西门子KTP400显示屏

上海朕锌电气设备有限公司

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PCS 7系统为OS站提供标准的用户权限校验的功能，即当前登录的用户需要经过权限校验后，方能对其授权的区域和对象进行相应的授权操作，否则相应功能将对该用户屏蔽。
在创建一个标准的PCS 7项目时，系统将会为OS项目创建默认的权限级别。如下图所示为PCS 7 V7.0默认建立的总共7个级别的权限等级。

图 1 PCS 7 V7.0默认权限等级

每一个权限等级所能完成的功能各不相同，并不叠加，详细内容请参考相应的PCS 7 OS操作员手册中相关章节的内容，或者查询WinCC Information System中Working with WinCC ? Structure of the User Administration ? Overview of Authorizations ? User Hierarchies PCS 7中的介绍，此处不做详细介绍。
除此之外，PCS 7权限校验的另外一个特殊之处在于其“区域”的概念。如上图所示，在Authorization列右侧，系统会根据当前OS项目的图形树Picture Tree的结构（Picture Tree的结构是根据Plant Hierarchy的设置创建的），自动的创建区域列。在权限分配时，权限可以基于区域的方式来设置。也就是说，可以单独的来设置当前用户在不同区域下的权限。如上图所示，当前用户只拥有AREA1的5号权限，而没有AREA2的5号权限。
客户在使用User Administrator进行项目的用户权限分配和管理过程中，常常会发现，按照系统关于权限的描述所定义的用户，在实际使用过程中并不具有其相应的操作功能，并不能操作其已经授权的某一些回路，常出现的问题有：

1) 从其它非授权区域拷贝到授权区域的Block Icon，用户不能通过面板进行正常的操作控制；
2) 在手动创建Picture Tree区域结构的情况下，用户不能操作其授权区域下所有的控制回路；

共同的故障特征就是：当前登录的用户明显拥有该区域的5级（Process controlling）或6级（Higher Process controlling）权限，但在该区域的某些回路的操作面板中却无法执行相应的操作（手自动切换、参数的设定等）。本文将基于该类问题，对PCS 7的面板权限校验原理进行简单的描述，并就经常出现的这两类问题给出解释，在较后提出相应的意见和建议。

1. PCS 7面板权限校验
PCS 7标准的面板权限校验通常分为两个级别：**级为普通的操作员级别，其所能进行的操作为回路的普通操作，例如，启动/停止命令、手/自动切换命令、设定值设定等；*二级为高级的工程师级别，其所能进行的操作为回路的重要操作，例如，参数的设定、报警的抑制等（详情请参考各功能块的在线帮助信息中的描述）。面板操作权限的分配通过其对应的图标Block Icon来定义并传递。其默认分配的一级权限为图1所示的5级（Process controlling）权限；默认分配的二级权限为图1所示的6级（Higher Process controlling）权限。
实际操作过程中当前登录的用户操作该面板时，只有在当前用户分配有图1所示的相应区域的5级权限后，方能进行该区域下回路面板的上述的普通操作员级别的操作，只有在当前用户分配有图1所示的相应区域6级权限后，方能进行该区域下回路面板的上述的高级工程师级别的操作。否则当前登录的操作员即便能打开该区域的回路面板，面板中所显示的所有控件对象也均也只读的方式，不能通过其进行任何的操作。这就是PCS 7中各回路面板的权限校验方式。
当然，各回路操作面板的这两级的权限分配级别并不是固定不可修改的，可以通过其对应的图标Block Icon的两个属性（**级操作对应的属性为Processcontrolling_backup， *二级操作对应的属性为HigherProcesscontrolling_backup）来*，如下图2所示。

图2 回路对应的权限分配

此外，需要注意的是，如果在PCS 7用户管理器中不创建任何用户的前提下，则上述权限校验的过程将会自动关闭，即系统将不进行任何的面板操作权限的校验。用户可以通过面板对系统进行任何的操作。这种不基于用户登录和权限校验的方式一般只适合于对操作权限要求不高的小型过程控制系统场合。而且任何人员可以对系统进行任何操作，是一种非常不安全的方式，一般不建议用户使用。

2. 常见问题

2.1 不能通过面板操作从其它区域拷贝的回路面板
例如，有如下一个标准的PCS 7项目，根据工厂结构及控制需求总共划分有两个区域Area1和Area2，在各自区域下分别插入其对应的CFC程序和过程画面。
>  Area1: CFC1 / MOTOR1，Picture1
> Area2: CFC2 / MOTOR2，Picture2

图3 工厂层级与区域对应关系

编译程序和OS项目后，系统将会自动在用户权限管理器中创建AREA1和AREA2区域列，并在相应的区域画面中创建对应的Block Icon。根据用户控制要求，创建如下用户及分配权限：

1） 操作员“aaa1”具有操作“AREA1”下回路面板MOTOR1的权限，分配有该区域的5级（Process controlling）和6级（Higher Process controlling）权限，如下图4所示；

图4 区域AREA1和对应的用户权限设置

2） 操作员“aaa2”具有操作“AREA2” 下回路面板MOTOR2的权限，分配有该区域的5级（Process controlling）和6级（Higher Process controlling）权限，如下图5所示。

图5 区域AREA2和对应的用户权限设置

运行OS后，登录相应的用户，即可操作其授权区域的回路面板，未经授权的区域的回路面板，即便能打开也不能进行任何操作。
在某些情况下，客户可能根据控制需求，要把“Motor2”对应的Block Icon拷贝到监控区域“AREA1”的相应画面上。但是当操作员“aaa1”登录后，在Picture1下对“Motor2”回路进行操作控制的时候，打开面板发现其无法完成相应的操作。如下图6所示：

图6 操作员“aaa1”不能操作“Motor2”

2.2 手动创建Picture Tree画面树而用户不能操作其授权区域下的所有控制回路
在进行OS编译的编译过程中，不激活如下所示的Picture Tree选项，编译后，在Picture Tree Manager中创建需要的画面树（区域结构）。
或者是通过OS编译生成画面树结构后，打开Picture Tree Manager进行一些编辑和修改，比如给区域重新命名。

图 7 OS编译对话框下的Picture Tree选项

图 8 手动编辑Picture Tree

并按照标准的用户创建及权限分配的方式，创建用户并分配相应的区域权限，如下图所示：

图9 用户aaa1权限设置

运行OS后，登录相应的用户，发现其无法对授权的区域下所有的回路面板进行相应的操作。

图10 用户aaa1不能操作Motor2测量点

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3. 问题分析及建议
PCS 7在进行回路面板的操作权限的校验时，是基于区域校验的方式，系统将会读取该回路所属的区域特性，该属性在CFC编程和工厂层级设置时即已决定。系统读取后会和用户权限管理器中当前用户所分配的区域进行比较，如果匹配，则可以进行相应操作，如果不匹配，则不能进行操作。
上述示例中MOTOR2回路所对应的CFC2安插在区域AREA2中，则该回路MOTOR2的区域特性为AREA2。
在上述两种故障情况下，当前用户aaa1分别分配了区域“AREA1”和“工艺区域1”的权限，其区域属性和CFC中功能块 MOTOR2所属的区域属性（AREA2）并不一致，所以登录用户aaa1即便能打开该回路面板，也不能进行相应的面板操作。这就是PCS 7下面板基于区域权限校验的具体校验过程。

基于该面板权限校验的机制，为避免上述类似问题的发生，有如下几点建议：
1）在编程之初，划分工艺操作区域时，充分考虑回路操作的要求，使之上下对应，减小在OS上手动调整的回路图标的几率；
2）OS编译时，激活Picture Tree选项，基于工厂层级架构的设置自动生成Picture Tree结构，不要对Picture Tree结构的手动修改，特别是较**层画面的区域名的修改；
3）尽量避免在不同的画面之间拷贝回路的图标，特别是在各个区域之间跨区域拷贝回路图标。

1、工业库简介
SIMATIC PCS 7工业库（SIMATIC PCS 7 Industry Library，以下简称IL）为PCS 7 V8.0以上版本提供了全新的控制功能库，是对PCS 7高级过程库（APL）的扩展，集成了非标准PCS 7 系统的工厂组件，包括S7-300控制器或者WinCC Flexible操作员面板。此外，IL中还集成了多个行业库，例如，水、废水处理行业库和楼宇自动化行业库。PCS 7 IL与PCS 7 APL一起使用，可对不同领域内的控制任务实现协调一致的总体解决方案。
工业生产过程通常在中央控制室对现场设备进行控制和监视，除此之外，用户也要求在就地可以对设备进行简单控制，由于现场环境相对恶劣、监控要求不高等特点，系统配置中多采用操作员面板作为现场终端操作设备。
之前的PCS 7系统中，操作员面板不能提供与PCS 7 OS相同风格面板，增加了误操作的风险，开发面板则需要花费更多的时间。PCS 7 IL为操作员面板与PCS 7系统集成提供了解决方案，通过与PCS 7 APL (高级过程库) 进行交互的功能块，为操作员面板提供必要的数据，WinCC Flexible中集成了IL Flexible功能库，提供标准的块图标，实现操作员面板的可视化，同时可以实现合理地分配OS与面板之间的操作权限，防止多点操作而造成不一致。

图1.1 PCS 7工业库

本文以PCS 7 APL MotL为例，配置电机Motor1、Motor2、Motor3，详细介绍如何定义MotL功能块，如何为工业库中的接口功能块提供基本数据信息，以及在操作面板中进行组态的所需步骤。

2、基本组态设置

2.1 创建测试项目
打开PCS 7 ，创建多项目，并插入AS、OP、OS三个单项目，分别添加SIMATIC 400 Station、SIMATIC HMI-Station和SIMATIC PC Station，进行相应硬件及网络组态，较终项目结构如下所示：

图2.1 基本项目框架

2.2 CFC组态
安装PCS 7 Industry Library后系统会自动在CFC中添加功能库“Industry Lib PCS 7 V80”，如图2.2所示。更多关于IL的安装信息，可以参考如下文档：

通过“Panel”功能块与PCS 7 APL (高级过程库) 进行交互，为操作员面板提供必要数据。

图2.2 Industry Lib PCS 7 V80

2.2.1 定义“MotL”功能块
创建3个CFC程序块，分别命名为Motor1、Motor2、Motor3。将PCS 7 APL功能块“MotL”插入至CFC图表，命名为“Motor1”，打开功能块属性设置MsgLock、 OpSt_In及Feature引脚可见，并设置Feature.Bit25=1（激活消息抑制功能）。

图2.3 MotL功能块定义

2.2.2 连接“PMotL”
由Industry Lib PCS 7 V80中将功能块“PMotL”插入CFC，命名为“PMotL1”，如下图所示连接PMotL和MotL功能块。
? SwitchPerm_Out连接OpSt_In，设定用户操作权限，详细介绍参见*4章分层操作；
? BlockConnector连接MotL任意输出引脚，MotL的重要数据会自动地显示在操作员面板中；
? MsgLock_Out连接MsgLock，PCS 7 标准系统通过调用“Alarm_8P”在OS画面中生成报警消息，而操作员面板并不支持Alarm_8P，为了OS及操作员面板上均显示消息并可确认，PMotL中使用“Alarm_DQ”生成消息。由于PMotL和MotL都会发送消息到OS画面，为避免同一报警信息生成两条消息，需要将MsgLock_Out连接MsgLock，并设置Feature.Bit25=1，抑制来自APL功能块的消息。

图2.4 PMotL与MotL连接

2.2.3 创建DB块
在S7程序Blocks文件夹中创建自定义DB块“OP_DB”，并创建数据类型为INT的参数“DB_Motor1”，用于连接PMotL接口功能块。若存在多个MotL块分别为每一个功能块创建一个INT类型的参数。

图2.5 创建DB块

将功能块PMotL的输出“IDBNo”连接至自定义数据块“OP_DB”的参数“DB_Motor1”。

图2.6 PMotL与DB块连接

2.3 操作员面板组态
成功安装PCS 7工业库后就包含了WinCC Flexible库“IL_PCS_7_Flex_V80”，存储路径为STEP7安装目录中（\Program files \SIEMENS\STEP7\S7LIBS）。该库集成了标准的面板和块图标，在画面中添加面板和块图标时会自动创建变量、连接、文本列表等，用户只需要根据项目情况做适当调整即可。
2.3.1 插入IL Flexible面板库
**打开WinCC Flexible需要加载IL Flexible面板库，在Tools中选择Library，右键选择Library ? Open，加载IL_PCS_7_Flex_V80。

图2.7插入IL Flexible面板库

2.3.2 面板组态
PCS 7系统中，典型应用为多个同类型的块图标对应同一个面板，同一时刻仅有一个块图标能够打开面板。若希望不同的块图标同时都能打开面板，必须为每个块图标创建独立的面板，这种应用将增加更多的变量。下面将详细介绍两种不同应用情况的组态方法。

2.3.2.1 多个同类型块图标调用一个面板
从库中将MotL对应的面板添加到画面中，系统会自动创建变量文件夹 “ IL? Faceplate?Mot?FaceplateMot_1”，及一个与AS的连接。为了保证多个块图标对应同一个面板，面板创建后不能更改变量文件夹名“FaceplateMot_1”。

图2.8 添加MotL的Faceplate

添加MotL对应的块图标，自动生成“MotL_1”变量文件夹，修改MotL_1名为“Motor1”。重复该步骤，添加块图标Motor2、Motor3。每次添加块图标或面板都会自动创建一个新的连接，手动删除多余连接，仅保存一条连接即可。

图2.9 添加MotL块图标

打开块图标的属性对话框，编辑“General（常规）”属性中的“Block name（块名称）”参数，输入块名称“Motor1”，建议输入一个有意义的名称，如过程标签名称。

图2.10 设置块图标名称

为了确保面板上显示与块图标一致，须将面板中的“Blockname”设置同块图标的“Blockname”。利用块图标中的Click事件设置面板的Blockname。

图2.11 设置Faceplate名称

2.3.2.2 每一个块图标调用一个面板
为了实现每个块图标都能显示独立的面板，分别从库中添加MotL对应的块图标及面板后，再修改生成的变量文件夹名MotL_1改为Motor1，FaceplateMotL_1改为FaceplateMotor1。面板可以放置与块图标同一个画面中，或是不同画面中。如图2.11所示。

图2.12 每一个块图标调用一个面板

重复上述过程，添加Motor2、Motor3。如图2.12所示。为块图标及面板设置合理的Blockname，设置过程如图2.9、2.10所示。

图2.13 修改变量文件夹名称

2.3.3 建立连接
为了建立S7-400与操作员面板的连接，打开WinCC Flexible?Communication?Connections，每次添加块图标或面板时都会创建一个连接，因此仅保留一条链接“Connection_1”，手动删除多余连接 。

图2.14 删除无用连接

双击打开块图标变量文件夹“Motor1”，将无效的连接更改为Connection_1，使其建立与S7-400的连接。修改Pointer变量地址为在程序中创建的DB块地址“OP_DB”.DB_Motor1。对Motor2、Motor3依次修改并连接相应DB块地址。请注意，对于块图标及面板仅Pointer参数需要连接实际地址，其他参数都是通过Pointer变量间接寻址。因此必须正确的设置Pointer变量地址，才能保证块图标及面板与CPU的正常连接。

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