先进控制软件系统实时数据库的设计---中国工控网VIP免费

先进控制软件系统实时数据库的设计周东球杜殿林左信(石油大学自动化研究所，北京昌平102249)摘要:实时数据库是先进控制软件系统的重要组成部分，也是设计先进控制软件系统的难点之一，本文结合作者从事先进控制软件系统实时数据库模块设计开发的实际经验，介绍了基于VC++6.0实时数据库模块的设计思想和实现方法，并给出了部分实现代码。关键词:实时数据库；数据对象；实时调度；多线程中图分类号：TP311.311文献标识码：ADesignofReal-TimeDatabaseofAdvancedProcessControlSoftwareSystemZhou,DongqiuDu,DianlinZuo,Xin(ResearchInstituteofAutomation，UniversityofPetroleum,Beijing.102249,China)Abstract:Thereal-timedatabase,astheimportantpartofadvancedprocesscontrolsoftwaresystem,isalsooneofthemostdifficultsectionstobedesigned.Inthispaper,howtodesignandrealizereal-timedatabasewithVC++isintroduced,onthebasisoftheauthor’spracticalexperienceintheresearchfield.Inaddition,partofsourcecodesareprovided。Keywords:Real-timedatabase;Dataobject；Real-timeschedule；Multithreading0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[1]，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。[2]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[3]，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，收稿日期：2003-2-14修稿日期：2003-4-8作者简介：周东球（1975-），男（汉族），湖北麻城人，助理工程师，在读硕士研究生，从事先进过程控制及其软件开发等科研工作。*通讯联系人1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...