PCS7 V7 下CAS使用入门

PCS7 V7 下CAS使用入门

1 简介
　　CAS 是 Central Archive Server 的缩写，也就是中央归档服务器。CAS 不需要连接到工厂总线(Plant Bus)上，仅需通过一块普通以太网卡连接到终端总线(Terminal Bus)上，CAS 在整个 PCS 7 系统中的位置如下图 1 所示。其主要作用是对 OS Server上的归档变量、消息、OS Server 的报表和 Batch Server 的数据进行集中、长期、统一和大容量的归档管理。

图 1、CAS 在 PCS7 系统中的位置

　　PCS 7 V7 的归档数据库是 Microsoft SQL Server，在每个OS 服务器上都有一个高性能的归档系统。PCS7 系统的归档有短期和长期之分， 一种典型的配置结构是：OS 服务器上过程值归档保持 1 到 4 周，消息/事件归档保存 2 个月左右，OS 服务器的归档数据、报表文件以及 Batch 服务器上的批量数据以时间或事件控制的方式传送到CAS 上，进行集中管理与长期归档；这些归档数据在 CAS 上集中保存 6 个月左右，然后早期的归档文件可 通过刻录机备份到外部的存储介质上，如 DVD 上面。 如下图 2 所示。
　　非冗余 CAS 发生故障后，本该传送到 CAS 上的归档数据文件会在 OS Server上继续保存，CAS 系统恢复后，OS 上之前保留的归档会再次传到 CAS 机器；冗余 CAS 中一台机器停止运行后，数据只在另一个 CAS 上归档，当该 CAS 恢复正常之后，两个CAS 之间会进行归档数据的同步。在 Simatic Manager 中，CAS 的组态过程类似于 OS 服务器。OS 客户机导入CAS 的服务器数据包，就可以访问其上的归档变量和报警消息，并在画面上的在线趋势、表格和报警控件中显示出来；CAS 上的归档数据还可以通过 Web 网页的方式来访问。转存到外部存储介质上的归档数据，也可以重新导入到归档系统之中。

图 2、PCS7 的归档系统

　　整个 PCS7 项目中仅允许存在一个/对 CAS ( PCS7 V7.0 和其之前的 CAS 不支持冗余，PCS7 V7.0 SP1 中的 CAS 支持冗余，本文中 ”对” 的意思是互为冗余的两个设备 )，CAS 最多可以和11个/对服务器相互通信，PCS7 中 CAS 的具体技术参数如下表 1：

表1、CAS 的技术参数

2 安装
　　CAS 需要装在 Window 2003 Server 上，建议硬盘使用 Raid 系统来保证数据存取的快速性和可靠性。注意计算机的名字不要包含下划线，一旦取定不要再做改变。为了能够通过网页来浏览归档数据，还需注意在安装操作系统时，安装上 IIS (Internet Information System) 和 ASP.net（关于安装说明，请参考手册《PC Configuration and Authorization》，也可从网址 http://www.ad.siemens.com.cn/service/e-training/detail.asp?attachmentid=353 下载安装指南）。
　　组态 CAS 系统需要购买软件包 Central Archive Server Basic Package V7.0，对于冗余CAS 系统，还需安装 WinCC Redundancy 的授权。先安装 SQL Server，再安装 CAS 系统，安装过程中会提示如下 ”StoragePlus Installation Settings” 对话框，如下图 4 所示。
　　在这个对话框中，需要为数据库指定一个名字、数据库文件及其日志文件的存放路径，以及一个共享目录(该目录在安装时会被自动共享，共享名为 ArchiveDir，注意不能修改这个共享名)，该共享目录用来存放OS或Batch上传送来的归档数据段。建议不要将CAS 的归档文件和操作系统放在同一个磁盘分区上。
　　图4所示的例子中，操作系统安装在C盘上；数据库名字指定为CASDb；数据库文件保存在 D:\CAS\Database；数据库日志文件保存在E:\CAS\Database；归档共享文件夹设定为D:\CAS\Archives，并将该文件夹设置为网络共享，权限为完全控制；同时创建一个文件夹D:\CAS\CASProject，用来存放工程师站上下载到CAS上的WinCC 项目，同样将该文件夹设置为网络共享，权限为完全控制。

图 4、安装 CAS 时需要指定数据库相关的内容

3 组态实例

图 5、CAS 系统组态实例

　　上图 5 实例是在 PCS7 V 7.0 SP 1 下组态，包括一个 AS 站，一个 OS 服务器，一对冗余 CAS 服务器，一个 OS 客户机。下面按照顺序，依次介绍各个站在工程师站上的组态事项：

（1） 组态AS站上的 CFC
　　在 CFC 中，双击功能块上需要归档的变量引脚，指定其归档(Archive) 属性，分三种情况：
1、 No archiving ——不归档
2、 Archiving —— 归档
3、 Long-term archiving —— 长期归档

图 6、在 CFC 中组态变量的归档属性

（2） 组态 OS 服务器
　　A、在 Simatic Manager 中，打开OS Server 的属性，确保在标签 ”Target OS and Standby OS Computer” 中，复选框 “Transfer to central archive server” 是被选中的。如下图 7 所示。

图 7、选中复选框 “Transfer to central archive server”

　　B、在 OS 编译时，从下拉列表中选择 “Minimun acquisition cycle of the archive tags” 的时间长度，如下图 8 所示。

图 8、选择归档变量的最小采集周期

　　C、打开OS项目，根据需要设置快速归档、慢速归档和消息归档数据库的段大小。如下图9 所示，设置单个段/所有段的最大长度、时间范围。

图 9、设置归档数据库中单个段/所有段的最大长度和时间范围

　　快速归档一条记录大约 10 到 15 个字节；慢速归档一条记录是 32 个字节；一条消息最大占 4 K 字节，最小站 172 个字节。根据实际情况，可以计算出所需的归档存储空间 。
　　OS服务器和 AS 站通信，获取过程数据并进行归档。短期归档数据存储在 OS Server上的数据库内，当一个数据库段 (Single Segment) 完成后，它便被拷贝到了 CAS 上的共享文件夹 ArchiveDir中，接下来OS Server的归档存储在一个新的短期归档数据库段之中；CAS 会监视其上的共享名为 “ArchiveDir” 的文件夹，发现OS或Batch Server 拷贝来的数据库段或报表文件后，会执行合并 (Merge) 操作。当CAS 上一个数据库段完成后，就会拷贝到组态CAS时所设置备份路径中。
　　为了让数据库段在网络上传输所占用的时间片更小更为分散，这里 OS 上，”Max. size of single segment” 可以设置得小一些，如 50 M；OS 客户端上显示过程值或报警消息时，如果需要访问 CAS 上的中间数据库(数据库段还没有完成)，那么所花费的时间相对较长，所以一般应该保证OS 上的 ”Max. size of all segments” 比 CAS 上的 ”Max. size of single segment” 大些。
　　D、如果OS项目中，报表在打印的同时，输出报表文件(.emf 格式) 并在CAS 上保存，则还需要配置打印作业(如图10 所示)，激活WinCC启动列表中报表运行系统(如图 11 所示)并编写传输报表文件到CAS 上的全局脚本 (如图 12 所示)。

图 10、将报表输出到 emf 文件中

图 11、在启动列表中激活报表运行系统

　　全局脚本编辑器中，在本机上创建一个全局动作（本例中，在 Actions: ESW2K3701EN 上创建一个动作，以保证该动作只会在 OS 本机上执行），编写脚本如图，定义 CAS 上的共享归档路径时注意C 语言中反斜杠 ’\’ 的用法规定；一个 CAS 服务器时，使用函数：用StoragePlus_ExportReports(char * szCasPath)，冗余 CAS 时使用函数：StoragePlus_ExportReportsEx(char * szCasPath, char * szCasStyPath)。注意不要忘了给该全局动作定义一个触发器，例如 1 小时触发一次该动作。

图 12、编写全局脚本动作传送 emf 格式报表文件

（3） 组态 CAS
　　A、在 Simatic Manager 中插入 PC Station，并打开它的硬件组态。在硬件目录 Simatic PC Station > HMI 下选择 WinCC CAS Application，插入到 PC 的插槽中，保存并编译。如图 13 所示：

图 13、组态 CAS 的硬件

　　B、如果需要配置冗余 CAS，则在Simatic Manager 中再插入一个 PC Station，并打开其硬件组态。在硬件目录 Simatic PC Station > HMI 下选择 WinCC CAS Appl.(stby)，插入到 PC 的插槽中，保存并编译。如下图 14 所示：

图 14、组态 CAS standby 的硬件

　　C、Simatic Manager 中，右键单击 CAS 的OS 项目，在弹出菜单中选择 “Object Properties …”，如下图所示弹出CAS 的属性窗口。

图 15、打开 CAS 的属性窗口

　　D、在打开的属性窗口 ”Target OS” 标签页上，在 ”Path to the Target OS Computer” 栏内指定CAS 项目对应的下载路径；如果CAS 是冗余的，还需在 “Standby-OS” 栏内选择相对应的CAS(stby) 项目；最后，同样也需要在 CAS stby 项目属性的 ”Path to the Target OS Computer” 栏内指定其下载路径。参照图 16。

图 16、指定CAS 的下载路径和 Standby-OS

　　E、在CAS属性窗口上第三个标签页 ”CAS – Options for the central archive server”中，指定CAS上归档数据库的设置。在这里，您可以分别对快速归档、慢速归档、报警和报表归档进行设置，也可以通过选中复选框 ”All” 将它们配置成一样的设置。
　　这里计算过程值、报警数据库大小的方法也可参照前面OS 的归档设定。一张报表文件的大小是不确定的，例如布局 "@CCAlgRtOnlineMessageGone.rpl" 输出32 条消息的话，占用 120 K字节的存储空间。所以报表数据库的参数可根据经验来设定。
　　建议选项 ”Time period of all segment” 对应的时间设定得长些(如 10 年)，这样的话所有归档分段就只和”MAX. Size of all segments” 中设定的归档容量有关。”MAX. Size of all segments” 中设定的大小可以依据硬盘容量的大小来定。
　　建议选项 ”Time period covered by a single segment” 对应的时间也设定得长些(如 1 年)，这样的话相当于只让单个分段大小 ”Max. size of a single segment” 的设定值起作用。”Max. size of a single segment” 的大小依据所使用的外部存储介质来定：如果使用CD作为外部存储介质来保存长期归档，这里设定 600-650M 为宜(因为一张CD的容量大约 700M，于是正好可以保存一个数据库分段)；如果使用DVD 作为外部存储介质，这里设定 1G 以下为宜( 主要是基于数据库访问性能方面的考虑，一张DVD 盘上可以保存多个数据库分段)。
　　在备份组态中，首先勾选上”Only long-term data” 和”Backup activated” 。”Only long-term data” 选项被勾上，那么只有在CFC中块引脚属性设为 ”Long-term archiving” 的变量才会在CAS 上归档；该选项不被勾选上的话，则CFC中所有具有 “Archving” 属性的变量都要在CAS 上被归档。只有勾选上”Backup activated” 选项，才能在下面 ”Destination path” 中设定归档数据库段所存放的路径(例如ES上的一个共享文件夹)。 “Alternative destination path” 可是指定另外一个备份路径。“Backup on boths“ 勾选与否，用于指定这两个备份路径是”或”还是”与”的关系，不选意味着归档数据段会被优先备份到 ”Destination path” 上，只有当 ”Destination path” 不可用时才会保存到 “Alternative destination path” 中；勾选意味着数据库段文件会同时保存到这两个备份路径中。勾选 ”Signing activated” ，会在数据库段导出时进行签名，用于防止这些数据在外部被修改。

图 17、CAS 中数据库的设置与备份设置

　　F、CAS 软件包其实主要包括了WinCC 和Storage Plus。CAS 的组态和WinCC OS 服务器的组态类似。在工程师站上，打开CAS 对应的OS项目，运行一遍 OS Project Editor，生成、组态一下 CAS相关的报警，通过CAS 的服务器数据包，这些报警便可在OS 客户端上显示。

　　G、对于冗余CAS 来说，还需配置WinCC 的冗余选项。如下图18所示，设置完全类似于WinCC OS 服务器冗余，但不需要勾选 ”Synchronization after process connection error(Tag + Alarm Logging)” 和 “WinCC client switch in case of process connection error”。

图 18、CAS 的冗余设置

　　H、关闭WinCC 项目，在Simatic Manager中，右击CAS上的OS，在弹出菜单中选择 ”Generate server data”，生成CAS的服务器数据包。

图 19、生成CAS 的服务器数据包

（4） 组态 OS 客户机
　　A、在 Simatic Manager 中，为 OS 客户机分配服务器，如下图 20 所示。注意只有为OS 客户机分配了CAS 的服务器数据包，其运行时才能够看得到 CAS上 归档的数据。

图 20、为 OS 客户机分配服务器数据包

　　B、在工程师站上打开 OS 客户机的 WinCC 项目进行组态。如下图 21 所示，对于冗余 CAS 服务器来说，也可以在 OS 客户机 Server Data 的配置里指定 “Preferred Server” 等。

图 21、对于冗余 CAS 服务器，也可以为 OS 客户机分配优先服务器

4 CAS 系统的运行与归档数据
　　在工程师站上将 AS 站，OS 服务器和客户机，CAS 服务器组态好之后，通过网络将配置和程序下载到各个 PLC 和 PC 机上，运行 PLC 并将 PC 机上 WinCC 项目打开激活。注意，CAS 机上的 WinCC 项目应该始终保持激活运行。
　　在 OS 客户机上可以访问到 CAS 上的数据（包括变量归档数据和消息归档数据），如下图 22 所示，OS 客户机上在线趋势控件中曲线的显示，大约 5：30 – 6：00 之间只有红线趋势(该变量具有长期归档属性)，这些数据来自于 CAS；6：00 之后黑线(该变量值只具有归档属性) 和红线一起显示，这些数据来自于 OS 服务器。

图 22、在 OS 客户机上查看历史趋势

　　CAS 上的归档数据也可通过网页的方式(StoragePlus WebViewer) 访问。如图 23 所示：

图 23、通过IE浏览器 查看 CAS 上的归档数据

　　OS 上的数据库段完成之后，会复制到 CAS 上的归档共享文件夹下( 所有OS Server上的归档备份路径是一致的：\\<Cas_Computer_Name>\ArchiveDir)；类似的CAS 上面的长期归档数据库段完成后，也会复制到前面我们组态 CAS 时所设定的 ”Destination path” 文件夹下（如 ES 站上的某个共享文件夹）。注意这两个路径是不同的。如下图 24 所示。

图 24、备份出来的 CAS 的数据库段

　　可以在工程师站上安装刻录软件，将备份出来的长期归档数据库段刻录到 CD 或 DVD 上面，进行长久的保存。刻录完成后，即可删除这些长期归档数据库文件。注意，不推荐把 ”Destination path” 设定为 CAS 机上的某个路径，在 CAS 机上做归档刻录备份等操作。
　　对于存储在外部介质上的长期归档数据，还可以重新将其导入到归档系统中。在 CAS 上，通过 开始 > SIMATIC > StoragePlus > Administration Console，便可打开 StoragePlusAdministration_XP，通过 Consol Root > System Configuration > Archive 下的Attach 按钮，可以将以前换出的归档数据库重新连接到 CAS 的数据中。

图 25、将早期的归档数据库 Attach 到 CAS 系统中

5 总结
CAS 主要用于集中并长期存放过程数据归档，并给 MES 层的应用提供数据，一般应用于大型的系统。对于小型的长期归档系统，可以使用 StoragePlus。
PCS7 中，访问 CAS 中的数据，除了 PCS 7 OS 客户端和网页方式外，还可通过 Open PCS7 。CAS 本身并不提供接口来供第三方软件访问其内的数据。

6 更多资料
　　如果想了解更多关于CAS 的信息，请参考 PCS 7 手册：
《Process Control System PCS 7 V7.0 SP1 Operator Station》中的 Configuring the archiving functions 这一章。

关键词
CAS，PCS7 V7，中央归档

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