2PCS 7 V71 SP1 中APL库电机功能块MotL使用入门.docx
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2PCS7V71SP1中APL库电机功能块MotL使用入门
PCS7V7.1SP1中APL库电机功能块MotL使用入门
1APL库介绍
PCS 7V7.1SP1为西门子最新一代DCS控制平台，为满足不同行业、不同用户的控制要求，其提供了丰富的控制功能库。
功能库有PCS7APLibraryV71、PCS7BasisLibraryV71和PCS7 LibraryV71。
PCS7APLibrary（本文将缩写为APL）为高级过程库（非先进过程控制），为V7.1以上版本所提供的全新功能库，其在原有基本控制算法的基础上，增加了许多新的特性，例如，功能块特性参数（Feature）定制，远程/就地模式控制，面板关联，互锁控制，辅助值显示等，可以满足不同行业、不同习惯用户的各种不同应用需求。
而且高级过程控制库带有全新V7.1显示风格的图标和面板，显示界面更加丰富，操作方式更加贴近人体工程学的要求。
图1库图
关于APL库的更多信息请参考开始菜单→ SIMATIC → Documentation →English下的“PCS7–ManualforadvancedprocesslibraryV7.1”文档和相关在线帮助。
其中为满足不同用户、不同行业的控制习惯要求，APL库加入的特性参数（Feature）定制功能，请参考上述手册中的1.5章节。
此文主要将主要介绍APL中的MotL电机块的使用。
附加信息：
PCS7V7.1SP1同时提供的另外两个功能库中，PCS7BasisLibrary为基本库，提供PCS7所需的所有诊断功能块，如CPU_RT，SUBNET，OB_BEGIN等系统块。
由系统在编译过程中自动调用，不能在用户程序中人为调用。
PCS7Library则相当于以前版本的PCS7StandardLib库，包括了原有功能库中除BasisLibrary块之外的其他所有功能块，为兼容原有版本而保留。
2MotL块基本特性介绍
PCS7V7.1SP1中，APL库MotL功能块主要用于控制单向启停电机，可以实现电机的手动控制、自动控制、就地控制等；控制命令可以为单点的高低电平启停也可以为双点的脉冲控制启停；电机启动或运行过程中可以实行安全的连锁保护控制等。
其中MotL块的4种操作模式：
就地模式、自动模式、手动模式、停止服务模式介绍如下。
❑ 就地模式：
此操作模式下，电机可通过位于“就地”的控制箱进行就地启停控制。
❑ 自动模式：
此操作模式下，电机由程序功能块的输出来自动控制。
❑ 手动模式：
此操作模式下，电机由操作员通过上位机面板手动控制。
❑ 停止运行：
“停止运行”操作模式适用于所有带操作模式切换的功能块。
该操作模式适用于维护和维修阶段（例如，更换设备）。
进入此模式后，功能块将被禁用，上位机面板、程序自动控制命令等都不能控制电机。
此外现场的故障信号也不会生成任何报警消息。
在此操作模式下，电机和阀的所有输出均设置到安全位置。
（电机的安全位置始终是电机停止）
以下是4种模式之间的切换关系，从图中看出除停止运行模式外，其他各种模式之间可以进行相互的切换。
“停止运行 “模式只能从“手动” 模式下向其进行过渡。
图2操作模式的切换
下文将通过具体的章节详细介绍上述各功能的应用。
3 MotL块的基本使用
3.1MotL块调用及基本管脚介绍
MotL功能块编号为FB1850，通过CFC进行调用，安装在循环中断OB中（OB30~OB38）中。
如图，在PCS7APLibraryV71/Drivers 里找到MotL然后拖入相应CFC中即可。
图3 调用MotL
功能块基本管脚如下图，更详细的内容可以参见在线帮助。
其中FbkRun管脚连接的是现场电机启动反馈信号，Start连接的是单点高低电平型电机启动输出信号，该两管脚为最基本的信号输入和输出管脚。
图4 MotL电机块管脚
3.2如何通过操作员面板启/停电机
在CFC中调用该功能块后，对相应的基本管脚进行连接即可完成电机的基本控制功能。
MotL中与基本控制功能相关的管脚有：
管脚
功能
信号类型
FbkRun
电机启动反馈信号
输入
Start
单点高低电平型电机启停输出控制信号
输出
表1 操作员界面启/停电机相关的管脚
注：
如果希望使用双点脉冲输出型控制信号，请参考下述5.1章节的内容。
图5操作员面板启/停电机的CFC连接
OS在线后点击电机图标，打开如图6的电机操作面板。
点击“停止”右边的按钮可以弹出命令条，然后可以启动/停止电机。
图6操作员界面手动操作启停点击
3.3如何通过就地模式启/停电机
当需要通过就地操作箱相应的就地按钮来启停电机时，就需要用到MotL功能块的就地模式控制。
MotL功能块中与就地控制相关的管脚有：
管脚
功能
默认值
信号类型
FbkRun
电机启动反馈信号
0
输入
LocalLi
切换就地模式信号
0
输入
StartLocal
就地启动信号
0
输入
StopLocal
就地停止信号
0
输入
LocalSetting
就地模式控制策略参数
0
输入
Start
电机启动输出信号
0
输出
LocalAct
就地模式激活信号
0
输出
表2就地启/停电机相关的管脚
上述管脚中最重要的一个管脚为Localsetting，通过设置参数LocalSetting为0，1，2，3，4不同的数值，可以对电机进行不同的就地控制策略。
LocalSetting=0 关闭就地模式。
LocalSetting=1 通过就地模式切换信号（连接至LocalLi输入管脚）实现就地模式的切换。
就地模式下的启停命令（连接至StartLocal和StopLocal管脚）通过MotL块的控制命令（Start管脚）输出到现场MCC柜完成就地控制。
LocalSetting=2 通过就地模式切换信号（连接至LocalLi输入管脚）实现就地模式的切换。
就地模式下的启停命令不需要连接至StartLocal和StopLocal管脚，而是直接控制MCC柜完成就地控制。
MotL 功能块根据反馈信号FbkRun进行电机现场运行状态的跟踪。
LocalSetting=3 现场不提供就地模式切换信号，而是通过上位机面板实现就地模式的切换。
就地模式下的启停命令（连接至StartLocal和StopLocal管脚）通过MotL块的控制命令（Start管脚）输出到现场MCC柜完成就地控制。
LocalSetting=4 现场不提供就地模式切换信号，而是通过上位机面板实现就地模式的切换。
就地模式下的启停命令不需要连接至StartLocal和StopLocal管脚，直接输出到MCC柜完成就地控制。
MotL 功能块根据反馈信号FbkRun进行电机现场运行状态的跟踪。
LocalSetting
Local模式由就地信号切换
Local模式由DCS切换（面板）
控制信号经DCS输出
1
3
控制信号就地输出
2
4
表3 LocalSetting设置
注：
LocalSetting管脚默认是不可见的。
此外，模式切换时，只能从手动和自动操作模式切换到就地模式。
3.3.1就地模式Localsetting=1
就地模式LocalSetting=1 ，控制信号（远程/就地模式切换信号Remote，就地启停信号Off/On）来自现场，经过通道块连接到MotL的相应参数上。
电机块经过通道块将启动信号传递到控制电机启停的控制室（MCC）。
电机的运行反馈通过连接参数FbkRun从控制室传送到电机块。
在这种就地模式下，DCS面板不能操作，也不能切换到其他模式。
图7就地模式 LocalSetting=1
3.3.2 就地模式LocalSetting=2
就地模式LocalSetting=2下，就地开关直接和MCC相连接直接启停电机。
就地模式切换信号连接到LocalLi管脚，此时DCS中的MotL块将基于FbkRun反馈来校正并跟踪现场电机状态。
输入信号StartLocal和StopLocal的控制在这种情况下不起作用。
在这种就地模式下，DCS面板不能操作，也不能切换到其他模式。
图8就地模式 LocalSetting=2
注：
可以借助输出参数LocalAct的硬接线连接到控制室，以确保MCC中只有在就地模式下才能从就地启停电机。
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换通过面板上执行，现场无就地切换信号。
图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换通过面板上执行，现场无就地切换信号。
图10就地模式 LocalSetting=4
3.4如何通过程序互连自动启/停电机
对于电机的启停可以通过程序来进行自动控制。
MotL功能块中与程序控制相关的管脚有：
管脚
功能
默认值
信号类型
FbkRun
电机启动反馈信号
0
输入
ModLiOp
程序切换/操作员面板切换电机的控制模式
ModLiOp=0：
操作员通过面板切换控制模式
ModLiOp=1：
程序通过AutModLi切换控制模式
0
输入
AutModLi
通过程序切换到自动模式，在ModLiOp=1时有效
0
输入
StartAut
自动启动信号
0
输入
StopAut
自动停止信号
0
输入
Start
电机启动输出信号
0
输出
表4程序启/停电机相关的管脚
实现程序模式下的自动控制，有如下两种方式：
1．通过操作员面板的模式按钮将电机功能块切换至自动模式（ModLiOp=0），程序中连接StartAut和StopAut实现自动模式下的启停命令；
2．通过程序连接ModLiOp和AutModLi，并分别设置ModLiOp=1（程序控制模式的切换）和AutModLi=1（进入自动模式）后，即可通过StartAut和StopAut实现自动模式下的启停命令。
此时，面板上的模式切换按钮和电机启停按钮为灰色不可操作。
图11 CFC中通过程序互连启/停电机
图12通过程序互连启/停电机的面板
附加信息：
APL允许设置功能块在自动模式下的启动命令形式为单点高低电平型启动命令（仅StartAut控制命令有效，高电平为启动命令，低电平为停止命令）或双点脉冲型启动命令（StartAut为启动命令、StopAut为停止命令），该特性可以通过Feature管脚bit4位定制。
详细情况请参考APL手册中1.5章节内容。
4MotL块的保护控制功能
4.1 MotL块的连锁保护功能
一些复杂的电机控制回路需要使用到连锁保护控制的功能，MotL功能块提供了最多三种类型的连锁，对应的管脚分别为Intlock、Protect和Permit，如图13。
图13连锁功能
4.1.1启动使能（许可Permit ）
电机处于停止位置并准备启动时，如果启动条件允许（即输入Permit = 1），则允许启动电机；如果启动条件不允许（输入Permit = 0）则不能启动电机，此时如图13中“停止”右边的按钮为灰色。
该激活使能条件只针对电机处于停止位置时有效，即只在启动电机时进行连锁，如果电机已经启动起来，则不再校验该使能信号。
（即电机启动后，即使条件不允许，电机也不会停止）。
4.1.2不带复位的互锁（互锁 Intlock）
该类互锁条件用于连锁停止电机。
当互锁条件来时（输入Intlock = 0），电机将进入安全位置（电机停止）。
互锁条件消失后（输入Intlock = 1），如果电机处于自动或就地模式，而且启动信号存在（如StartAut=1），则电机将再次启动。
在手动模式下可再次操作面板启动电机。
该互锁和上述的许可条件最大的区别是，该条件不仅仅针对电机停止状态有效，在电机运行情况下也同样有效。
4.1.3带复位的互锁（保护Protect）
该类互锁条件用于连锁停止电机。
当互锁条件来时（输入Protect = 0），电机将进入安全位置（电机停止）。
互锁条件消失后（输入Protect = 1），操作员需要通过点击面板中的复位按钮（仅在自动模式下）复位故障后，电机方可再次启动。
图14就地模式下禁用互锁功能
注：
上述的三种互锁信号有效情况下为1，连锁时为0，此外该功能通常会结合APL库下Interlock功能块一起使用（Interlck组下的Intlk02、Intlk04，Intlk08和Intlk16）。
关于Interlock功能块的使用，详见APL库的在线帮助。
此外，如果在就地模式和仿真模式下不希望使用该互锁功能，则可以通过输入参数BypProt = 1旁路互锁功能。
4.2MotL的脱扣保护功能及快速停止功能
4.2.1脱扣功能（Trip）
用于电机过热保护停止电机（Trip = 0）。
如果电机由于脱扣功能停止运行，则OS上会生成一条消息（过程控制消息），并在面板中使用“脱扣”（Trip） 文本加以指示。
如果电机此时处于自动模式下，则必须使用“复位”（Reset） 按钮（或通过可互连输入参数RstLi = 1）复位脱扣。
手动模式下可不必复位。
此外，同互锁功能，在就地模式和仿真状态下可通过参数BypProt = 1屏蔽该功能。
图15脱扣功能
图16脱扣消息
4.2.2电机快速停止功能（RapidStop）
在所有操作模式（手动、自动和就地模式）和操作状态（如强制状态）中，快速停止具有最高优先级。
该功能默认情况下为关闭状态，需要通过功能块的特性参数Feature位来设置（Feature管脚默认是隐藏的）。
双击Feature位将Bit14设置为1（如图17）则使能快速停止功能（画面可操作，如图18），使用RapidStp = 1输入参数发出进入快速停止状态的命令，也可以通过单击面板中的“快速停止”（RapidStop） 按钮来停止电机。
快速停止后的电机如果需要重新启动，则必须手动通过复位按钮复位后方可再次启动。
图17电机快速停止功能CFC中设置
图18电机快速停止功能画面中操作
图19电机快速停止复位
注：
在就地模式Localsetting=2和Localsetting=4中，如果也希望实现面板的快速停止功能，则需要将输出参数R_StpAct = 1（快速停止激活）连接到实际的I/O中，以便通过硬件实现快速停止功能。
5MotL块的扩展功能
5.1控制脉冲输出电机
MotL功能块提供两种类型的输出控制命令：
单点高低电平型控制命令（Start）和双点脉冲型控制命令（P_Start和P_Stop）。
实际使用过程中根据具体应用情况选择不同的输出命令。
脉冲输出控制时，脉冲的宽度可以通过PulseWidth来设置，如图20所示。
图20脉冲输出
注：
其中P_Stop输出脉冲为反脉冲，即停止命令输出时，P_Stop将输出低电平脉冲信号（P_Stop=0），无信号输出时P_Stop保持高电平信号（P_Stop=1）。
5.2电机块的仿真操作
仿真功能为APL功能块提供的标准功能，用于系统调试时在反馈信号等现场条件不具备的情况下正常输出控制命令。
如图6，可以在面板上点击参数按钮，切换到如图21画面，然后打开仿真功能，即可进行仿真操作。
图21打开仿真
注：
打开仿真功能需要当前登录的用户具有1100号权限（Highestprocesscontrolling）
5.3MotL块的辅助值及附加模拟量显示功能
5.3.1附加辅助值显示
附加辅助值显示功能用于在电机面板的标准视图中额外显示最多两个辅助变量，例如，可以指示电机电流或线圈温度等。
为此，需要将要显示的变量与输入参数UserAna1或UserAna2互连。
在CFC中的块的对象属性（I/O> 标识符）中，可指定要在面板的标准视图中为这些参数显示的文本（标识符列），如图22。
只有连接该变量后，面板才会额外显示两个附加辅助值，否则为隐藏状态。
显示辅助变量的单位可以通过管脚UA1unit和UA2unit来指定，如图24 ，具体代码与变量的对应关系请参见在线帮助文档。
图22附加辅助值名称
图23面板中显示附加辅助值
图24单位代码修改
注：
辅助变量管脚UserAna1和UserAna2默认为隐藏状态，使用时需要将其显示出来。
此外该功能仅仅提供两个辅助变量的面板显示功能，不支持报警功能。
5.3.2附加模拟值的限值监视
如果除对附加变量进行显示外，还需提供限幅报警的功能，则需要借助额外的AV功能块来实现。
如图25，从APL库的Monitor组中加入AV功能块，AV功能块的AV输入连接所需监视的变量，AV块的AV_Tech输出管脚和电机块的AV连接，AV块的AV_Out连接到电机块的UserAna1。
则此时MotL功能块的面板上会出现如图26的按钮，点击后弹出限值界面，即可对AV变量进行限幅设置。
图25 CFC中连接AV
图26 AV面板
注：
AV变量的报警文本信息需要通过AV功能块来组态。
5.4 MotL块的几个时间参数
为了更好的对电机进行实时的监控和保护，MotL块增加了如下几个时间参数。
❑ MonTiStatic=3用于设置电机启动后的静态监控时间，例如，电机运行中如果丢失了运行信号超过3秒，则报警并输出停止命令。
（该时间必须小于等于动态监控时间）
❑ MonTiDynamic=10用于设置电机启动时的动态监控时间，例如，点击电机运行后如果10秒内没有运行反馈，则报警并输出停止命令。
❑ IdleTime=5用于设置电机闲置等待时间，例如，电机如果出现需要重新启动或者是正反转切换时，在上一启动命令输出后，需要等待5秒后才能再次操作。
❑ WarnTiMan=3用于设置电机手动模式下启动前的警告时间，例如，电机点击启动按钮后需要等待3秒才输出启动信号。
❑ WarnTiAut=3用于设置电机自动模式下启动前的警告时间，例如，电机启动命令来后需要等待3秒才输出启动信号。
图27几个时间参数的含义
图28面板上的时间参数
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