PCS7 高级过程库(APL)简介

实际应用中，典型控制回路的构成及数据流如下图所示：

图3 典型控制回路

方式1：使用模板

APL库提供了预先定义的常见控制回路模板，例如模拟量监视、电机、阀门、PID、串级等。模板基于过程标签类型创建，可以直接复制使用，当然也可以直接使用IEA工具批量创建过程标签。APL库可以通过“文件→打开→库“打开。如下图所示：

图4 APL模板

方式2：自行调用APL功能块

直接在CFC编辑器中调用APL库功能块来搭建自己的控制回路。如下图所示：

图5 直接创建控制回路

下面介绍具体的功能块。

2.2 通道块

借助于APL库的通道块可以很方便的实现模块的诊断、量程转换、小信号切除、模拟值生命周期监视、使用替代值或最后有效值等功能。APL库的通道块主要分为：标准通道块（Pcs7xxxx）和FF/PA（Fbxxxx）通道块。

标准通道块只用于处理 S7-300/400 SM 模块的信号，而且必须是PCS 7支持的模块，具体信息可在《SIMATIC 过程控制系统 PCS 7 已发布的模块》中找到。

如下图所示，是标准通道块Pcs7AnIn的典型应用。只需连接PV_In管脚就大功告成。

图6 标准通道块

绿色连线的管脚，包含了来自模块诊断块的很多信息。例如：Mode管脚，那是既包含了信号质量状态同时还标识了信号类型。

Mode的结构

举个简单的例子Mode= 16#80010203时的含义为：值状态“有效值”且已执行重启，测量类型为电流信号，测量范围为 4 mA 至 20mA。

其实这就是为什么在使用PCS 7通道驱动块的时候要求硬件模块必须是PCS 7支持的模块的原因。对于PCS 7不支持的硬件模块是无法自动生成模块诊断块MOD，同样Mode值也就无法进行关联。那此时通道块也就无法从Mode管脚获取到信号的质量状态和测量类型及范围。对于PCS 7不支持的模块通过手动修改Mode值的方式也可以实现量程转换的功能。详细的介绍请参考西门子1847工业学习平台上的 《APL应用技巧大全》。

当然，后来的版本中还会涉及DataXchg1或Feature.Bit27的设置，这个在《APL应用技巧大全》视频中也有专门的讲解，在此不再赘述。

FF/PA通道块专门为 PA和 PROFIBUS 3.0（Class A 和 Class B）或者FF现场设备而生。这种通道块的用法与标准通道块的用法基本类似，以FbkAnIn为例，主要区别是现场设备的通道块的PV管脚为不需转换的实数类型。绿颜色管脚和PV_ST（信号质量状态）这些也都是自动生成的无需手动互连。

图7 FF/PA通道块

2.3 工艺块

对于监视块（模拟量、数字量）、控制器块（PID系列）、定量给料块、电机和阀块等均可归类为工艺块。APL库工艺块的功能强大、适用性强。

对于初学者，APL模板无疑是最快捷创建标准控制回路的方法。以电机为例，APL库提供多种电机的模板，常用的MotL电机模板，如下图所示：

图8 APL电机模板

如果只是简单的应用，其实我们只需要复制模板后连接运行信号和控制命令就完成了下位机程序组态。执行CFC和OS编译后，在上位机上就会自动创建了对应的块图标和面板。把对应的块图标放置到流程图中对应的位置，就这么简单的完成了上下位的组态。如果电机还涉及到启动允许、连锁保护，模板中也提供了三种连锁，并且扩展到了Interlock功能块。借助于Interlock功能块还能在电机面板中查看连锁状态、跳转到连锁面板旁通连锁信号。

图9 电机面板和连锁

谈到电机肯定会涉及到模式切换：就地、远程。远程/就地模式的切换及就地启动方式，各现场因实际电气控制回路设计不同，需求也可能不尽相同。例如有的现场远程/就地切换通过现场转换开关实现，就地启停不经过PLC，而别的现场同样切换方式下可能就地启停命令经PLC发出。还有的现场远程/就地模式切换在DCS侧面板中实现，现场没有转换开关。MotL充分考虑了这种需求，通过LocalSetting设置为不同的值可以满足不同的应用场合。如下表所示：

比如最常见的远程就地通过现场转换开关，就地启停不经过DCS时就可以设置为LocalSetting=2实现该功能。此时MotL在就地模式时会自动跟随FbkRun运行信号的变化而变化。

图10 LocalSetting=2时就地/远程切换及控制方式

电机面板不止提供简单的启停和连锁控制，还可以在参数面板设置监视时间、仿真模式、维护发布等，另外预览值视图可以查看当前模式和状态、监视时间、哪些操作可以启用、关键参数的输入和输出值等功能。

图11 参数视图和预览视图

2.4 附加控制块

除前面两个系列的功能块外，APL还包含：数字逻辑块（逻辑与、或、非，双稳态触发器、数字量选择等）；模拟逻辑块（模拟值比较、模拟量选择、信号斜坡等）；数学块（多值计算、微积分、平均值、滤波、非线性转换、流量校正等）；互锁块（带图标和面板的逻辑块，含报警首出及辅助值功能）；消息块、计数器及计时块、通讯块等附加控制块。

以电机模板为例，工艺块搭配互锁块不仅可以实现连锁功能，还可以实现连锁旁通、连锁首出、辅助值功能等。

CFC中Intlk02的输出Out和电机块Intlock管脚互连，Intlk02的In01和In02连接连锁信号（比如模拟量监视块的PV_AH_Act）。可为In01和In02指定上位机上显示的文本即文本0和文本1的文本。若需要显示连锁信号相关的模拟值也可以连接AV管脚，并设置AV的标识符用于上位机显示。

图12 连锁块下位机程序组态

对于OS侧，则只需执行OS编译，互锁块可不创建块图表，通过工艺块面板中的互锁按钮跳转即可。在互锁面板中可详细看到各连锁是否正常，对于异常信号可进行旁路操作。而且可从互锁面板跳转回工艺块或连锁管脚所互连块的面板。

图13 连锁块上位机面板

APL库的丰富功能不胜枚举，本文仅就编程过程中比较大众的问题进行了简单介绍，更多内容，敬请访问西门子工业支持中心平台《APL应用技巧大全》视频。

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