ПОНЯТИЕ БД. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ. В общем смысле БД - это система хранения информации, обращение к которой осуществляется при помощи системы управления БД(СУБД). На практике БД - эт данные, рассортированные по уникальным идентификаторам и организованы в виде таблицы.
Основные этапы развития СУБД.
Файлы;
Индексные файлы+файлы;
иерархические БД;
сетевые БД;
реляционные БД - все данные представлены в виде таблицы(иначе - отношения). Таблицы - это упорядоченное множество записей(строк), состоящих из одинакового набора полей(столбцов).
Совокупность связанных таблиц - составляет БД, при этом таблицы полностью равноправны.
Достоинства РБД.
отражают прикладную область знаний модели данных, интуитивно понятных пользователю;
реорганизация данных на физическом уровне не влияет на выполнение прикладной программы;
возможность создания СУБД с клиент-серверной архитектурой, позволяющей с одной стороны централизоанно администрировать базу, с другой стороны обеспечить максимально эффективный интерфейс пользователя;
благодаря нормализации удается избежать чрезмерного дублирования данных.
Выделяют 2 категории приложеий, используемых БД:
OLTP Online Transaction Processing(система оперативной обработки транзакций(запросов)) - используется для создания приложений, поддерживающих текущую деятельность организации в реальном времени;
DSS Decision Support System(система поддержки принятия решений) - используется с целью выдачи отчетов на основе имеющихся данных. В них имеются возможности конструирования запросов со сложной структурой, поиск зависимости, статическая обработка данныхи т.д..
Современная СУБД работает на основе клиент-сервера архитектуре. В них зачастую поддерживается работа в локальных и глобальных сетях. Для интерфейса в БД используется язык SQL(язык структурированных запросов).
в стандартном варианте SQL нет средств для работы временными метками.
Базы данных в SCADA . ОСОБЕННОСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БД. Позиционные БД не всегда применимы в АСУТП, по причине факторов:
производственные процессы генерируют информацию очень быстро;
большой объем технологической информации;
SQL не подходит для обработки данных, содержащих вреенные метки.
Для решения данной проблемы могут использоваться 2 подхода:
Создание собственных СУБД. Путь длительный, трудоемкий, кроме того возникают проблемы совместимости с другими СУБД и со стандартными офисными приложениями;
Использование какой-либо существующей СУБД в качестве базовой и создание надстройки над ней для обеспечения выполнения указанных требований.
Microsoft SQL Server Представляет собой развитую СУБД, работающую в архитектуре клиент-сервер, поддеживает реляционные БД.
Рис. 11 Cтруктура Microsoft SQL Server.
Как видно из схемы MS SQL Server представляет собой (средний) уровень между клиентским приложением и собственно БД(таблицей).
Особенности MS SQL.
стандартный способ обращения к SQL запросу;
независимость клиентского приложения от типа БД;
возможность поддержки распределенных БД;
возможность обмена данными между приложениями на одной ЭВМ по локальной сети, по Internet;
автоматическое резервирование данных и контроля доступа к данным.
В основу MS SQL Server положена распределенная многоканальная модель, при этом для работы каждым клиентом используется свой отдельный поток. Одновременно может быть включено 32767 клиентов, причем они не знают друг о друге. В сосав MS SQL входит более 20 утилит, выполняющих функции:
создание и администрирование БД;
резервирование и поддержка целостности БД;
средства построения запросов SQL;
средства обеспечения безопасности;
средстав взаимодействия клиентом по различным протоколам.
Microsoft Data Engine MSDE MSDE - СУБД полностью совместима с MS SQL и является, по сути его облегченной версией.
Особенности MSDE.
нет ПО, реализующего интерфейс пользователя;
не поставляется как отдельный программный продукт, но бесплатно в составе MS Office XP,2000;
объем БД не более 2 Гбайт, однако возможно работать с несколькими базами;
поддерживается одно-двухпроцессорная система.Многопроцессорные не поддерживаются;
возможна работа не более, чем с пятью клиентами одновременно.
Таким образом, MSDE представляет собой аналог MS SQL Server, поставляемый бесплатно, но обладающий рядом исключений. Переход от MSDE к MS SQL не требует каких-либо изменений в таблице данных.
БД Genesis 32. БД в Genesis 32 используется для хранения архивов технологических параметров и сведеий об алармах. Для доступа к данным используется технология OPC MDA.
Архивы технологических параметров. В Genesis32 за архивирование ТП отвечают приложения TrendWorX32 SQL Data Logger. Это приложение решает задачи:
получение значений ТП от OPC серверов в реальном времени;
сохранение данных в БД;
обеспечение доступа к архивам данных при помощи OPC MDA и DCOM;
Data Logger работает на основе конфигураций. Конфигурация - блок информации, используемый сервером архивации, содержит информацию о том, какие параметры сохраняются в какой БД, и каким образом они сохраняются.
Рис. 12 Разновидности конфигураций.
Конфигураций может быть несколько, но в каждый момент времени активна только одна.
Архивы алармов. В Genesis32 за архивирование алармов отвечает AlarmWorX32 Logger. Приложение решает задачи:
получение данных об алармах;
архивирование алармов;
вывод сведений об алармах на печать.
AlarmWorX32 Logger также обрабатывает события. Работает на основе конфигурации.
Рис. 13 Конфигурация AlarmWorX32.
При архивировании алармов помимо понятия конфигурации вводится понятие узел. Узел - компьютер в локальной сети, на котором выполняются одна или несколько конфигураций архивирования алармов. В отличие от архивов ТП, приархивировании алармов может быть несколько архивных конфигураций. Введение понятия узла позволяет организовать распределенную архитектуру архивирования аларма.
SCADA и Интернет.
Использоавние Интернет в промышленной автоматизации в качестве среды передачи данных между распределенными обектами основано на технологии клиент-сервер. Различают клиентские приложения двух типов:
с возможностью передачи управляющих воздействий;
чисто мониторинговое воздействие.
При использовании Интернет-технологий по принципу работы различают 2 типа клиентских приложений:
в режиме сервер-терминал;
бедный.богатый интернет клиент.
Основой рассматриваемых типов клиентских приложений служит технология Windows DNA(Distributed Internet Architect). Приложения Windows DNA состоят из трех слоев:
Рис. 14 Структура Windows.
Уровень представления данных - уровень пользователя, на нем находится ПО, работающее с человеком. Данное ПО называется клиентским ПО. Оно взаимодействует с ПО уровня бизнес логики через локальную сеть или интернет. Уровень бизнес логики - уровень приложений, обрабатывающих запрос пользоваетля (также относятся Web-серверы). Уровень бизнес логики предназначен для обработки запросов пользователя, передачи их на уровень доступа к данным, получения ответа и передачи его на уровень представления данных. Уровень представления данных уровень, на котором находятся приложения непосредственно взаимодействующие с данными (СУБД, OPC-серверы). Обрабатывают поступающий запрос и возвращают данные на уровень бизнес логики.
Реализация клиенткого приложения в режиме терминал-сервер. Терминал - устройство для ввода и отображения информации. Часто в качестве терминалов используются бездисковые ЭВМ. Клиентская сессия - сессия работы для одного пользователя. Одна операционная система может предоставлять несколько клиентских сессий. Иными словами это значит, что одна ЭВМ с установленной на ней ОС может отображать на нескольких мониторах несколько интерфейсов пользователя, работающих независимо друг от друга. Любой компьютер, на котором выполняется клиентская сессия может служить терминалом. Для каждой клиентской сесии сервер выделяет ресурсы(процессорное время, оперативную память, пространство на жестком диске, доступ к внешним устройствам и сети). Каждый пользователь использует свою клиентскую сессию таким образом, как будто он работает на сервере один.
Использование терминал-серверной архитектуры позволяет:
уменьшить потребность в высоковоспроизводительных рабочих местах пользователя за счет того, что большая част выполняемых пользователем операций осуществляется на сервере;
повысить надежность промышленных АСУТП за счет использования в качестве терминала специализированных ЭВМ, адаптированных к промышленным условиям;
снизить стоимость использования ПО, в частности SCADA -систем за счет снижения количества приобретаемых лицензий.
К достоинству терминал-серверной архитектуры относятся возможность использования различных программных и аппаратных платформ на сервере и терминалах.
Рис. 15 Реализация клиентского приложения в режиме терминал-сервер.
Реализация клиентского приложения в режиме интернет-клиент. Режим интернет-клиент предназначен для работы с удаленным АРМ через сеть интернет. Аппаратная часть клиента реализуется в виде ЭВМ общего назначения, подключения к интернет, а программная часть может быть реализована в виде "бедного" или "богатого" клиента.
Бедный интернет клиент - клиентское приложение, имеющее минимум кода, предназначенного для ввода.вывода информации и имеющее минимум собственной функциональности. Богатый интернет клиент - клиентское приложение, имеющее кроме средств ввода.вывода некоторые дополнительные функциональные возможности. Основное отличие между бедным и богатым клиентом в том, что при использовании бедного вся обработка информации идет на сервере, а богатого - функции обработки информации разделяются между клиентом и сервером.
При использовании интернет клиентов кроме основного SCADA сервера используются дополнительные Web- серверы, которые отвечают за публикацию АРМ в интернет и за обмен данными между интернет клиентом и SCADA сервером.
Рис. 16 Реализация клиентского приложения в режиме интернет-клиент.
В SCADA Genesis 32 для организации работы некоторых клиентов(бедных) используется приложение Web HMI.
