APL - Advanced Process Library即高級過程控制功能庫，始于PCS 7 V7.1，是一套AS功能庫與OS操作對象的集合。APL庫可以替代PCS 7標(biāo)準(zhǔn)庫的全部功能，相較于標(biāo)準(zhǔn)庫，APL庫在功能上進(jìn)行了擴(kuò)展，在性能上也進(jìn)行了優(yōu)化。基于APL庫，工程師可以方便地對項(xiàng)目進(jìn)行自下而上的AS程序設(shè)計(jì)和OS畫面的組態(tài)。
APL庫設(shè)計(jì)規(guī)范、功能強(qiáng)大，適用于各種應(yīng)用場合。穩(wěn)定的性能在眾多項(xiàng)目中也得到了充分的認(rèn)證。今天為大家分享一些APL庫的基本信息。
圖1
APL庫初接觸
下圖為PCS 7 V9.1 SP1 版本中APL庫提供的所有功能塊，細(xì)分可以達(dá)19個(gè)小類別。
圖2 APL庫概覽
實(shí)際項(xiàng)目中，典型的控制回路通常由三部分構(gòu)成即通道塊、工藝塊(如電機(jī)和閥塊、給料塊、控制塊)和附加功能塊（如邏輯塊、轉(zhuǎn)換塊等）。接下來結(jié)合APL庫的兩種常用編程方式（使用模板和自行調(diào)用功能塊搭建回路）來舉例說明這些功能塊的典型應(yīng)用。
2.1 編程方式介紹
實(shí)際應(yīng)用中，典型控制回路的構(gòu)成及數(shù)據(jù)流如下圖所示：
圖3 典型控制回路
方式1：使用模板
APL庫提供了預(yù)先定義的常見控制回路模板，例如模擬量監(jiān)視、電機(jī)、閥門、PID、串級等。模板基于過程標(biāo)簽類型創(chuàng)建，可以直接復(fù)制使用，當(dāng)然也可以直接使用IEA工具批量創(chuàng)建過程標(biāo)簽。APL庫可以通過“文件→打開→庫“打開。如下圖所示：
圖4 APL模板
方式2：自行調(diào)用APL功能塊
直接在CFC編輯器中調(diào)用APL庫功能塊來搭建自己的控制回路。如下圖所示：
圖5 直接創(chuàng)建控制回路
下面介紹具體的功能塊。
2.2 通道塊
借助于APL庫的通道塊可以很方便的實(shí)現(xiàn)模塊的診斷、量程轉(zhuǎn)換、小信號切除、模擬值生命周期監(jiān)視、使用替代值或最后有效值等功能。APL庫的通道塊主要分為：標(biāo)準(zhǔn)通道塊（Pcs7xxxx）和FF/PA（Fbxxxx）通道塊。
標(biāo)準(zhǔn)通道塊只用于處理 S7-300/400 SM 模塊的信號，而且必須是PCS 7支持的模塊，具體信息可在《SIMATIC 過程控制系統(tǒng) PCS 7 已發(fā)布的模塊》中找到。
如下圖所示，是標(biāo)準(zhǔn)通道塊Pcs7AnIn的典型應(yīng)用。只需連接PV_In管腳就大功告成。
圖6 標(biāo)準(zhǔn)通道塊
綠色連線的管腳，包含了來自模塊診斷塊的很多信息。例如：Mode管腳，那是既包含了信號質(zhì)量狀態(tài)同時(shí)還標(biāo)識了信號類型。
Mode的結(jié)構(gòu)
舉個(gè)簡單的例子Mode= 16#80010203時(shí)的含義為：值狀態(tài)“有效值”且已執(zhí)行重啟，測量類型為電流信號，測量范圍為 4 mA 至 20mA。
其實(shí)這就是為什么在使用PCS 7通道驅(qū)動塊的時(shí)候要求硬件模塊必須是PCS 7支持的模塊的原因。對于PCS 7不支持的硬件模塊是無法自動生成模塊診斷塊MOD，同樣Mode值也就無法進(jìn)行關(guān)聯(lián)。那此時(shí)通道塊也就無法從Mode管腳獲取到信號的質(zhì)量狀態(tài)和測量類型及范圍。對于PCS 7不支持的模塊通過手動修改Mode值的方式也可以實(shí)現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換的功能。詳細(xì)的介紹請參考西門子1847工業(yè)學(xué)習(xí)平臺上的 《APL應(yīng)用技巧大全》。
當(dāng)然，后來的版本中還會涉及DataXchg1或Feature.Bit27的設(shè)置，這個(gè)在《APL應(yīng)用技巧大全》視頻中也有專門的講解，在此不再贅述。
FF/PA通道塊專門為 PA和 PROFIBUS 3.0（Class A 和 Class B）或者FF現(xiàn)場設(shè)備而生。這種通道塊的用法與標(biāo)準(zhǔn)通道塊的用法基本類似，以FbkAnIn為例，主要區(qū)別是現(xiàn)場設(shè)備的通道塊的PV管腳為不需轉(zhuǎn)換的實(shí)數(shù)類型。綠顏色管腳和PV_ST（信號質(zhì)量狀態(tài)）這些也都是自動生成的無需手動互連。
圖7 FF/PA通道塊
2.3 工藝塊
對于監(jiān)視塊（模擬量、數(shù)字量）、控制器塊（PID系列）、定量給料塊、電機(jī)和閥塊等均可歸類為工藝塊。APL庫工藝塊的功能強(qiáng)大、適用性強(qiáng)。
對于初學(xué)者，APL模板無疑是最快捷創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)控制回路的方法。以電機(jī)為例，APL庫提供多種電機(jī)的模板，常用的MotL電機(jī)模板，如下圖所示：
圖8 APL電機(jī)模板
如果只是簡單的應(yīng)用，其實(shí)我們只需要復(fù)制模板后連接運(yùn)行信號和控制命令就完成了下位機(jī)程序組態(tài)。執(zhí)行CFC和OS編譯后，在上位機(jī)上就會自動創(chuàng)建了對應(yīng)的塊圖標(biāo)和面板。把對應(yīng)的塊圖標(biāo)放置到流程圖中對應(yīng)的位置，就這么簡單的完成了上下位的組態(tài)。如果電機(jī)還涉及到啟動允許、連鎖保護(hù)，模板中也提供了三種連鎖，并且擴(kuò)展到了Interlock功能塊。借助于Interlock功能塊還能在電機(jī)面板中查看連鎖狀態(tài)、跳轉(zhuǎn)到連鎖面板旁通連鎖信號。
圖9 電機(jī)面板和連鎖
談到電機(jī)肯定會涉及到模式切換：就地、遠(yuǎn)程。遠(yuǎn)程/就地模式的切換及就地啟動方式，各現(xiàn)場因?qū)嶋H電氣控制回路設(shè)計(jì)不同，需求也可能不盡相同。例如有的現(xiàn)場遠(yuǎn)程/就地切換通過現(xiàn)場轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)，就地啟停不經(jīng)過PLC，而別的現(xiàn)場同樣切換方式下可能就地啟停命令經(jīng)PLC發(fā)出。還有的現(xiàn)場遠(yuǎn)程/就地模式切換在DCS側(cè)面板中實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場沒有轉(zhuǎn)換開關(guān)。MotL充分考慮了這種需求，通過LocalSetting設(shè)置為不同的值可以滿足不同的應(yīng)用場合。如下表所示：
比如最常見的遠(yuǎn)程就地通過現(xiàn)場轉(zhuǎn)換開關(guān)，就地啟停不經(jīng)過DCS時(shí)就可以設(shè)置為LocalSetting=2實(shí)現(xiàn)該功能。此時(shí)MotL在就地模式時(shí)會自動跟隨FbkRun運(yùn)行信號的變化而變化。
圖10 LocalSetting=2時(shí)就地/遠(yuǎn)程切換及控制方式
電機(jī)面板不止提供簡單的啟停和連鎖控制，還可以在參數(shù)面板設(shè)置監(jiān)視時(shí)間、仿真模式、維護(hù)發(fā)布等，另外預(yù)覽值視圖可以查看當(dāng)前模式和狀態(tài)、監(jiān)視時(shí)間、哪些操作可以啟用、關(guān)鍵參數(shù)的輸入和輸出值等功能。
圖11 參數(shù)視圖和預(yù)覽視圖
2.4 附加控制塊
除前面兩個(gè)系列的功能塊外，APL還包含：數(shù)字邏輯塊（邏輯與、或、非，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、數(shù)字量選擇等）；模擬邏輯塊（模擬值比較、模擬量選擇、信號斜坡等）；數(shù)學(xué)塊（多值計(jì)算、微積分、平均值、濾波、非線性轉(zhuǎn)換、流量校正等）；互鎖塊（帶圖標(biāo)和面板的邏輯塊，含報(bào)警首出及輔助值功能）；消息塊、計(jì)數(shù)器及計(jì)時(shí)塊、通訊塊等附加控制塊。
以電機(jī)模板為例，工藝塊搭配互鎖塊不僅可以實(shí)現(xiàn)連鎖功能，還可以實(shí)現(xiàn)連鎖旁通、連鎖首出、輔助值功能等。
CFC中Intlk02的輸出Out和電機(jī)塊Intlock管腳互連，Intlk02的In01和In02連接連鎖信號（比如模擬量監(jiān)視塊的PV_AH_Act）?？蔀镮n01和In02指定上位機(jī)上顯示的文本即文本0和文本1的文本。若需要顯示連鎖信號相關(guān)的模擬值也可以連接AV管腳，并設(shè)置AV的標(biāo)識符用于上位機(jī)顯示。
圖12 連鎖塊下位機(jī)程序組態(tài)
對于OS側(cè)，則只需執(zhí)行OS編譯，互鎖塊可不創(chuàng)建塊圖表，通過工藝塊面板中的互鎖按鈕跳轉(zhuǎn)即可。在互鎖面板中可詳細(xì)看到各連鎖是否正常，對于異常信號可進(jìn)行旁路操作。而且可從互鎖面板跳轉(zhuǎn)回工藝塊或連鎖管腳所互連塊的面板。
圖13 連鎖塊上位機(jī)面板
