45. Базы данных реального времени

База данных (БД) – это набор всех данных, определяемых в среде, обращение к которым осуществляется через систему управления базой данных (СУБД).

До появления БД информация хранилась в отдельных файлах, что создавало трудности для ее поиска. Первыми попытками отделения программ от физических структур данных были индексные файлы, обеспечивающие доступ к информации посредством индексных указателей, но это требовало значительного времени для поиска в больших файлах.

Для решения этих проблем были созданы иерархические БД, в которых элементы данных строго упорядочены таким образом, что данные одного уровня являются подмножеством данных другого, более высокого уровня, при этом допускаются только односторонние связи от данных более высокого уровня к данным более низкого уровня.

Перспективнее оказались сетевые СУБД, учитывающие сложные взаимосвязи между элементами, составляющими БД, но при этом реализация СУБД достаточно сложна и требуются значительных объемов памяти, как дисковой, так и оперативной.

Процесс отделения программ СУБД от структур данных в конечном итоге завершили реляционные базы данных (РБД), в которых все данные представлены исключительно в формате таблиц в виде неупорядоченного множества записей (строк), состоящих из одинакового набора полей (столбцов). Каждая строка характеризует некий объект, каждый столбец – одну из его характеристик. Совокупность таких связанных таблиц и составляет БД, при этом между таблицами не существует никакой иерархии. Реляционная модель является простейшей и наиболее привычной формой представления данных и отражает взаимосвязи прикладной области, а не методы программного доступа к данным и структурам данных.

В настоящее время доминирующей компьютерной архитектурой стала модель «клиент – сервер» (рис. 3). Для интерфейса в клиент-серверных системах используется SQL – язык структурированных запросов (Structured Query Language). Наиболее широко известным средством организации, управления и поиска информации в РБД является Microsoft SQL Server.

Однако, традиционные БД не всегда применимы в системах промышленной автоматизации. Можно выделить несколько основных ограничений:

• Производственные процессы генерируют данные очень быстро. Чтобы хранить производственный архив системы, например, с 7500 рабочими переменными, в БД каждую секунду необходимо вставлять 7500 строк. Обычные БД не могут выдержать подобную нагрузку.

• Производственная информация не вмещается. Многомесячный архив завода с 7500 рабочими переменными требует под БД дисковой памяти объемом около 1 Терабайта.

• SQL как язык не подходит для обработки временных или периодических данных, типичных для производственных систем. В частности, чрезвычайно трудно указать в запросе периодичность выборки возвращаемых данных.

Поэтому для целей промышленной автоматизации были созданы базы данных реального времени (БД РВ) и средства управления ими. К таковым относится IndustrialSQL Server (Wonderware). IndustrialSQL Server – система управления РБД РВ, использующая язык SQL. Выступая в качестве сервера БД, IndustrialSQL Server представляет собой расширение Microsoft SQL Server. При этом он обеспечивает увеличение скорости накопления данных в сотни раз, снижение размеров пространства хранения и реализацию расширения языка SQL в области обработки данных, имеющих временные ярлыки (метки).

БД РВ поддерживает доступ к информации реального времени, архивным и конфигурационным данным любыми программными средствами. Для хранения информации доступны следующие типы данных:

• реального времени;

• архивные;

• конфигурационные;

• сводные;

• сопутствующие учрежденческие.