基于分布式内存数据库的HIRFL-CSR真空监控系统

　　目前,分布式控制系统大都采用第四代的DCS(FCS),即基于现场总线的控制模式,应用软件大多采用业界通用的组态软件,系统通用性好,编程简单,实施方便且维护性强,在缩短软件开发周期和提高软件可靠性方面都是非常出色的。但是,兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)真空监控系统立足自主创新,大多数设备、控制器、I/O板卡等都是自行研制,针对本系统的特殊性,应用软件进行了自主开发。本文针对HIRFL-CSR真空监控系统软件的实现原理和实现方法进行阐述。

　　1　简介

　　国家“九五”重大科学工程———兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)真空监控系统是整个大科学工程中非常重要的组成部分,其真空度好坏直接影响到束流的能量和品质。应用环境中,需要实时监控真空环境中真空度的实际情况,作为分析束流能量和品质的依据。真空监控系统要求对现场真空计读数、真空阀门的开关和快关阀门的工作状态等进行监控。为了能够快速准确地反映现场真空设备的运行状态,又能够灵活适应现场环境变化的需要,本系统采用Web多层架构。应用层软件采COM/DCOM组件技术对各功能模块进行封装,使得层与层之间通过接口进行操作,确保了各功能模块开发的相对独立性和易维护性;采用Oracle TimesTen内存数据库技术提高了系统的实时性,简化了应用程序的设计,确保了系统的高效性和可靠性。

　　2　数据库环境

　　采用Oracle 10g数据库作为中心数据库,Oracle TimesTen内存数据库作为前端实时数据库。

　　Oracle TimesTen作为一种内存关系数据库,舍弃了基于磁盘存储的设计,优化了内存数据结构和访问算法,减少了指令数量,取消了冲池管理,结构单一且复杂性显著降低。Ora-cle TimesTen内存数据库使用标准的SQL接口在内存中操作数据库,请求响应快,非常适合高实时响应和高吞吐量的应用环境。Oracle TimesTen内存数据库支持本地高速访问方式和网络访问方式。它可以作为嵌入式数据库部署到应用程序内部,省去了上下文转换,从而实现数据的快速存取和传输。也可以作为高速缓存,利用数据库复制技术,简化了应用程序的设计与开发。

　　3　系统设计

　　HIRFL-CSR真空监控系统采用Web多层架构。系统总体结构如图1所示。Web服务层采用Ajax异步访问技术,实现与中心Oracle数据库的实时数据传输,以Flash图形方式显示真空数据和状态,提供交互控制界面。

　　逻辑应用层采用COM/DCOM组件技术,实现了对硬件控制逻辑功能的封装。包括两层应用程序:仲裁调度服务程序和前端控制服务程序。

　　仲裁调度服务程序负责接受控制任务,按照仲裁调度表将任务分发到相应的前端控制务程序。仲裁调度表里填写着被控设备所在的前端控制服务信息,包括:任务编号(EvtNo)、设备名称(Name)、I/O通道(Chan)、前端控制服务IP地址(IPofFs)、任务枚举(Task)、采样频率(ScanFreq)等。调度仲裁表如表1所示。