1 APL庫介紹

PCS 7 V7.1 SP1為西門子最新一代DCS控制平臺,，為滿足不同行業(yè)、不同用戶 的控制要求,，其提供了豐富的控制功能庫,。功能庫有PCS 7 AP Library V71、PCS 7 BasisLibrary V71和PCS 7  Library V71,。PCS 7 AP Library（本 文將縮寫為APL）為高級過程庫（非先進過程控制）,， 為V7.1以上版本所提供的全新功能庫，其在原 有基本控制算法的基礎(chǔ)上,，增加了許多新的特性,，例如，功能塊特性參數(shù)（Feature）定制,，遠程/就地模式控制,，面板關(guān)聯(lián)，互鎖控制， 輔助值顯示等,，可以滿足不同行業(yè),、不同習(xí)慣用戶的各種不同應(yīng)用需求。而且高級過程控制庫帶有全新V7.1顯示風(fēng)格的圖標和面板,，顯示界面更加 豐富,，操作方式更加貼近人體工程學(xué)的要求。

圖1庫 圖

關(guān) 于APL庫的更多信息請參考開始菜單à SIMATIC à Documentation à English下的“PCS 7 – Manual for advanced process library V7.1”文檔和相關(guān)在線幫助,。其中為滿足不同用戶,、不同行業(yè)的控制習(xí)慣 要求，APL庫加入的特性參數(shù)（Feature）定制功能,，請參考上述手冊中的1.5章節(jié),。

此 文主要將主要介紹APL中的MotL電機塊的使用。

附加信息：PCS 7 V7.1 SP1同時提供的另外兩個功能庫中,，PCS 7 BasisLibrary為基本庫,，提供PCS 7所需的所有診斷功能塊，如CPU_RT,，SUBNET,，OB_BEGIN等系統(tǒng)塊。由系統(tǒng)在編譯過程中自動調(diào) 用,，不能在用戶程序中人為調(diào)用,。PCS 7 Library則相當(dāng)于以前版本的PCS 7 Standard Lib庫，包括了原有功能庫中除BasisLibrary塊之外的其他所有功能塊,，為兼容原有 版本而保留,。

2 MotL塊基本特性介紹

PCS 7 V7.1 SP1中，APL庫MotL功能塊主要用于控制單向啟停電機,，可以實 現(xiàn)電機的手動控制,、自動控制、就地控制等,；控制命令可以為單點的高低電平啟停也可以為雙點的脈沖控制啟停,；電機啟動或運行過程中可以實行安全的連鎖保護控 制等。其中MotL塊的4種操作模式：就地模式,、自動模式,、手 動模式、停止服務(wù)模式介紹如下,。

q          就 地模式：此操作模式下,，電機可通過位于“就 地”的 控制箱進行就地啟停控制,。

q          自 動模式：此操作模式下,，電機由程序功能塊的輸出來自動控制,。

q          手 動模式：此操作模式下，電機由操作員通過上位機面板手動控制,。

q          停 止運行：“停 止運行”操 作模式適用于所有帶操作模式切換的功能塊。該 操作模式適用于維護和維修階段（例如,，更換設(shè)備）,。進 入此模式后，功能塊將被禁用,，上位機面板,、程序自動控制命令等都不能控制電機。此外現(xiàn)場的故障信號也不會生成任何報警消息,。在此操作模式下,，電機和閥的所 有輸出均設(shè)置到安全位置。（電機的安全位置始終是電機停止）

以 下是4種模式之間的切換關(guān)系,，從圖中看出除 停止運行模式外,，其他各種模式之間可以進行相互的切換。 “停止運行 “模式只能從“手動” 模式下向其進行過 渡,。

圖2操 作模式的切換

下文將通過具體的章節(jié)詳細介紹上述各 功能的應(yīng)用,。

3 MotL塊的基本使用

3.1 MotL塊調(diào)用及基本管腳介紹

MotL功能塊編號為FB1850，通過CFC進行調(diào)用,，安裝在循環(huán)中斷OB中（OB30~OB38）中,。如圖，在PCS 7 AP Library V71/Drivers 里找到MotL然后拖入相應(yīng)CFC中即可,。

圖3  調(diào) 用MotL

功 能塊基本管腳如下圖,，更詳細的內(nèi)容可以參見在線幫助。其中FbkRun管腳連接的是現(xiàn)場電機啟動反饋信號,，Start連接的是單點高低電平型電機啟動輸出 信號,，該兩管腳為最基本的信號輸入和輸出管腳。

圖4 MotL電 機塊管腳

3.2如何通過操作員面 板啟/停電機

在CFC中 調(diào)用該功能塊后,，對相應(yīng)的基本管腳進行連接即可完成電機的基本控制功能,。MotL中 與基本控制功能相關(guān)的管腳有：

管腳

功能

信號類型

FbkRun

電機啟動反饋信號

輸入

Start

單點高低電平型電機啟停輸出控制信號

輸出

表1  操 作員界面啟/停 電機相關(guān)的管腳

注：如果希望使用雙點脈沖輸出型控制 信號，請參考下述5.1章節(jié)的內(nèi)容,。

圖5操 作員面板啟/停 電機的CFC連 接

OS在 線后點擊電機圖標,，打開如圖6的 電機操作面板。點擊“停 止”右 邊的按鈕可以彈出命令條,，然后可以啟動/停 止電機,。

圖6操 作員界面手動操作啟停點擊

3.3如何通過就地模式 啟/停電機

當(dāng) 需要通過就地操作箱相應(yīng)的就地按鈕來啟停電機時，就需要用到MotL功 能塊的就地模式控制,。MotL功 能塊中與就地控制相關(guān)的管腳有：

管腳

功能

默認值

信號類型

FbkRun

電機啟動反饋信號

0

輸入

LocalLi

切換就地模式信號

0

輸入

StartLocal

就地啟動信號

0

輸入

StopLocal

就地停止信號

0

輸入

LocalSetting

就地模式控制策略參數(shù)

0

輸入

Start

電機啟動輸出信號

0

輸出

LocalAct

就地模式激活信號

0

輸出

表2就 地啟/停 電機相關(guān)的管腳

上 述管腳中最重要的一個管腳為Localsetting,， 通過設(shè)置參 數(shù)LocalSetting為0,，1,，2，3，4不 同的數(shù)值,，可以對電機進行不同的就地控制策略。

LocalSetting = 0          關(guān)閉就地模式,。

LocalSetting = 1         通過就地模式切換信 號（連接至LocalLi輸入管腳）實現(xiàn)就地模式的切換,。就地模式下的啟停命令（連接至StartLocal和StopLocal管腳）通過MotL塊的控制命令（Start管腳）輸出到現(xiàn)場MCC柜完成就地控制。

LocalSetting = 2        通過就地模式切換信 號（連接至LocalLi輸入管腳）實現(xiàn)就地模式的切換,。就地模式下的啟停命令不需要連接至StartLocal和StopLocal管腳,，而是直接控制MCC柜完成就地控制。MotL 功能塊根據(jù)反饋信號FbkRun進行電機現(xiàn)場運行狀態(tài)的跟蹤,。

LocalSetting = 3         現(xiàn)場不提供就地模式切換信號,，而是通過上位機面 板實現(xiàn)就地模式的切換。就地模式下的啟停命令（連接至StartLocal和StopLocal管腳）通過MotL塊的控制命令（Start管腳）輸出到現(xiàn)場MCC柜完成就地控制,。

LocalSetting = 4        現(xiàn)場不提供就地模式切換信號,，而是通過上位機面 板實現(xiàn)就地模式的切換。就地模式下的啟停命令不需要連接至StartLocal和StopLocal管腳,，直接輸出到MCC柜完成就地控制,。MotL 功能塊根據(jù)反饋信號FbkRun進行電機現(xiàn)場運行狀態(tài)的跟蹤。

LocalSetting

Local模式由就地信號切換

Local模式由DCS切換（面板）

控制信號經(jīng)DCS輸出

1

3

控制信號就地輸出

2

4

表3 LocalSetting設(shè) 置

注：LocalSetting管腳默認是不可見的,。此外,，模式切換 時，只能從手動和自動操作模式切換到就地 模式,。

3.3.1就地模式Localsetting=1

就 地模 式LocalSetting = 1 ,，控 制信號（遠 程/就 地模式切換信號Remote，就 地啟停信號Off/On）來 自現(xiàn)場,，經(jīng) 過通道塊連接到MotL的 相應(yīng)參數(shù)上,。電機塊經(jīng)過通道塊將啟動信號傳遞到控制電機啟停的控制室（MCC）。 電機的運行反饋通過連接參數(shù)FbkRun從 控制室傳送到電機塊,。在這種就地模式下,，DCS面 板不能操作，也不能切換到其他模式,。

圖7就 地模式 LocalSetting = 1

3.3.2 就地模式LocalSetting=2

就 地模式LocalSetting = 2下,， 就地開關(guān)直接和MCC相 連接直接啟停電機。就地模式切換信號連接到LocalLi管 腳,，此時DCS中 的MotL塊 將基于FbkRun反 饋來校正并跟蹤現(xiàn)場電機狀態(tài),。輸入信號StartLocal和StopLocal的 控制在這種情況下不起作用。在這種就地模式下,，DCS面 板不能操作,，也不能切換到其他模式,。

圖8就 地模式 LocalSetting = 2

注：可以借助輸出參數(shù)LocalAct的硬接線連接到控制室，以確保MCC中只有在就地模式下才能從就地啟停電 機,。

3.3.3就地模式LocalSetting=3

就 地模式LocalSetting = 3下,， 同LocalSetting = 1模 式的控制方式。不同的是就地模式的切換通過面板上執(zhí)行,，現(xiàn)場無就地切換信號,。

圖9就 地模式 LocalSetting = 3

3.3.4 就地模式LocalSetting=4

就 地模式LocalSetting = 4下， 同LocalSetting = 2,。 不同的是就地模式的切換通過面板上執(zhí)行，現(xiàn)場無就地切換信號,。

圖10就地模式 LocalSetting = 4

3.4如何通過程序互連 自動啟/停電機

對 于電機的啟?？梢酝ㄟ^程序來進行自動控制。MotL功 能塊中與程序控制相關(guān)的管腳有：

管腳

功能

默認值

信號類型

FbkRun

電機啟動反饋信號

0

輸入

ModLiOp

程序切換/操作員面板切換電機的控制模式

ModLiOp=0：操作員通過面板切換控制模式

ModLiOp=1：程序通過AutModLi切換控制模式

0

輸入

AutModLi

通過程序切換到自動模式,，在ModLiOp=1時有效

0

輸入

StartAut

自動啟動信號

0

輸入

StopAut

自動停止信號

0

輸入

Start

電機啟動輸出信號

0

輸出

表4程 序啟/停 電機相關(guān)的管腳

實 現(xiàn)程序模式下的自動控制,，有如下兩種方式：

1．通 過操作員面板的模式按鈕將電機功能塊切換至自動模式（ModLiOp=0）， 程序中連接StartAut和StopAut實 現(xiàn)自動模式下的啟停命令,；

2．通 過程序連接ModLiOp和AutModLi,， 并分別設(shè)置ModLiOp=1（程 序控制模式的切換）和AutModLi=1（進 入自動模式）后，即可通過StartAut和StopAut實 現(xiàn)自動模式下的啟停命令,。此時,，面板上的模式切換按鈕和電機啟停按鈕為灰色不可操作。

圖11 CFC中 通過程序互連啟/停 電機

圖12通 過程序互連啟/停 電機的面板

附加信息：APL允許設(shè)置功能塊在自動模式下的啟動命 令形式為單點高低電平型啟動命令（僅StartAut控制命令有效,，高電平為啟動命令,，低 電平為停止命令）或雙點脈沖型啟動命令（StartAut為啟動命令、StopAut為停止命令）,，該特性可以通過Feature管腳bit 4位定制,。詳細情況請參考APL手冊中1.5章節(jié)內(nèi)容。

4 MotL塊的保護控制功能

4.1 MotL塊的連鎖保護功能

一 些復(fù)雜的電機控制回路需要使用到連鎖保護控制的功能,，MotL功 能塊提供了最多三種類型的連鎖,，對應(yīng)的管腳分別為Intlock、Protect和Permit,， 如圖13,。

圖13連 鎖功能

4.1.1啟動使能（許可Permit ）

電 機處于停止位置并準備啟動時，如 果啟動條件允許（即輸入Permit = 1）,， 則允許啟動電機,；如果啟動條件不允許（輸入Permit = 0） 則不能啟動電機，此時如圖13中“停 止”右 邊的按鈕為灰色,。該激活使能條件只針對電機處于停止位置時有效,，即只在啟動電機時進行連鎖,，如果電機已經(jīng)啟動起來，則不再校驗該使能信號,。（即電機啟動 后,，即使條件不允許，電機也不會停止）,。

4.1.2不帶復(fù)位的互鎖（互鎖 Intlock）

該 類互鎖條件用于連鎖停止電機,。當(dāng)互鎖條件來時（輸入Intlock = 0）， 電機將進入安全位置（電機停止）,?；ユi條件消失后（輸入Intlock = 1）， 如果電機處于自動或就地模式,，而且啟動信號存在（如StartAut=1）,， 則電機將再次啟動。在手動模式下可再次操作面板啟動電機,。該互鎖和上述的許可條件最大的區(qū)別是,，該條件不僅僅針對電機停止?fàn)顟B(tài)有效，在電機運行情況下也同 樣有效,。

4.1.3帶復(fù)位的互鎖（保 護Protect）

該 類互鎖條件用于連鎖停止電機,。當(dāng)互鎖條件來時（輸入Protect = 0）， 電機將進入安全位置（電機停止）,?；?鎖條件消失后（輸入Protect = 1）， 操作員需要通過點擊面板中的復(fù)位按鈕（僅在自動模式下）復(fù)位故障后,，電機方可再次啟動,。

圖14就 地模式下禁用互鎖功能

注： 上述的三種互鎖信號有效情況下為1， 連鎖時為0,， 此外該功能通常會結(jié)合APL庫 下Interlock功 能塊一起使用（Interlck組 下的Intlk02,、Intlk04，Intlk08和Intlk16）,。 關(guān)于Interlock功 能塊的使用,，詳見APL庫 的在線幫助。此外,，如果在就地模式和仿真模式下不希望使用該互鎖功能,，則可以通過輸入?yún)?shù)BypProt = 1旁 路互鎖功能。

4.2 MotL的脫扣保護功能及 快速停止功能

4.2.1脫扣功能（Trip）

用 于電機過熱保護停止電機（Trip = 0）,。 如果電機由于脫扣功能停止運行,，則OS上 會生成一條消息（過程控制消息），并在面板中使用“脫 扣”(Trip) 文 本加以指示,。如果電機此時處于自動模式下,，則必須使用“復(fù) 位”(Reset) 按 鈕（或通過可互連輸入?yún)?shù)RstLi = 1） 復(fù)位脫扣,。手動模式下可不必復(fù)位。此外,，同互鎖功能,，在就地模式和仿真狀態(tài) 下可通過參數(shù)BypProt = 1屏 蔽該功能。

圖15脫 扣功能

圖16脫 扣消息

4.2.2電機快速停止功能 （Rapid Stop）

在 所有操作模式（手動,、自動和就地模式）和操作狀態(tài)（如強制狀態(tài)）中,，快速停止具有最高優(yōu)先級。該功能默認情況下為關(guān)閉狀態(tài),，需要通過功能塊的特性參數(shù)Feature位 來設(shè)置（Feature管 腳默認是隱藏的）,。雙擊Feature位 將Bit14設(shè) 置為1（如 圖17） 則使能快速停止功能（畫面可操作，如圖18）,， 使用RapidStp =  1輸 入?yún)?shù)發(fā)出進入快速停止?fàn)顟B(tài)的命令,，也可以通過單擊面板中的“快 速停止”(Rapid Stop) 按 鈕來停止電機?？焖偻Ｖ购蟮碾姍C如果需要重新啟動，則必須手動通過復(fù)位按鈕復(fù)位后方可再次啟動,。

圖17電 機快速停止功能CFC中 設(shè)置

圖18電 機快速停止功能畫面中操作

圖19電 機快速停止復(fù)位

注： 在就地模式Localsetting=2和Localsetting=4中,， 如果也希望實現(xiàn)面板的快速停止功能，則需要將輸出參數(shù)R_StpAct = 1（快 速停止激活）連接到實際的I/O中,， 以便通過硬件實現(xiàn)快速停止功能,。

5 MotL塊的擴展功能

5.1控制脈沖輸出電機

MotL功 能塊提供兩種類型的輸出控制命令：單點高低電平型控制命令（Start） 和雙點脈沖型控制命令（P_Start和P_Stop）。 實際使用過程中根據(jù)具體應(yīng)用情況選擇不同的輸出命令,。脈沖輸出控制時,，脈沖的寬度可以通過PulseWidth來 設(shè)置，如圖20所 示,。

圖20脈 沖輸出

注： 其中P_Stop輸 出脈沖為反脈沖,，即停止命令輸出時，P_Stop將 輸出低電平脈沖信號（P_Stop=0）,， 無信號輸出時P_Stop保 持高電平信號（P_Stop=1）,。

5.2電機塊的仿真操作

仿 真功能為APL功 能塊提供的標準功能，用于系統(tǒng)調(diào)試時在反饋信號等現(xiàn)場條件不具備的情況下正常輸出控制命令,。如 圖6,， 可以在面板上點擊參數(shù)按鈕，切換到如圖21畫 面,，然后打開仿真功能,，即可進行仿真操作。

圖21打 開仿真

注： 打開仿真功能需要當(dāng)前登錄的用戶具有1100號 權(quán)限（Highest process controlling）

5.3 MotL塊的輔助值及附加 模擬量顯示功能

5.3.1附加輔助值顯示

附 加輔助值顯示功能用于在電機面板的標準視圖中額外顯示最多兩個輔助變量,，例 如,，可以指示電機電流或線圈溫度等,。為此，需要將要顯示的變量與輸入?yún)?shù)UserAna1或UserAna2互 連,。在CFC中 的塊的對象屬性（I/O > 標 識符）中,，可指定要在面板的標準視圖中為這些參數(shù)顯示的文本（標識符列），如圖22,。 只有連接該變量后,，面板才會額外顯示兩個附加輔助值，否則為隱藏狀態(tài),。顯 示輔助變量的單位可以通過管腳UA1unit和UA2unit來 指定,，如圖24 ， 具體代碼與變量的對應(yīng)關(guān)系請參見在線幫助文檔,。

圖22附 加輔助值名稱

圖23面 板中顯示附加輔助值

圖24單 位代碼修改

注： 輔助變量管腳UserAna1和UserAna2默 認為隱藏狀態(tài),，使用時需要將其顯示出來。此外該功能僅僅提供兩個輔助變量的面板顯示功能,，不支持報警功能,。

5.3.2附加模擬值的限值 監(jiān)視

如 果除對附加變量進行顯示外，還需提供限幅報警的功能,，則需要借助額外的AV功 能塊來實現(xiàn),。如圖25， 從APL庫 的Monitor組 中加入AV功 能塊,，AV功 能塊的AV輸 入連接所需監(jiān)視的變量,，AV塊 的AV_Tech輸 出管腳和電機塊的AV連 接，AV塊 的AV_Out連 接到電機塊的UserAna1,。 則此時MotL功 能塊的面板上會出現(xiàn)如圖26的 按鈕,，點擊后彈出限值界面，即可對AV變 量進行限幅設(shè)置,。

圖25 CFC中 連接AV

圖26 AV面 板

注：AV變 量的報警文本信息需要通過AV功 能塊來組態(tài),。

5.4 MotL塊的幾個時間參數(shù)

為 了更好的對電機進行實時的監(jiān)控和保護，MotL塊 增加了如下幾個時間參數(shù),。

q      MonTiStatic=3用 于設(shè)置電機啟動后的靜態(tài)監(jiān)控時間,，例如，電機運行中如果丟失了運行信號超過3秒,， 則報警并輸出停止命令,。（該時間必須小于等于動態(tài)監(jiān)控時間）

q      MonTiDynamic=10用 于設(shè)置電機啟動時的動態(tài)監(jiān)控時間，例如,，點擊電機運行后如果10秒 內(nèi)沒有運行反饋,，則報警并輸出停止命令。

q      IdleTime=5用 于設(shè)置電機閑置等待時間，例如,，電機如果出現(xiàn)需要重新啟動或者是正反轉(zhuǎn)切換時,，在上一啟動命令輸出后，需要等待5秒 后才能再次操作,。

q      WarnTiMan=3用 于設(shè)置電機手動模式下啟動前的警告時間,，例如，電機點擊啟動按鈕后需要等待3秒 才輸出啟動信號,。

q      WarnTiAut=3用 于設(shè)置電機自動模式下啟動前的警告時間,，例如，電機啟動命令來后需要等待3秒 才輸出啟動信號,。

圖27幾 個時間參數(shù)的含義

圖28面 板上的時間參數(shù)