Базы данных в SCADA. Особенности промышленных баз данных. Microsoft SQL-сервер. Основные характеристики.

Как правило, производственному персоналу всегда не хватает информации. Операторам, специалистам, ремонтному персоналу, руководству - всем нужен доступ к текущим и архивным производственным данным, статистической и итоговой информации и т.д. Все они хотели бы иметь какое-то единое средство доступа к информации, обладающее мощью и открытостью РБД.

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, каждую секунду необходимо вставлять в базу данных 7500 записей. 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. Сегодняшние технологии такими объемами манипулировать не могут (19.44 ГБ за 1 месяц при опросе раз в секунду!).

- 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.

Таким образом, при создании каждой SCADA-системы разработчикам приходится решать проблему – как заставить базу данных соответствовать вышеперечисленным требованиям. Существует два основных пути решения данной проблемы.

1. Создание собственной СУБД. Этот путь является длительным и трудоемким. К тому же, возникает проблема интегрирования созданной СУБД со стандартными офисными приложениями.

2. Использование какой-либо существующей СУБД в качестве базовой, и создание лишь «надстройки» над ней, для обеспечения работы в реальном времени. При таком подходе обеспечивается совместимость базы данных с офисными приложениями, возможность обмена данными по Интернет и т.д.

В случае, когда разработчики SCADA идут по пути создания «надстройки» над существующей СУБД, для систем, работающих под управлением ОС Windows, в качестве базовой СУБД часто используется Microsoft SQL Server.

Microsoft SQL Server– законченное предложение в области баз данных и анализа данных для быстрого создания масштабируемых решений электронной коммерции, бизнес-приложений и хранилищ данных. Таким образом, Microsoft SQL Server – это многофункциональная развитая СУБД. Microsoft SQL Server обеспечивает связь между клиентским приложением и базой данных при помощи различных протоколов связи:

1) Named Pipes (именованные каналы) – особый протокол передачи данных в Windows NT/2000;

2) TCP/IP;

3) Multiprotocol – сетевой протокол, основанный на DCOM;

4) Shared Memory – локальный (несетевой) протокол, основанный на DDE.

При этом клиентское приложение может находиться на том же компьютере, что и Microsoft SQL Server, на другом Windows-компьютере в локальной сети, либо на удаленном компьютере с операционной системой, поддерживающей один из перечисленных сетевых протоколов.

Microsoft SQL Server может выполняться на любых аппаратных платформах, поддерживающих Windows NT/2000.

Как показано на рисунке 20, Microsoft SQL Server обрабатывает SQL-запросы, поступающие от одного либо нескольких клиентских приложений, обращается к базам данных, передает полученные данные в клиентское приложение, т.о., Microsoft SQL Server представляет собой «средний уровень» между клиентским приложением и собственно базой данных (таблицей).

Перечислим основные возможности, предоставляемые MS SQL Server:

1. стандартный способ обращения – SQL – запрос;

2. независимость клиентского приложения от типа базы данных;

3. возможность поддержки распределенных баз данных;

4. возможность получения данных на одной ЭВМ, по локальной сети и по Интернет;

5. автоматическое выполнение функций резервирования, защиты данных.

Рис. 20. Функционирование Microsoft SQL Server.

В основу Microsoft SQL Server положена распределенная многокомпонентная модель. При этом для работы с каждым клиентом используется свой отдельный поток. Всего одновременно может быть подключено 32767 клиентов.

В состав пакета Microsoft SQL Server входят более 20 утилит, выполняющих следующие функции:

- создание и администрирование БД;

- резервирование и поддержка целостности БД;

- средства построения запросов SQL;

- средства обеспечения безопасности;

- средства взаимодействия с клиентом по различным протоколам.