基于OPC技术的分布式实时数据库结构的设计与实现

论文摘要

由于工业控制领域以及对时间要求比较严格的应用发展的需要,实时数据库系统RTDBS（Real-Time Database System）应运而生。RTDBS并不是传统数据库系统和实时系统的简单集成,因此需要对实时数据库系统中的一系列概念、理论、技术、方法和机制进行新的研究开发。而OPC（OLE for ProcessControl）技术由于其体系结构和实现技术的先进性,可适应不同企业的异构控制系统。它提供了一种标准的接口定义,让异构系统可以互连互通,解决了不同厂商的软硬件的兼容问题。将OPC技术与实时数据库技术结合起来就为企业提供了一个强大的生产数据管理平台。本文系统分析了实时数据库的功能和应用环境,结合OPC技术,给出了分布式环境下实时数据库的应用模式和体系结构的设计思路。为了让实时数据库满足分布式环境下的系统需求,能够和各种现场设备通讯并为本地及远程客户服务,必须在实时数据库系统软件体系中设计、实现OPC服务器与客户端。本文探讨了OPC服务器的结构及其基本的功能和需要实现的接口,给出了OPC服务器和OPC客户端的详细实现步骤。本文还系统全面的研究分析了实时数据库系统的特性,对实时数据库内核实现的一系列的问题进行了全面的分析和设计:分析了实时事务的调度策略,包括优先级分配、并发控制的协议与算法、死锁解决方案;详细设计实时数据的管理功能函数;实现历史数据的转存处理等;最后给出了实时数掘库系统设计方案和在实时监控系统中的应用。通过实际运行表明,该实时数据库系统完全能够满足实际需要,安全可靠。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景、目的和意义
• 1.2 OPC接口技术的概述
• 1.2.1 OPC技术的概念
• 1.2.2 OPC技术的现状与发展趋势
• 1.2.3 OPC程序开发的必要性
• 1.3 实时数据库系统的发展概述
• 1.3.1 实时数据库系统发展历史
• 1.3.2 实时数据库系统的研究成果
• 1.3.3 实时数据库系统的研究方向
• 1.4 课题主要研究内容及所做的工作
• 第2章 OPC规范解析与接口技术实现
• 2.1 OPC接口技术的基础
• 2.1.1 COM/DCOM
• 2.1.2 COM+技术及Windows DAN
• 2.2 OPC数据存取规范
• 2.2.1 OPC接口规范
• 2.2.2 OPC规范的解析
• 2.3 OPC数据存取接口的实现
• 2.3.1 OPC服务器的实现
• 2.3.2 OPC客户端的实现
• 2.4 本章小结
• 第3章 实时数据库的研究与方案设计
• 3.1 实时数据库的特征
• 3.1.1 实时数据库的数据特征
• 3.1.2 实时数据库的事务特征
• 3.2 实时数据库的主要技术和设计原则
• 3.2.1 实时数据库的主要技术
• 3.2.2 实时数据库的设计原则
• 3.3 实时数据库体系结构的设计
• 3.3.1 实时数据库分布式软件层次结构
• 3.3.2 实时数据库核心体系结构
• 3.3.3 “微内核”实时数据库系统的结构设计
• 3.3.4 实时数据库“微内核”机制的扩充
• 3.4 实时数据库开发方案
• 3.5 本章小结
• 第4章 实时数据库微内核的设计与实现
• 4.1 实时数据库系统“微内核”结构总体设计
• 4.2 实时事务的处理
• 4.2.1 RTDBS的并发特点
• 4.2.2 常见的并发控制协议
• 4.2.3 实时事务调度算法
• 4.2.4 实时事务调度方案
• 4.3 实时数据的管理功能
• 4.3.1 字典表数据结构
• 4.3.2 数据库运行结构
• 4.3.3 数据库系统初始化
• 4.3.4 插入记录
• 4.3.5 查找记录
• 4.3.6 删除记录
• 4.3.7 修改记录
• 4.4 历史数据的管理
• 4.4.1 历史数据转存的设计
• 4.4.2 历史数据转存的实现
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于OPC接口的实时数据库的应用与测试
• 5.1 生产调度监控系统整体设计
• 5.1.1 系统的主要功能设计
• 5.1.2 系统的运行环境
• 5.1.3 系统主要功能的特性分析
• 5.2 实时数据库在生产调度监控系统中的应用
• 5.3 基于OPC的分布式实时数据库测试和结果分析
• 5.3.1 静态测试
• 5.3.2 功能测试
• 5.3.3 健壮性测试
• 5.3.4 性能测试
• 5.3.5 测试结论
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢