RDB

在综合自动化系统中一般用到二种数据库，一种是实时数据库，一种是关系数据库。生产信息管理系统是以实时数据库为核心,提供实时数据库、历史事件数据库和应用数据库，可实现多种数据库的关联和工厂数据的分类。因此实时数据库信息管理系统不仅可以采集来自控制系统的实时数据，还可以实现事件信息、实验室数据和生产优化数据的集成，实现真正意义上的工厂信息管理平台。上层管理信息数据存储于关系数据库，企业信息管理系统（MIS/ERP）系统的研发也是基于关系数据库这个平台。只有实现二者数据共享，才能使工业控制网的生产数据及时整合到管理网，进行统计、分析处理，成为生产管理和经营决策的依据。才能真正实现企业“管控一体化”。

 

实时数据库的基本概念和组织结构

系统基本概念和组织结构
我们知道，对于计算机信息系统而言，构筑系统的关键之一在于数据结构，也就是说，我们通过什么样的结构来描述现实世界的事务。对于关系数据库而言，其基本的数据结构是表和记录。记录是关系数据库的基本数据单元，表是管理各种记录的管理单位。利用记录和表这两种基本的数据结构可以表述现实世界各种复杂的关系。
同样，在实时数据库中，我们也需要抽象出基本的数据结构来描述现实世界的关系。首先我们分析一下我们要处理的事务的特点。实时数据库要处理的数据都是来自生产或其相关数据，其主要特点是连续性和实时性。连续性是指数据一直存在，只要生产过程存在，其数据就一直连续存在，如某化工生产装置的某检测点温度、压力、流量等，其数据是一个连续过程。实时性是指数据只有具有时间戳才具有意义，如说某电力检测点的电压是225V，这个电压只有和某一个时刻对应起来才有实际的意义，否则其数据将毫无意义。
根据上述分析，我们的实时数据库以点做为基本单位来描述生产数据。一个数据库的点对应现实世界的一个物理点，如某一条生产线的累计产量、某一个检测点的温度等。点存贮的数据是一段连续的量，其存贮的数据都带有时间戳。如对于一个温度点数据存贮，我们存贮的是从4月1日到7月1日的数据。如果我们检索出一个数据值为500度，光是500这个数值肯定是没有什么实际意义的，同时我们还要关心其出于500度所在的时刻，如2005年5月23日零点。因此，以点做为基本单位来描述实时数据，既可以满足实时数据的连续性，又满足了其实时性。
在实际的应用中，如同关系数据库一样，我们也要把各种数据管理起来，因此根据点和点之间的关系，我们又把点分成区域和单元。区域和单元方便了用户管理各种点，如我们可以根据点所在的位置分成不同的区域，如在一个大型化工厂内，可以把不同的厂分成不同的区域，而把厂内的不同的车间分成不同的单元。
同时，根据描述对象的不同，我们把数据点分成不同的类型，如模拟IO点，数字IO点等。不同的点类型描述了不同数据点。
下面将介绍一些数据库的基本概念：
1）点与点参数
紫金桥的实时数据库以点为单位来进行数据的管理。点是一组有逻辑关系数据值(称为参数）的集合。在数据库中，用户以点为索引对数据库进行各种操作，系统也以点为单位管理各种信息。
每一个点都是一个复合结构，它是由若干个有逻辑关系的点参数组成。点参数是实时数据库的最小数据单位，描述的点的某一个属性。每个点都包含若干点参数，它们描述点的不同方面的属性。如PV表示过程量的测量值，DESC则表示点的描述等等。
因此，点是一类数据的集合，它相当于一个实际的对象，其中包含了若干个属性。如现场的一个温度信号对应了数据库的一个点，事实上，这个温度信号实际上会有许多特性：如量程的上下限、原始测量值、测量值、报警的高低限等等。当引用时，很可能有时是测量值，有时是原始测量值、有时是量程的上限。在不同的应用场合，需要引用该点的不同属性。因此对点的操作实际上是对具体的某一个点参数的操作，引用点参数的具体格式为"点名.参数名"，如"Tag1. DESC"表示引用点Tag1的"Desc"参数。在实际应用中，对点的操作往往是对测量值的操作。如在上述例子中，如果不加说明，说到温度信号，从习惯上看，往往指的是温度信号的测量值。因此，如果不加参数的引用点，会认为是对测量值的引用。如"Tag1"，只有"点名"而未加"参数名"，则认为是对该点的默认参数"PV"的引用，即表示引用过程变量的测量值，相当于"Tag1. PV"。
点类型
在实时数据库系统中，点是组织数据的基本概念。在实际的应用中，不同的信号有不同的处理方式。为了使用上的方便，根据使用方式和要完成的功能，我们可以把点分成不同的类型。紫金桥?系统中提供的预定义的类型叫做标准点类型，如：模拟I/O点、数字I/O点、累计点、控制点、运算点等；用户也可以根据自己的实际需要创建自定义点类型。
参数类型
每种点类型包含了若干种参数类型。当建立某种点类型的点时，该种点类型的每一个参数类型就对应了一个点参数。因此参数类型是对点参数的描述和定义。系统中提供的预定义的类型叫做标准参数，用户自己定义的参数类型就是自定义参数。
单元
单元通常是把与一个工艺设备或完成一个工艺目标的几个相连设备有关的点集合在一起，例如一个反应器、锅炉（包括汽包等）、再生器等设备上的监控点都可以分配到一个单元内。紫金桥?的许多标准画面是以单元为基础操作的，如：总貌画面就可以按照单元分别或集中显示点的测量值。每个点都必须分配给一个单元，而且只能分配一个单元。单元中可以包含多个点。
区域
按照操作人员的观点把一个工艺过程分成几部分，每一部分都是一个区域。例如化工厂的反应工段、公用工程工段、炼油厂的催化裂化工段等，就可以分成不同的区域。区域的划分可以根据不同的应用和需要而不同，不一定与物理位置有关联。每个紫金桥?数据库系统可以支持多达32个区域。每个区域会包含若干个单元。
数据库、区域、单元、点的结构示意图如下：
系统分五层，顶层为整个数据库系统，第二层为区域，第三层为单元，第四层为点，最底层是参数，参数是组成数据库的最小单位。一般地，一个点只有一个参数与外界相连，通常称其为测量值(PV）。其他参数作为PV的辅助参数，如LO为PV的低限报警限值，HI为PV的高限报警限值，SP为PV的目标值等。有的系统允许一个点有多个参数与外界相连。点的测量值(PV）通常与控制器(如PLC）的输入/输出通道相连。PV值代表I/O量的大小或状态。
按照装置或场地可以将点逻辑的划分为区域或单元，报警可按区域划分。一系统可以有32个区域，每个区域可以包括100单元。
点的基本介绍
前面提到，整个数据库是由若干个数据点组成。每个数据点又包含了几个参数。一般而言，点主要有以下基本参数：
名称（Name）：名称可以唯一标识一个点的关键词。最长16个字符，可以包含字母(大小写不敏感）、数字、"$"、"_"，其他字符(如汉字）不支持，最少要包括一个字母。如$_123a，123Ma，Atest_000等都是合法的点名称。Aaa和aaa认为是同一个名称。名称参数值不能更改。
描述（Desc）：最长64个字符，可以是任何可显示字符，可以包含汉字。描述可以做为一个点的简单解释，如：如"3号罐的测量压力"等。在数据连接时，可以利用该参数连接字符串类型的IO通道。
类型（Kind）：点的类型，如模拟IO点，数字IO点等。系统保留参数，不可更改。
单元（Unit）：点所在的单元。整型变量。可以根据用户的设定指定任意的整数。
安全区（Secu）：点属于那个安全区。通过安全区可以指定用户的权限。
点击安全区按钮可以进行安全区组态：
用户可以设定点的安全区域。有关安全区的详细内容，请参见安全管理。

 

 

序号

比较项目

实时数据库

关系数据库

说明

1

应用领域

应用于电力、石油、化工等流程工业和生产领域，适用于处理不断更新、快速变化的数据及具有时间限制的事务处理

应用于电子商务、事务性管理、金融管理等领域

 

2

开发目的

处理实时变化的数据。维护数据的实时性、真实性，满足工业生产管理、实时应用的需要

处理永久、稳定的数据。维护数据的完整性、一致性，很难处理有关数据及其处理的定时限制，因此不能满足工业生产管理实时应用的需要

 

2

表结构

以时间序列方式对数据进行存储，以资产表的方式对数据进行访问

以二维表格对数据进行存储和访问

 

3

读写速度（/ 秒）

1,000,000

3,000

实时数据库的读写速度要比关系数据库快几百倍

4

历史数据压缩

有

无

实时数据库的数据压缩功能极大地减少了所占用的存储空间

5

磁盘空间占用率

在单服务器处理30万点，扫描频率为1秒的情况下，实时数据库存贮200小时的数据仅占用4G磁盘空间

同等条件下，关系数据库5小时的数据就达到4G磁盘空间 

 

6

数据恢复功能

无

有

关系数据库的数据恢复功能以消耗系统资源和牺牲系统性能为代价