PCS 7 V71 SP1 APL库阀门功能块VlvL使用入门.docx
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PCS7V71SP1APL库阀门功能块VlvL使用入门
PCS7V7.1SP1APL库阀门功能块VlvL使用入门
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1.APL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VlvL阀块的使用。
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。
2.VlvL块基本特性介绍
PCS7V7.1SP1中，APL库VlvL功能块主要用于控制两位（打开/关闭）阀门，可以实现阀的手动控制、自动控制、就地控制等；控制命令可以为单点的高低电平开关也可以为双点的脉冲控制开关；阀门的打开或关闭过程中可以实行安全的连锁保护控制等。
其中VlvL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，阀可通过位于“就地”的控制箱进行就地开关控制。
❑ 自动模式：
此操作模式下，阀由程序功能块的输出来自动控制。
❑ 手动模式：
此操作模式下，阀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。
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。
2.1阀门安全位置
阀门的安全位置为阀门处于失电状态时的位置，例如不同的应用场合用到的常开阀“NO”或常关阀“NC”中的开或关的位置即为此处所谈到的安全位置。
不同安全位置的阀门，其控制命令不一样。
例如，常开阀“NO”其关的命令应为带电的1的命令，而常关阀“NC”其开的命令为带电的1的命令。
在APL库中VlvL功能块可以通过阀门功能块的如下管脚来设置该位置从而实现不同的输出命令。
✓ SafePos=0，阀门安全位置为关闭状态，断电时阀处于关闭状态（即“NC”阀）；例如：
打开阀门信号，Ctrl=1，阀得电打开；关闭阀门信号， Ctrl=0，阀断电关闭。
✓ SafePos=1，阀门安全位置为打开状态，断电时阀处于打开状态（即“NO”阀）。
例如：
打开阀门信号，Ctrl=0，阀断电打开；关闭阀门信号， Ctrl=1 ，阀得电关闭
注：
编写程序时对于阀门安全位置，在程序中只需设置SafePos，并不需要进行特别处理。
VlvL功能块面板中可以显示阀安全位置的设置：
图3安全位置为0
图4安全位置为1
3. VlvL块的基本使用
3.1 功能块调用
VlvL块在库里编号为FB1899，通过CFC进行调用，安装在循环中断OB（OB30-OB38）中。
如图5，在PCS7APLibraryV71/Drivers 里找到VlvL然后拖入相应的CFC中即可。
图5调用VlvL
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FbkOpen管脚连接现场阀门打开反馈信号，FbkClose管脚连接现场阀门关闭反馈信号，Ctrl连接的是单点高低电平型阀门输出信号，此三管脚为最基本的信号输入和输出管脚。
图6VlvL阀块管脚
3.2 如何通过操作员面板打开/关闭阀门
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阀门的基本控制功能。
VlvL中与基本控制功能相关的管脚有：
使用的管脚
功能
信号类型
FbkOpen
阀门开反馈信号
输入
FbkClose
阀门关反馈信号
输入
Ctrl
阀门输出信号
输出
表1 操作员手动打开/关闭阀门相关的管脚
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7操作员面板打开/关闭阀门的CFC连接
OS在线后点击阀门图标，打开如图8的阀操作面板。
点击“关闭”右边的按钮可以弹出命令条，然后可以打开/关闭阀。
图8操作员界面手动打开/关闭阀门
3.3 如何通过就地模式打开/关闭阀门
当需要通过就地操作箱相应的就地按钮来打开/关闭阀门时，就需要用到VlvL功能块的就地模式控制。
VlvL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
FbkOpen
阀门开反馈信号
0
输入
FbkClose
阀门关反馈信号
0
输入
LocalLi
切换就地模式信号
0
输入
OpenLocal
就地打开阀门信号
0
输入
CloseLocal
就地关闭阀门信号
0
输入
LocalSetting
就地模式控制策略参数
0
输入
Ctrl
阀门打开/关闭输出信号
0
输出
LocalAct
就地模式激活信号
0
输出
表2 就地打开/关闭阀门相关的管脚
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，可以对阀门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OpenLocal和CloseLocal管脚）通过VlvL块的控制命令（Ctrl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OpenLocal和CloseLocal管脚，而是直接控制MCC柜完成就地控制。
VlvL 功能块根据反馈信号FbkOpen和FbkClose进行阀门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OpenLocal和CloseLocal管脚，直接输出到MCC柜完成就地控制。
VlvL 功能块根据反馈信号FbkOpen和FbkClose进行阀门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1 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。
更多关于就地模式操作的详细内容可以参考文档上述中APL手册或“PCS7V7.1SP1 中APL库电机功能块MotL使用入门”中章节3.3的内容：
3.4如何通过程序互连自动打开/关闭阀门
阀门的打开/关闭动作还可以通过程序来进行自动控制。
VlvL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
FbkOpen
阀门开反馈信号
0
输入
FbkClose
阀门关反馈信号
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
OpenAut
自动打开阀门信号
0
输入
CloseAut
自动关闭阀门信号
0
输入
Ctrl
阀门打开/关闭输出信号
0
输出
表2程序启/停阀门相关的管脚
实现程序模式下的自动控制，有如下两种实现方式：
1．通过操作员面板的模式按钮将阀门功能块切换至自动模式（ModLiOp=0），程序中连接OpenAut和CloseAut实现自动模式下的开关命令；
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，再通过OpenAut和CloseAut实现自动模式下的开关命令。
此时，面板上的模式切换按钮和阀门开关按钮为灰色不可操作，如下图10所示。
图9 CFC中通过程序互连打开/关闭阀门
图10通过程序互连打开/关闭阀门的面板
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OpenAut控制命令有效，高电平为打开命令，低电平为关闭命令）或双点脉冲型开/关命令（OpenAut为开阀命令、CloseAut为关阀命令），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。
4.VlvL块的连锁保护控制功能
一些复杂的阀门控制回路需要使用到连锁保护控制的功能，VlvL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11所示。
图11连锁功能
4.1启动使能（许可Permit ）
阀门处于安全位置并准备离开安全位置时（动作时），如果条件允许（即输入Permit = 1），则允许阀门动作；如果条件不允许（输入Permit = 0）则不能动作阀门，此时如图11中“关闭”右边的按钮为灰色。
该激活使能条件只针对阀门处于安全位置时有效，即只在阀门离开安全位置时进行连锁，如果阀门已经离开安全位置，则不再校验该使能信号。
（即使条件不允许，阀门也不会复位到安全位置）。
4.2不带复位的互锁（互锁 Intlock）
该类互锁条件用于连锁阀门到安全位置。
当互锁条件来时（输入Intlock = 0），阀门将进入安全位置（SafePos设置）。
互锁条件消失后（输入Intlock = 1），如果阀门处于自动或就地模式，而且动作信号存在（如OpenAut=1），则阀门将再次动作。
在手动模式下可再次操作面板动作阀门。
该互锁和上述的许可条件最大的区别是，该条件不仅仅针对阀门处于安全位置有效，在阀门动作后也同样有效。
4.3带复位的互锁（保护Protect）
该类互锁条件用于连锁阀门到安全位置。
当互锁条件来时（输入Protect = 0），阀门将进入安全位置（SafePos设置）。
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，阀门方可再次动作。
图12仿真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，参考上图12所示。
5.VlvL块的扩展功能
5.1 控制脉冲打开/关闭阀门
VlvL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（Ctrl）和双点脉冲型控制命令（P_Open和P_Close）。
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13所示。
图13脉冲输出
5.2 阀门块的仿真操作
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。
可以在面板上点击参数按钮，切换到如图14画面，然后打开仿真功能，即可进行仿真操作。
图14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）
5.3VlvL块的辅助值功能
附加辅助值显示用于在VlvL阀面板的标准视图中额外显示最多两个辅助值。
例如，显示阀门所在管道的压力及流量等。
为此，应将要显示的值与输入参数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15。
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17，具体代码与变量的对应关系请参见在线帮助文档。
图15附加辅助值名称
图16面板中显示附加辅助值
图17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。
5.4 VlvL块的几个时间参数
为了更好的对阀门进行实时的监控和保护，VlvL块增加了如下几个时间参数。
❑ MonTiStatic=3用于设置阀门打开/关闭时的静态监控时间，例如，阀门在打开/关闭状态时，如果打开/关闭反馈信号丢失超过3秒，则报警。
（该时间必须小于等于动态监控时间）
❑ MonTiDynamic=10用于设置阀门打开/关闭时的动态监控时间，例如，点击阀门打开/关闭后如果10秒内没有阀门开/关反馈。
❑ WarnTiMan=5用于设置阀门手动模式下启动前的警告时间，例如，阀门点击开/关按钮后需要等待5秒才输出开/关信号。
❑ WarnTiAut=5用于设置阀门自动模式下启动前的警告时间，例如，阀门开/关命令来后需要等待5秒才输出开/关信号。
图18几个时间参数的含义
图19面板上的时间参数
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