工业控制系统中实时数据库关键技术的研究与实现

在工业自动化过程实时监控系统的构建中，介绍了实时数据库系统的设计。

根据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，并给出了具体的实现方法。

在实现过程中，使用诸如多媒体计时器，内存映射文件，多线程和同步对象之类的技术来确保系统的稳定性和强大的实时性能。

1简介modern现代工业的特点要求对整个过程进行实时监控，高速实时数据处理，长期历史数据存储以及生产信息的集成和共享。

为了满足上述对生产数据的处理要求，仅依靠大量的分布式控制系统（DCS）和关系数据库技术不能完全解决问题。

DCS数据存储容量有限，企业中的异构DCS无法进行有效的数据共享。

但是，关系数据库的数据处理速度较慢，无法及时有效地存储生产过程中的数据。

为了解决上述问题，将实时数据库作为关键支持技术引入了工业控制系统。

在生产设备运行过程中，实时数据库系统实时收集设备运行数据，及时了解设备运行情况，并通过实时监控和分析生产关键数据过程中，它可以实时处理问题以使生产运行状态。

保持稳定。

实时数据库还是连接工业生产控制系统和企业上层管理系统的桥梁。

通过实时数据库系统提供的数据平台，企业可以为管理决策，计划和调度，高级过程控制，质量监控和其他子系统提供相同的数据平台。

2实时数据库系统的概念和特征实时数据库系统（RTDBS）是一种数据库系统，其事务和数据可能具有时序特征或明确的时序限制。

系统的正确性不仅取决于逻辑结果，还取决于生成逻辑结果的时间。

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。

由于实时系统通常会在固定的时间段内从受控系统收集实时数据，因此相应的控制系统还必须定期处理数据并做出响应；由于传统的关系型数据库有时在严格的时间限制下无法满足实时数据的实时性要求，因此直接内存寻址是一种高速数据访问方法，而技术上采用内存数据库是解决方案这个问题。

整个实时数据库系统方案的设计分为两部分：内部和外部。

内部部分是内存数据库，它是实时数据库的主体。

存储形式可以采用顺序结构，B-树结构或多目录搜索哈希技术（哈希技术）。

内存数据库定期执行事务处理，在一定时间内从内存中清除数据，然后将其写入外部内存数据库。

外部存储数据库是磁盘数据库或历史数据库，用于历史记录分析，报告生成批准或相关决策等。

该系统的历史数据库使用Microsoft的数据库产品SQL Server。

3关键技术的研究与实现3.1实时数据采集在工业控制系统中，数据采集程序的实时性和稳定性在整个工业控制系统的性能中起着至关重要的作用。

Windos提供的计时器Timer远远不能满足要求，必须替换为更高精度的计时器。

Windows系统下的多媒体定时器API函数TImeSetevent和TImeKillEvent可以很好地满足实时要求。

多媒体计时器在其自己的线程中工作，并且与在用户界面线程中工作的Timer计时器相比，它的线程优先级（threadprioritylevel）设置为THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL，该值高于大多数线程优先级值。

通过消息机制，可以达到很高的定时精度。

其最高的计时精度可以达到1ms，可以满足更高的实时性要求。

3.2内存数据库技术