论文导读:：本文介绍了组态软件中的核心部件实时数据库，设计了包括事务调度、数据模型、内存数据库、安全性以及实时数据库管理系统的体系结构，阐述了一些实现细节和关键技术。
论文关键词：实时数据库组态软件，模型，事务调度
1 引言
组态的概念是伴随着集散控制系统的出现逐渐被广大的生产过程自动化技术人员所熟识.概念最早来自英文configuration，含义是使用软件工程对计算机软件的各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先设置，自动执行特定任务满足使用者要求的目的。组态软件就是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式实时数据库组态软件，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。
2 实时数据库
2.1组态软件实时数据库结构
实时数据库及其调度系统是组态软件的关键部分，也是设计的难点部分。实时数据库系统处于工控系统各功能模块数据交换的中心位置，在组态系统进入运行环境时，工业现场的生产情况将实时地反映在变量的数值中，操作者用计算机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系统为媒介。
3．实时数据库系统设计
3．1 实时数据库的设计思想
3．1．1 实时数据库系统的存储策略
我们采取传统数据库系统、文件系统和内存数据库系统兼用，利用多种存储介质来构造系统的实时数据库系统。采用的存储策略是：①对于需要长期保存的非共享数据(如采样值的数模转换系数、控制组态值等)采用文件管理系统直接存取。②对于数据量大而工控软件无特殊要求的共享数据(如操作者纪录等)，将其存放在外存数据库中。外存数据库采用access数据库，由运行系统通过数据库操作语言(DML)进行存取论文格式模板。③对于每个采样周期都要更新的数据。这样，通过使用外存数据库access数据库)、文管系统和内存数据库(实时数据库)，既保证了
数据的共享性、完整性实时数据库组态软件，又节约了内存，保证了系统的响应速度。
3．1．2 实时数据库系统的分析与设计
实时数据库系统包括实时数据库及其事务调度系统。利用Windows的DLL(动态连接库)和全局共享内存技术来建立系统实时数据库的设计思想，并通过给用户提供一套接口标准----实时数据库系统接口，来实现I／O驱动程序与用户程序和实时数据库系统间的高速数据传递。实时数据库系统应具有以下功能特点：
现场数据采集：实时数据库提供了与典型数据源的接口，读写通讯设备寄存器的现场值，送到开辟的摘要求的用户进程放在服务器上，由实时数据库统一调度管理。
设计方面，我们采用面向对象编程(OOP)的设计技术，将实时数据库定义为类的形式。实时数据库的功能由类的方法和专门的管理程序实现，管理程序负责实时数据库的生成、数据库的查询、数据库的实时更新以及其它任务对实时数据库的实时请求、报警响应等操作。实时数据库类根据系统要求定义了如下功能模块：
实时数据库初始化模块：实时数据库是以数据链表的方式存放在内存中，系统运行之初是按照用户组态好的数据库动态地生成实时数据库类实时数据库组态软件，并将组态数据库域的内容赋给相应实时数据库类对象的属性，完成初始化工作。
基本操作模块：提供数据对象的基本操作，如对数据对象的查找操作，通过数据对象名或ID取得数据对象的其他属性，或通过名称取得数据对象的ID等等。
读写数据操作模块：根据实时数据库类对象的属性调用其相应方法，实现数据对象的读写数据操作，将存放在数据缓冲区的现场值写入实时数据库的数据对象的现场值属性中去，读取数据对象中的当前值。
图形显示链接模块：主要完成实时趋势、动态显示、数据链接功能，使图形显示的变化与数据库对象值的变化相一致。
窗口操作模块：读取用户窗口的名称，对指定的用户窗口进行操作，读取用户窗口的当前状态。
3.1.3实时数据库的事务调度系统
系统投入运行后。同时要进行与DCS数据采集、数据处理、图形显示刷新、历史数据存盘、紧急事件报警或越位报警等事务活动实时数据库组态软件，所有的这些事务都要并行处理，如等待时间太长，则无法满足实时性的要求。这样就要求我们实现一种并行编程。在上位机上，也就是要将CPU时间按照一定的优先准则分配给各个事件．定期处理某一事件而不会在某一事件上处理时间过长。用多线程的编程技术来实现这种并行编程，实时调度各事务．如图2所示。
图2 事实数据库事务调度系统
3.1.3数据模型的建立
实时数据模型由三要素组成：组对象及其结构、组操作和关于对象与操作的约束论文格式模板。实时数据模型的约束则更突出地包括时间限制。组态软件利用系统数据进行判断，更改系统的运行状态，以维护系统正常运行。计算数据则是在利用采集数据、系统数据的基础上，经处理后提到的中间数据（由其他参数间接推出）。数据模型归结为：模拟量、开关量、字符串型三种类型。
下面重点介绍模拟量，模拟量的典型属性有：
（1）采样点标志：控制软件同意编排的采样变量标志符；
（2）采样值：若采用12位A/D转换，2型表0—10mA对应0-4095，3型表0-20mA对应819-4095
（3）工程量：采样数据变换成工程量的系数；
（4）报警限：指定最大最小值实时数据库组态软件，即报警的上、下限；
（5）变化速率限：指定参数变化速率的极限值；
经过对各种不同数据的典型属性的抽象归纳，本文定义了数据库变量统一的存储结构，下面是数据库中的数据模型。
Typedef struct tagTagParam{
Char Name[ name_length];//变量名称
Chardescribe[name_describe];//变量描述
Int index; //变量序号
Unit type;//变量类型
Unit method;//转换方式
Word access; //读写权限
Attr attr;// 变量属性（类型，访问权限，转换方式）
Long minvalue;//最小值
Long maxvalue;//最大值
Double slope;//变换系数（斜率）
Double intercept;//迁移量（截距）
Rtdata rtdata;//实时数据
Void phisdata;//历史数据缓冲区指针
Void address;//报警入口地址
} tagparam;
数据库变量的属性成员（attr）包括下列信息：
（1）变量的数据类型：整数类型、实数类型、布尔类型或字符串类型；
（2）变量的转换方式：不变换、线性变换、平方根变换、逻辑取反变换；
（3）变量的访问权限：只读或读写。
为了节省空间，数据库变量的属性信息由一个位结构存储，其定义如下：
Typedef struct tagattr{
Word type:3//类型
Method 3;// 转换方式
Access 1；//访问权限
Unused 9;// 保留
}attr;
实时数据库以及工程变换则使用联合存储，这样就能满足保存不同类型的数据值的要求。联合的定义如下：
Typedef union tagrtdata{
Long dvalue;
Double fvalue;
Bool bvalue;
}rtdata
4.结束语
实时数据库结构和功能的规划设计是工控组态软件设计的核心，本文在分析实时数据库的应用特点和关键技术的基础上提出了一个具有普遍意义的实时数据库模型及其体系结构。实时数据库技术必将成为一个新的数据库研究方向，有广阔的发展空间。
参考文献
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2.殷民.舒坚基于ODBC的CiscoSecure ACS认证数据库的设计与实现[期刊论文]-微计算机信息 2006(22)
3.康一梅嵌入式软件设计2007
4.彭江平.黄万艮c++语言及面向对象程序设计 2004
5.丁伟新型DCS组态软件实时数据库研究与开发 2009
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