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（寶鋼集團有限公司梅山鋼鐵公司設備部，江蘇 南京 210039）  孫建林

孫建林（1966－）
男，高級工程師，主要從事冶金過程控制計算機系統(tǒng)的設計、開發(fā)工作。

1  前言

    隨著數(shù)據(jù)庫技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，應用于金融、ERP等管理領域的大型數(shù)據(jù)庫技術，目前正逐步應用于控制領域。眾所周知，帶鋼熱連軋生產(chǎn)是各種新技術應用最為廣泛的一個領域。在冶金行業(yè)中，帶鋼熱連軋計算機控制系統(tǒng)是公認的技術含量最高、系統(tǒng)最復雜并且也是發(fā)展最為迅速、成熟和效果最明顯的一個領域。它不僅提高了生產(chǎn)效率，而且大大的改進了產(chǎn)品尺寸精度和性能，給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益。近幾年，Oracle數(shù)據(jù)庫在國內冶金行業(yè)，如：寶鋼集團有限公司、鞍山鋼鐵集團公司等企業(yè)的管理系統(tǒng)中得到了應用，但數(shù)據(jù)庫技術用于實時性非常高的熱連軋控制領域，并不多見，而且微軟的大型數(shù)據(jù)庫 SQL Server在這之前還沒有在國內熱連軋企業(yè)中有應用先例。這次寶鋼集團有限公司梅山鋼鐵公司（以下簡稱為梅山）熱連軋控制系統(tǒng)分別采用了大型數(shù)據(jù)庫Oracle 8i和SQL Server 2000，也就是說異類數(shù)據(jù)庫共存于一個熱連軋控制系統(tǒng)中，這在國內同行業(yè)中是首次。因此，在進行數(shù)據(jù)庫設計、異類數(shù)據(jù)庫信息流交換設計時尤為重要，它對控制系統(tǒng)的實時、可靠和穩(wěn)定性等方面的影響至關重要。

2  異類數(shù)據(jù)庫體系結構

    異類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是相關的多個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的集合，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和透明訪問，每個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)擁有自己的DBMS。異類數(shù)據(jù)庫的各個組成部分具有自身的自治性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的同時，每個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)仍保有自己的應用特性、完整性控制和安全性控制。異類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 

    (1)  計算機體系結構的異類：各個參與的數(shù)據(jù)庫可以分別運行在大型機、小型機、工作站、PC或嵌入式系統(tǒng)中；

    (2)  基礎操作系統(tǒng)的異構：各個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎操作系統(tǒng)可以是Unix、OpenVMS、Windows NT、Windows 2000、Linux等；

    (3)  DBMS本身的異構：可以是同為關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的Oracle、SQL Server等，也可以是不同數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫，如關系、模式、層次、網(wǎng)絡、面向對象，函數(shù)型數(shù)據(jù)庫共同組成一個異構數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 

    異類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的目標在于實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)信息資源、硬件設備資源和人力資源的合并和共享。其中關鍵的一點就是以局部數(shù)據(jù)庫模式為基礎，建立全局的數(shù)據(jù)模式或全局外視圖。這種全局模式對于協(xié)調熱連軋各個控制區(qū)域，建立核心的事件動作和分配系統(tǒng)尤為重要。 

    熱連軋過程控制系統(tǒng)基本可分為加熱爐控制區(qū)域、軋線控制區(qū)域、平整分卷控制區(qū)域及更高層次的生產(chǎn)管理區(qū)域。每一區(qū)域的數(shù)據(jù)庫中都有著自己的信息數(shù)據(jù)，而通常核心的事件動作和分配系統(tǒng)只關心主要的、為全局控制模式所描述的信息。一種數(shù)據(jù)庫通過接口技術獲取另外一種數(shù)據(jù)庫的實時信息，以驅動相應進程執(zhí)行相應的動作，這種全局控制模式是一種好的解決方案。異類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相互實時交換信息，并各自執(zhí)行自己的任務，從而完成對對象的正確控制。

3  數(shù)據(jù)的透明訪問

    異類數(shù)據(jù)訪問是困撓很多企業(yè)的問題。許多企業(yè)運行幾個不同的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，每一個系統(tǒng)都存儲數(shù)據(jù)并有一套相應運行的應用程序。將這些數(shù)據(jù)合并于一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)往往是困難的，主要是因為：在一個數(shù)據(jù)庫中運行的許多應用程序在另一個數(shù)據(jù)庫中或許沒有相應的版本。在移植到一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)變得切實可行之前，各種異類數(shù)據(jù)庫需要協(xié)同工作。所面臨的挑戰(zhàn)就是要迅速、有效和經(jīng)濟地通過單一的應用程序部署那些可能存在于許多不同系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，從而提供一個全面的數(shù)據(jù)視圖而無需考慮是什么數(shù)據(jù)庫或者操作系統(tǒng)。

    對于異類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享應當實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明訪問。在異類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的透明訪問，用戶就可以將異類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)看成普通的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用自己熟悉的數(shù)據(jù)處理語言去訪問數(shù)據(jù)庫，如同訪問一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一樣。

    Oracle 提供了兩種連通性解決方案以滿足迥然不同的數(shù)據(jù)訪問的需要。它們是 Generic Connectivity（一般連通性）和 Oracle Transparent Gateways（透明網(wǎng)關）。有了這兩種解決方案，在異類分布式環(huán)境中從 Oracle 系統(tǒng)訪問任意數(shù)量的非 Oracle 系統(tǒng)成為可能。

注：1、2均為異類數(shù)據(jù)庫之間的透明存取操作；3、4為利用通訊程序
    實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫信息到其他進程的事件傳遞，以完成事件驅 動任務
    圖1  異類數(shù)據(jù)庫在一個控制系統(tǒng)內通訊示意圖

4  異類數(shù)據(jù)庫的互訪

    梅山熱軋加熱爐區(qū)域控制系統(tǒng)，采用 Alpha ES40、OpenVMS 操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為Oracle 8.1.7；軋線區(qū)域、生產(chǎn)管理采用PC高檔服務器、Windows Advance Server 2000，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為SQL Server 2000，Cluster結構；平整分卷控制區(qū)域，采用PC 服務器、Windows NT4.0，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為Oracle 8.1.7。

    加熱爐區(qū)域與軋線區(qū)域、生產(chǎn)管理之間需要實時交換大量信息。

    軋制計劃數(shù)據(jù)、板坯數(shù)據(jù)、裝爐實際數(shù)據(jù)、板坯吊銷、休爐數(shù)據(jù)、出爐數(shù)據(jù)、粗軋出口溫度數(shù)據(jù)、鋼卷軋制完成數(shù)據(jù)等等。由于有網(wǎng)關技術的支持，在一種數(shù)據(jù)庫中，我們可以按如下方法對另一種數(shù)據(jù)庫進行透明訪問：

    從SQL Server 2000 向 Oracle 8i 數(shù)據(jù)表中寫入數(shù)據(jù)：

    INSERT INTO FURN2..FUR2.X_PDI_RPDT SELECT *, INS_TIME = GETDATE() FROM Furnace.dbo.D02R_View WHERE roll_prg_no = @schedID

    從Oracle 8i向SQL Server 2000數(shù)據(jù)表中寫入數(shù)據(jù)：
insert into x_fce_discharge_slab@furnace
                (roll_prg_no?slab_no?coil_no?discharge_time?
 furnace_num?column_no?slab_no_next?coil_no_next?
 furnace_num_next?column_no_next?   values(var_roll_prg_no,var_slab_no,var_coil_no,
var_lift_time_char,var_fce_no,var_fce_column,
var_slab_no_next,var_coil_no_next,
var_fce_num_next,var_fce_column_next);
COMMIT;

    正常情況下，上述操作會正確的完成異類數(shù)據(jù)庫的訪問。但如果發(fā)生目的數(shù)據(jù)庫的計算機處于斷電或數(shù)據(jù)鏈路存在故障的情況下，此操作將會導致任務異常終止。因此，異類數(shù)據(jù)庫互訪中的容錯設計就顯得非常重要。在Oracle中可以采用如下方法：

    先對要操作的數(shù)據(jù)表進行查詢操作，以測試該鏈路是否暢通，如鏈路不通，做相應的動作。
select count(*) into mem_count from x_fce_discharge_slab@furnace;
EXCEPTION
  WHEN others THEN
  ROLLBACK;

5  由異類數(shù)據(jù)庫信息觸發(fā)應用進程

    在異類數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)成功訪問的基礎上，必須將相應信息轉化為事件，從而驅動其他應用進程工作。該機制是實現(xiàn)控制的關鍵。如加熱爐出鋼信息從加熱爐Oracle數(shù)據(jù)庫寫入到軋線SQL Server 數(shù)據(jù)庫后，為了能實時的處理，采用數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器技術，利用句柄（Handle），將對應的信息通過擴展存貯過程傳遞給其他控制進程，如IODbService、Piece Director等，從而啟動模型course 0計算。

    EXECUTE dbo.sp_sendevent @handle=