小型工业监控软件的实时数据库设计与实现

1、198计算机应用研究2006年小型工业监控软件的实时数据库设计与实现郝晓弘,李应启,刘树博(兰州理工大学电气与信息工程学院,甘肃兰州730050)3摘要:提出了一种面向小型工业监控软件的实时数据库解决方案。在VisualC+6.0编程环境下,采用ADO技术与多线程技术解决数据实时存储与处理的问题,并以法国施耐德公司的Modbus现场总线设备对试验平台进行试验运行,其性能稳定、运行可靠。关键词:实时数据库;监控软件;ADO;多线程中图法分类号:TP311113文献标识码:A文章编号:100123695(2006)0920198203DesignandRealizationofReal2timem

2、IndustrialMonitorHAO22bo(CollegeofElectricniversityofTechnology,LanzhouGansu730050,China)Abstract:Pronm2systemindustrialmonitoringandcontrolsoftware.UndertheVisualC+6.0environment,weADOtechniqueandmulti2threadstechniquetosolvetheproblemofdataprocessingandstoring,meanwhilewecancarryouttrialoperationw

3、iththeModbusfield2busequipmentoftheSchneiderCo.asthetrialoperatingplatform,systemsperformanceissteadyandoperationisreliable.Keywords:Real2timeDatabase;MonitoringandControlSoftware;ADO;Multi2Threads目前,随着计算机技术、通信技术及现场总线技术的快速发展,企业为了提高生产效率和降低生产成本,增强企业的安全运行系数,广泛地使用了计算机技术、现场总线技术对工业生产进行改造和优化。在一些不太复杂且相对较小的工

4、业系统中,采用大型工业组态软件与大型的实时数据库系统,将导致工程成本大幅提高。面对这一问题,我们提出一种面向小型工业监控软件的实时数据库解决方案。随着Windows系统的普遍使用,很多计算机控制系统的上位机大多使用的是Win2dows操作系统,采用Windows编程。VisualC+是Microsoft优点,可以用来构造可复用应用框架,支持多语言,能够访问关系数据库、非关系数据库及所有的文件系统。另外还具有远程数据服务(RemoteDataService,RDS)的特性。ADO的对象模型简化了对对象的操作,大大简化了程序编制,增加了程序的可移植性。多数情况下,我们只需要关心所要创建和使用的对象

5、,而无须了解其父对象。在ADO中可以直接打开一个记录对象,而无须建立与数据源的连接。ADO技术的特点如下:易于使用。由于ADO是高层应用,具有面向对象的特性,不必先建立连接,只需直接构造即可。高速访问数据源。ADO技术基于OLEDB,所以它也继承了OLEDB访问数据库的高速性。可以访问不同的数据源。ADO技术可以访问关系数据库和非关系数据库的所有文件系统。可以用于MicrosoftActiveX页。ADO技术可以以Ac2tiveX控件的形式出现,也可以用于MicrosoftActiveX页,简化公司推出的面向对象的软件开发工具,其功能强大,集成的MFC类库、ATL模板类以及AppWizard、

6、ClassWizard等一系列的Wizard工具,可以很快地建立应用程序,大大简化了应用程序的设计过程。VisualC+还提供了多种数据库访问技术,如ODBCAPI,MFCODBC,DAO,OLEDB,ADO等。1设计方案111所涉及的技术简介了Web页的编程。程序占用内存少。由于ADO技术是基于组件对象模型(COM)的访问技术,所以ADO产生的应用程序占用内存少。(2)多线程技术在这一方案中我们所采用的技术主要有Microsoft公司开发的数据库应用程序的新接口ADO(ActiveDataObject)技术;另外还采用了VisualC+6.0的多线程编程技术,用来解决数据库的多事务调度与并发

7、处理问题。(1)ADO技术简介ADO技术是建立在OLEDB之上的高层数据库访问技术。多任务管理是操作系统的精华。所谓多任务就是有多个工作同时运行。但CPU只有一个,因此就采用分时多任务的方式。每个任务只运行一小段时间,通过操作系统的调度机制来决定下一个CPU的使用权应该交给哪一个任务。目前所说的多任务大都是指多线程(Multi2Threads)的方式。多数支持多线程的操作系统一般均支持五种线程状态,即睡眠状态(Dormant)、准备运行状态(Ready)、运行状态(Running)、等待状态(Waiting)和延时状态(Delayed)。图1描述了这些状态之它基于COM(ComponentOb

8、jectModel),具有COM组件的诸多收稿日期:2005207221;修返日期:2005209201基金项目:甘肃省省长基金资助项目(GS0242A252011)第9期间互相切换的情形。郝晓弘等:小型工业监控软件的实时数据库设计与实现库(因为ADO库是一个COMDLL库)。199Windows2000操作系统支持两种类型的多任务,即基于进程(Process)的多任务和基于线程(Thread)的多任务。我们所采用的是基于线程的多任务,每个线程均有自己的堆栈和CPU寄存器,其执行由系统根据优先级来调度执行。基于线程的多任务允许同一个程序的两个或多个部分同时执行,这样增加了程序的维数,提高了程序

9、的执行效率。另外采用线程同步技术,防止了两个或多个任务同时操作数据而引起的错误。112方案BOOLCAdotestDlg:OnInitDialog():CoInitialize(NULL);/初始化OLE/COM库环境程序最后要调用:CoUninitialize();/释放程序占用的COM资源另外:m_pRecordset2>Close();m_pConnection2>Close();m_pRecordset=NULL;m_pConnection=NULL;用于释放所占用的ADO对象资源。212创建数据库操作线程首先在VisualC+MFC中创立基于WinThread数据库操作线

10、程CProcessDataThread;然后调用线程创建函数Create2Thread来创建数据库线程;ExitThread,MicrosoftMS,若是执行我们所采用的试验平台为法国施耐德公司的Modbus现场总线设备;下位采用的是Quantum系列的CPU卡,通过以太网模块与上位监控机相连C6.0与SQLServer2000,因此安排一种临界区(Critical,不运行调度程序,以防止因调度机制而造成无法预期的后果。还有线程同步与多个线程之间如何沟通的问题。解决这个问题时,采用信号(Semaphore)或者是事件(Event)的方式,设置全局变量(GlobalVariable)来控制线程之

11、间的同步。213ADO智能指针的设置与操作(1)设置ADO智能指针ADO库包含三个基本接口:_ConnectionPtr接口、_Com2mandPtr接口和_RecordsetPtr接口。在库环境初始化完成后,当下位的PLC,先放入下位的CPU寄存器中,通过Modbus+TCP/IP协议将数据发送至上位监控软件并放入设计的缓存中,上位监控软件与SQLServer数据库相连,采用ADO技术、多线程技术,以及设置定时器,达到对数据的实时存储与处理。其结构如图2所示。需要在头文件中定义智能指针变量:_ConnectionPtrm_pConnection;_RecordsetPtrm_pRecords

12、et;_CommandPtrm_pCommand;(2)智能指针对数据库的操作_ConnectionPtr接口返回一个记录集或一个空指针。通常使用它来创建一个数据连接或执行一条不返回任何结果的2技术实现在VisualC+6.0中实现上面的实时数据库方案,主要有四个方面:初始化ADO库环境;创建数据库操作线程;设置ADO对象智能指针;利用定时器与ADO指针对数据库进行操作。211初始化ADO库环境(1)引入ADO库文件SQL语句,如一个存储过程。使用_ConnectionPtr接口返回一个记录集不是一个好的使用方法,对于要返回记录的操作通常用_RecordsetPtr来实现;用_Connecti

13、onPtr操作时需要得到记录条数遍历所有记录,而用_RecordsetPtr时不需要。_CommandPtr接口返回一个记录集。它提供了一种简单的方法来执行返回记录集的存储过程和SQL语句。在使用_CommandPtr接口时,你可以利用全局_ConnectionPtr接口,也可以在_CommandPtr接口里直接使用连接串。如果你只执行一次或几次数据访问操作,那么后者是比较好的选择。但如果你要频繁访问数据库,并要返回很多记录集,那么你应该使用全局_ConnectionPtr接口创建一个数据连接,然后使用_Com2mandPtr接口执行存储过程和SQL语句。_RecordsetPtr是一个记录集

14、对象。与以上两种对象相比,使用ADO技术前必须在工程的Stdafx.h文件最后用直接引入符号#import引入ADO库文件,使编译器能正确编译。其代码如下:#import"C:ProgramFilescommonfilessystemadomsado15.dll"No_namespacerename("EOF","adoEOF")它对记录集提供了更多的控制功能,如记录锁定、游标控制等。与_CommandPtr接口一样,它不一定要使用一个已经创建的数据连接,还可以用一个连接串代替连接指针赋给_RecordsetPtr的Connectio

15、n成员变量,让它自己创建数据连接。如果要使用多个记录集,最好的方法是与Command对象一样使用已经创ADO类的定义作为一种资源存储在ADODLL(Msado15.dll)中,在其内部称为类型库。(2)生成应用程序框架并初始化OLE/COM库环境在使用ADO技术的InitInstance函数中初始化OLE/COM200计算机应用研究显示界面如图3所示。2006年建了数据连接的全局_ConnectionPtr接口,然后使用_Record2setPtr执行存储过程和SQL语句。214设置定时器以达到实时处理数据为了实现数据的实时存储功能,我们需要在程序中设置定时器,设置数据采样频率,实时地存储数据

16、。为了实现这一功能,我们需要调用WindowsAPI(应用程序接口)函数中的定时器函数。CWnd:SetTimer()设置一个或多个定时器用于指定时间间隔触发。其具体步骤是:先调用SetTimer(),参数值使用一个计时器ID和一个超时值,然后将WM_TIMER消息映射到应用程序类的一个OnTimer()函数中。不再使用定时器后,调用KillTimer()来取消定时。在该实时数据库方案中这一部分是核心部分,部分代码如下:(1)设置定时器SetTimer(2,2000,NULL);/设定数据采样时间为2s(根据实际要求设定)(2)编写OnTimer函数voidCMasterDlg:OnTimer

17、(UINTnIDEvent)this2>UpdateData(false);CStringY0;Y0.Format("关");3小结。在面向小型系统的基础上,求,如进一步提,达到可扩展与可移植;,实现动态曲线、报警显示等功能。参考文献:1刘怀,胡继峰.实时系统的多任务调度J.计算机工程,2002,28(3):43244.2王日宏.基于VC的Win32多线程同步问题J.计算机系统应用,2004,(7):60262.3SangHSon.Real2timeDatabaseSystems:PresentandFutureC.ProceedingsofIEEEReal2time

18、ComputingSystemsandApplications,the2ndInternationalWorkshop,1995.50252.4LarsB kgaard,JensChristianGodskesen.Real2timeEventControlinActiveDatabasesJ.TheJournalofSystemsandSoftware,1998,42(3):2632271.if(nIDEvent=2)m_pRecordset2>AddNew();GetLocalTime(&tm);Time.Format("%d/%d%d:%d:%d",tm

19、.wMonth,tm.wDay,tm.wHour,tm.wMinute,tm.wSecond);m_pRecordset2>PutCollect("Time",_variant_t(Time);if(Coil11=1)Y0.Format("开");m_pRecordset2>PutCollect("Y0",_variant_t(Y0);else作者简介:郝晓弘(19602),男,甘肃平凉人,中国人工智能学会理事,中国人工智能学会理事分布式智能专业委员会委员,教授,博导,主要研究方向为复杂系统的控制、智能控制理论与应用、计算

20、机网络与计算机控制技术、现场总线与现场控制网络;李应启(19802),男,陕西西安人,硕士研究生,主要研究方向为电力电子与电力传动、现场总线与现场控制网络;刘树博(19822),男,吉林通化人,硕士研究生,主要研究方向为电力电子与电力传动等。m_pRecordset2>Update();CDialog:OnTimer(nIDEvent);(上接第197页)和工具。参考文献:1HongZhu.CooperativeAgentApproachtoQualityAssuranceandTestingWebSoftwareC.Proc.ofthe28thAnnualInternationalComputerSoftwareandApplicationsConference,2004.1102113.2CrowderR,WillsG,HallW.HypermediaInformationManagement:ANewParadigmC.Proceedingsofthe3rdInternationalConferenceonManagementInnovationinManufacture,1998.3292334.3DavidKung.AnAgent2basedFrameworkforTestingWebA