是实时性要 求最高的量，这种量来了后要求立即处理 。 脉冲量就是生产现场中有持续脉冲波的量， 这种量显示 出来就如同示波器上的波形一 样。以实时数据为基础，市面上有很多可以