SQL Server - ядро промышленных баз данных
сергей рылов
к.т.н., эксперт по автоматизации производства,
Школа Fine Start
В данной статье рассмотрим, что представляют собой производственные данные.
Также понятие, функции и ограничения реляционных баз данных.
Итак, начнём!
Производственные данные
Производственные данные представляют собой информацию любого типа, имеющую значение для успешного выполнения производственного процесса.
К производственной относится следующая информация:
- Данные реального времени (real-time) — Каково текущие значения данного тэга?
- Архивные данные (historical) — Какими были значения тэгов каждую секунду прошлого понедельника?
- Сводные данные (summary) — Каким было среднее арифметическое каждого из данных пяти тэгов?
- Событийные данные (event) — Когда этот котёл отключился?
- Конфигурационные данные (configuration) — Сколько серверов в/в я имею и каких типов?
Для повышения эффективности и качества при снижении себестоимости нужно, чтобы все эти наколенные данные были доступны для анализа.
Обычно производственные данные анализируются, чтобы обеспечивать:
- Характеристики, диагностику и оптимизацию производственного процесса
- Планово-предупредительные ремонты оборудования
- Качество продукции и процессов
- Охрану здоровья и безопасность труда
- Защиту окружающей среды
- Производственную отчётность
- Анализ аварий
Реляционные базы данных
Системы управления реляционными базами данных (СУРБД) хранят информацию в таблицах, имеющих отношения, или связанных, друг с другом. Запись и извлечение информации с использованием таких таблиц выполняется более эффективно, чем в случае записи данных в одну большую таблицу.
Microsoft SQL Server является реляционной базой данных.
SQL — язык, используемый для взаимодействия с реляционными базами данных, — является промышленным «суперстандартом», поддерживаемым сотнями поставщиков программных средств. Он предоставляет не имеющую себе равных в производственных условиях открытость.
Сегодня реляционные базы данных полностью отработаны и являются общепринятой информационной технологией баз данных.
Мощь и гибкость SQL значительно превосходит характеристики узкоспециализированных интерфейсов, пришедших в производственную среду.
Ограничения реляционных баз данных
Обычные реляционные базы данных не подходят для хранения производственных данных по из-за следующих ограничений:
- Неспособность обрабатывать объёмы производимой производственной средой информации.
- Неспособность поддерживать большую скорость записи производственных данных.
- Язык SQL не способен эффективно обрабатывать временные ряды данных.
Промышленные предприятия имеют многие тысячи тэгов, изменяющихся с различной скоростью. Несколько месяцев работы предприятия, в случае обычных реляционных баз данных, дадут в результате сотни гигабайт данных.
Например, завод с 10000 параметров, изменяющихся в среднем каждые две секунды, будет ежесекундно генерировать 5000 новых значений. Следовательно, ежесекундно в таблицы базы данных нужно добавлять 5000 новых строк. Такое быстродействие обычные реляционные базы, такие как: Oracle или SQL Server на стандартном оборудовании обеспечить не в состоянии.
IndustrialSQL Server — реляционная база данных «реального времени»
IndustrialSQL Server является разработкой фирмы INVENSYS и используется в линейке промышленных программных решений Wonderware.
Как реляционная база данных реального времени, архиватор IndustrialSQL Server представляет собой расширение Microsoft SQL Server, предоставляющее скорость накопления информации, более чем на порядок превышающую скорость Microsoft SQL Server, снижающее требования к объёмам запоминающих устройств и имеющее элегантные расширения стандартного языка (SQL) для запросов временных рядов данных.
Основные функции
Так как архиватор IndustrialSQL Server тесно связан с Microsoft SQL Server и является, по существу, его расширением, он предоставляет все функции Microsoft SQL Server, включая управление доступом, тиражирование баз данных и резервное копирование.
Архитектура
Архиватор IndustrialSQL Server состоит из специализированных подсистем, совместно используемых для управления потоками данных при их генерации или накоплении, сохранении и извлечении:
- Подсистема конфигурирования
- Подсистема накопления данных
- Подсистема сохранения данных
- Подсистема извлечения данных
- Подсистема событий
Высокая скорость сбора данных
Разработанный для оптимального накопления и хранения аналоговой, дискретной и строковой информации архиватор IndustrialSQL Server значительно превосходит все обычные реляционные базы данных на аналогичном оборудовании, делая вполне реальной высокоскоростное сохранение информации в реляционных базах данных.
IndustrialSQL Server поддерживает протокол SuiteLink™.
Протокол SuiteLink позволяет IndustrialSQL Server работать с метками времени и качества, обеспечивая при этом значительное повышение скорости накопления информации.
Уменьшенный объём хранения
Архиватор IndustrialSQL Server для сохранения данных занимает лишь часть пространства, которое потребовалось бы обычной реляционной базе данных. Фактический размер дискового пространства, нужного для хранения производственной информации, зависит от размера и природы предприятия и от требуемой длины истории предприятия.
Расширение SQL — временные параметры
Язык SQL не поддерживает временные ряды данных. В частности, SQL не имеет никаких средств разрешения по времени возвращаемых данных. Примером разрешения может служить равномерное распределённые данных по отрезку времени.
Microsoft SQL Server поддерживает собственное расширение языка SQL, называемое Transact-SQL.
Архиватор IndustrialSQL Server расширяет Transact-SQL, обеспечивая управление разрешением по времени, и предоставляет возможность выполнения вычислений на базе временных функций, таких как расчёты скорости изменения и обсчёт процессов на сервере.
В заключении можно сказать, что реляционная база данных Microsoft SQL Server, а также язык запросов к подобным базам данных – являются отличным ядром для последующей доработки и создания полноценных баз данных реального времени. Поэтому многие производители промышленного программного обеспечения идут проверенным путем, а не создают свои собственные решения с нуля.
Сергей Рылов
К.Т.Н., ЭКСПЕРТ ПО АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА, ШКОЛА FINE START
Более 10 лет опыта инженером по автоматизации, инженером-программистом АСУ ТП и инженером-проектировщиком АСУ ТП в разных отраслях промышленности.
Принимал участие в таких крупных проектах автоматизации, как проекты ГУП «Мосгортранс» и ОАО "Линде Газ Рус".
Заинтересовала статья?
Освоить востребованную профессию в сфере автоматизации производства вы можете в Школе Fine Start. Узнайте детали в каталоге наших профессий