新型dcs组态软件实时数据库研究与开发

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1、山东大学硕士学位论文摘要集散控制系统(DCS)广泛应用于工业过程控制中，控制系统要求能够迅速反应当前的生产状态，数据采集和输出控制一般是短暂有效的，如果出现报警事件、设备故障等，要及时通知到监控系统，这就对组态软件的实时性提出较高的要求。传统的关系型数据库调度与处理决策忽略了各种实时性的要求，不适合时间关键型的应用领域，无法满足DCS系统实时性的要求，需要设计专门的实时数据库来解决这类问题。本文的实时数据库系统是在工业控制组态软件的背景下提出的。文章首先介绍了实时数据库系统的基本理论和设计目标。

2、然后，根据自主创新的FCS硬件平台和前期开发的组态软件框架，具体描述了实时数据库的系统功能，介绍了独立设计的实时数据库的各部分实现方式。在深入理解过程控制需求的基础上，本文提出了针对组态软件的实时数据模型。对实时数据库基础功能，如组态功能、数据采集和输出控制、数据处理、报警处理、对系统其他组件和第三方应用的支持等的设计思路和实现方式进行详细的说明，并且简单探讨了实时数据库的扩展应用。本系统采用内存数据库作为实时数据库的底层实现方式，将整个数据库都构建在内存中，可以最大限度的满足应用实时性的要求。

3、但是这种设计方案也带来了新的问题，有必要针对内存直接存取的特点和组态软件的特点，对数据的存储方式，数据检索算法，事务处理和并发控制协议等进行重新设计。通过对各种事务处理和并发控制协议的研究，本文提出了基于多优先级队列和数据库级别的锁机制的策略来满足组态软件数据库系统的实时性要求。文中用单独的一章对于实时数据库核心关键技术给予重点阐述。实时数据库的接口是和上层应用以及现场控制层联系的纽带，文中对实时数据库的接口进行详细的说明。实时数据向历史数据的转化是组态软件必不可少的功能，采用SQLServer

4、2000作为后台的历史数据库管理中心，对实时数据的转化也做了详细的说明。实时数据库系统采用COM／DCOM技术和多线程的设计思路保证了实时数据库系统具有灵活的扩展性和高效的数据处理能力。山东大学硕士学位论文文章最后还对实时数据库的基本操作和SQLServer2000进行对比测试，从结果可以看到实时数据库在实时性能上具有的明显优势，验证了实时数据库系统设计方案的可行性。本实时数据库系统已经整合到组态软件中，运行稳定，能够满足当前组态软件对实时性的要求。关键词：组态软件；实时数据库；检索算法；事务处

5、理：接口；历史数据库Ⅱ山东大学硕士学位论文ABSTRACTDCSiswidelyusedinindustrialprocesscontrol，andthecontrolsystemisaskedtoquicklyreflectthecurrentstatusoftheprocess．Thedataacquisitionandoutputcontrolaletemporarilyvalid．Ifalarmoccursorsomedevicefailurehappens，themonitorsyst

6、emshouldrecognizethatimmediately．SotheconfigurationsoRwarehasaharshdeadlineforcriticaltasks．Thetraditionaldatabasesignorethereal-timerequirementsfortransactionprocessing．ItCannotbcapplicabletotime-criticalapplications．Sothespecialreal-timedatabaseisi

7、ntroducedtOsolvetheproblems．Thisthesiswasproposedunderthebackgroundofindustrialcontrolconfigurationsoftware．First，itintroducesthetheoreticanddesigngoalsofthereal—timedatabasesystem(RTDBS)，Andthen，itillustratesthereal-timedatabasesystemfunctionsindeta

8、ilsbasedontheindependentinnovationnewDCShardwareplatformandtheformerconfigurationsoftwareframework．In·depthunderstandingofprocesscontrolrequirements，thethesisbringsupanewreal—timedatamodelforconfigurationsoftware．ItintroducestheschematicdesignoftheRT