浙大中控ECS-700功能块使用手册(上)

VisualField 系统软件系统软件 功能块使用手册（上）功能块使用手册（上） 浙江中控技术股份有限公司浙江中控技术股份有限公司 声声 明明 ? 严禁转载本手册的部分或全部内容。 ? 在不经预告和联系的情况下，本手册的内容有可能发生变更，请谅解。 ? 本手册所记载的内容，不排除有误记或遗漏的可能性。如对本手册内容有疑问，请与 我公司联系。 文档标志符定义文档标志符定义 警告警告：标示有可能导致人身伤亡或设备损坏的信息。 WARNING: Indicates information that a potentially hazardous situation which, if not avoided, could result in serious injury or death. 电击危险电击危险：标示有可能产生电击危险的信息。 Risk of electrical shock: Indicates information that Potential shock hazard where HAZARDOUS LIVE voltages greater than 30V RMS, 42.4V peak, or 60V DC may be accessible. 防止静电防止静电：标示防止静电损坏设备的信息。 ESD HAZARD: Indicates information that Danger of an electro-static discharge to which equipment may be sensitive. Observe precautions for handling electrostatic sensitive devices 注意注意：提醒需要特别注意的信息。 ATTENTION: Identifies information that requires special consideration. 提示：提示：标记对用户的建议或提示。 TIP：Identifies advice or hints for the user. 1 目目 录录 1 综述.1-1 1.1 功能块的工作模式.1-1 1.1.1 OOS（out of service）.1-1 1.1.2 初始态（IMAN） .1-1 1.1.3 跟踪（TR）.1-2 1.1.4 手动（MAN）.1-2 1.1.5 自动（AUTO）.1-2 1.1.6 串级（CAS）.1-2 1.2 激活/关闭（Active/InActive）.1-2 1.3 功能块参数分类.1-2 1.4 数据类型.1-3 2 IO 处理功能块库.2-1 2.1 AI 功能块.2-1 2.1.1 AI 功能块数据列表.2-1 2.1.2 AI 质量码.2-2 2.1.3 AI 组播数据结构.2-3 2.1.4 AI 可用位号成员.2-3 2.1.5 详细功能说明.2-3 2.2 AO 功能块.2-6 2.2.1 AO 数据列表 .2-6 2.2.2 AO 质量码 .2-7 2.2.3 AO 组播数据结构 .2-7 2.2.4 AO 可用位号成员 .2-8 2.2.5 详细功能说明.2-8 2.3 DI 功能块.2-10 2.3.1 DI 数据列表.2-10 2.3.2 DI 质量码.2-11 2.3.3 DI 组播数据结构.2-12 2.3.4 DI 可用位号成员.2-12 2.3.5 详细功能说明.2-12 2.4 DO 功能块.2-13 2.4.1 DO 数据结构.2-13 2.4.2 DO 质量码.2-14 2.4.3 DO 组播数据结构.2-14 2.4.4 DO 可用位号成员.2-15 2 2.4.5 详细功能说明.2-15 3 控制功能块库.3-1 3.1 控制功能块基本处理.3-1 3.1.1 模式计算（MODE）.3-1 3.1.2 输入处理.3-3 3.1.3 设定值处理.3-5 3.1.4 运算处理.3-6 3.1.5 输出处理.3-10 3.1.6 报警.3-11 3.1.7 其它处理.3-14 3.1.8 使用注意事项.3-15 3.2 常规 PID 功能块（PID）.3-15 3.2.1 简介.3-15 3.2.2 参数说明.3-15 3.2.3 各项功能使用说明.3-18 3.3 脉冲式 PI 控制功能块（PI_PLS）.3-19 3.3.1 简介.3-19 3.3.2 参数说明.3-20 3.3.3 算法.3-22 3.4 手动设置积分项的 PD 控制功能块(PD_SI).3-24 3.4.1 简介.3-24 3.4.2 参数说明.3-24 3.4.3 算法.3-27 3.5 偏差累积 PI 控制功能块 (PI_AE).3-28 3.5.1 简介.3-28 3.5.2 参数说明.3-28 3.5.3 算法.3-31 3.6 比率设定功能块（RATIO）.3-32 3.6.1 简介.3-32 3.6.2 参数说明.3-32 3.6.3 算法.3-34 3.7 分程控制功能块（SPLIT） .3-35 3.7.1 简介.3-35 3.7.2 参数说明.3-36 3.7.3 算法.3-37 3.8 模拟量手操器功能块（MANUAL）.3-39 3.8.1 简介.3-39 3 3.8.2 参数说明.3-39 3.8.3 功能详细说明.3-40 3.9 EPID 控制功能块（EPID）.3-41 3.9.1 简介.3-41 3.9.2 参数说明.3-41 3.9.3 算法.3-42 3.10 扩展 PID 功能块（PIDEX）.3-44 3.10.1 简介.3-44 3.10.2 参数说明.3-44 3.10.3 各项功能使用说明.3-47 4 资料版本说明.4-1 功能块使用手册 1-1 功能块功能块 1 综述综述 功能块库分三大类：系统功能块库、行业功能块库及用户功能块库。本文档为系统功能块库的 功能块说明书。 系统功能块库又可分为两类： IO 处理功能块库和常规功能块库。 IO 处理功能块库在位号组态软 件中进行组态，根据位号组态由控制器统一调用的，其功能块在 FBD 中是不可见的，但 FBD 软件 可引用 IO 功能块的参数。而常规功能块库在 FBD 软件中组态，FBD 为其分配数据空间，并管理冗 余及组播数据。 1.1 功能块的工作模式功能块的工作模式 功能块实际工作模式分为六种，按优先级从高到低排列为：OOS（out of service） 、IMAN（初始 态） 、TR（跟踪） 、MAN（手动） 、AUTO（自动） 、CAS（串级） 。 功能块的六种运行状态互斥，功能块只能处于其中的一种状态。 其中功能块可设定的工作模式有五种：OOS（out of service） 、TR（跟踪） 、MAN（手动） 、AUTO （自动） 、CAS（串级） 。 IMAN 状态不能为设定工作模式。 1.1.1 OOS（out of service） 当功能块处于该状态时候，功能块停止运算，输出保持设置值（上一周期值或安全值）不变， 但数据的组播、参数有效性检查及冗余处理照常进行。OOS 状态只有 PID 等高级功能块才有，当功 能块第一次下载时，建议使用 OOS 状态。 1.1.2 初始态（初始态（IMAN） 当功能块满足以下条件后，功能块进入初始态： ? 与 AO 功能块相连的上游控制功能块在 AO 功能块处于手动、跟踪或 AO 位号故障时，上 游控制功能块进入初始态； ? 当两个控制功能块构成串级回路时，若下游功能块处于非串级状态，则上游功能块进入初 始态。 当一个功能块进入初始态时，它的输出跟踪功能块的反演计算输入值（BKIN）的变化，建议 BKIN 与下游功能块的反演计算输出值（BKOUT）相连。此时功能块只可以切换到 OOS 模式，不可 进入其它模式。 功能块使用手册 1-2 1.1.3 跟踪（跟踪（TR） 在高优先级模式不满足时，当跟踪开关 SWTR 等于 ON 时进入跟踪模式，输出跟随输入跟踪值 的变化。 1.1.4 手动（手动（MAN） 在高优先级模式不满足时，当功能块手动开关 SWAM 等于 OFF，功能块处于手动模式，此时输 出值可以直接手动置值。 1.1.5 自动（自动（AUTO） 在高优先级模式不满足时，当功能块手动开关 SWAM 等于 ON，且内外给定开关 SWSV 等于 OFF 时，处于自动模式，进行控制算法运算输出。 1.1.6 串级（串级（CAS） 在高优先级模式不满足时，当功能块手动开关 SWAM 等于 ON，且内外给定开关 SWSV 等于 ON 时，功能块处于串级模式，功能块设定值等于串级设定值，并进行控制算法运算。 1.2 激活激活/关闭（关闭（Active/InActive） 每个功能块都有两个标志：输入激活/关闭标志和输出激活/关闭标志。 功能块内部对激活/关闭标志不做任何处理，由 FBD 程序对这两个标志进行响应。当一个功能 块处于输入关闭状态，所有输入不再由程序更新；当一个功能块处于输出关闭状态，该功能块正常 执行和输出，但其输出不更新到下游功能块的相连输入（即下游功能块的输入值不再由程序更新） 。 功能块在下载到主控制器中后，可以在 FBD 软件将其输入输出设置为关闭状态。在输入关闭状 态下，使用者可以对功能块输入进行强制置值，从而对功能块逻辑进行调试，确定其是否正确。在 输出关闭状态下，可以使得调试对现场无扰动。在使用时请注意，它可能会破坏正在运行的过程状 态，并且从关闭状态切换到激活状态可能会对输出造成一定的扰动，需要调试的工程师对切换的时 机有一定的把握。 1.3 功能块参数分类功能块参数分类 表 1-1 功能块对数分类表 名称名称 可作输入引脚可作输入引脚 可作输出引脚可作输出引脚 调试时是否可修改调试时是否可修改 输入参数 YES NO YES 输出参数 NO YES YES 监控参数 NO YES YES 操作参数 YES YES YES 组态参数 NO NO NO 功能块使用手册 1-3 1.4 数据类型数据类型 表 1-2 数据类型参数表 类型类型 字节字节 表达范围表达范围 说明说明 BOOL 1 ON/OFF 0=OFF，非 0=ON USINT 1 0255 SINT 1 -128127 UINT 2 065535 INT 2 -3276832767 UDINT 4 04294967295 DINT 4 -21474836482147483647 REAL 4 )1010( 53.3885.44 指数位为8位，分数位为23位 LREAL 8 )1010( 3 .3083 .323 指数位为11位，分数位为52位 功能块使用手册 2-1 2 IO 处理功能块库处理功能块库 IO 处理功能块库不同于其它功能块库，它由位号组态软件进行管理。对于 FBD 软件，只能对 IO 功能块中的数据进行赋值或取值操作。 IO 处理功能块库中的每个功能块都与一个位号相对应， 有 IO 处理功能块就必然有相应的位号存在。 2.1 AI 功能块功能块 AI 功能块接受从常规 AI 信号输入模块、热电阻和热电偶等温度信号输入模块、脉冲量信号输 入模块等模块的输入信号，根据位号组态进行输入处理，计算出工程量。 2.1.1 AI 功能块数据列表功能块数据列表 表 2-1 FBD可引用参数表 参数名称参数名称 数据类型数据类型 描述描述 默认值默认值 FLAG UDINT 质量码 0 PV REAL 过程变量值 0.0 SWAM BOOL 是否强制开关 OFF=强制，ON=非强制 ON SIMIN REAL 仿真输入值 0.0 SWSIM BOOL 仿真输入选择开关 ON=仿真，OFF=非仿真 OFF SWOOS BOOL 位号禁止开关 ON=禁止，OFF=使能 OFF SCH REAL AI工程量程上限 100.0 SCL REAL AI工程量程下限 0.0 LCUT REAL 小信号切除值（%） 0.5 SWLCUT BOOL 小信号切除选择开关 ON=切除，OFF=不切除 OFF TFLT REAL 滤波时间常数（秒） 1.0 DPV REAL 变化率报警设定值 100.0 ERR BOOL 位号状态标志（ON=坏） OFF COMMCODE USINT 4字节通信位号的状态码 0 表 2-2 位号组态软件调试参数表 参数名称参数名称 数据类型数据类型 描述描述 默认值默认值 输入信号参数 FLAG UDINT 质量码 0 PV REAL 过程变量值 0.0 SWSIM BOOL 仿真输入选择开关 ON=仿真，OFF=非仿真 OFF SIMIN REAL 仿真输入值 0.0 SWAM BOOL 位号强制开关 OFF=强制，ON=非强制 ON SWOOS BOOL 位号禁止开关 ON=禁止，OFF=使能 OFF 组态参数 功能块使用手册 2-2 SCH REAL AI工程量程上限 100.0 SCL REAL AI工程量程下限 0.0 RSCH REAL 输入原始码上限 通信位号时由用户设定 100.0 RSCL REAL 输入原始码下限 通信位号时由用户设定 0.0 MODE USINT 转换类型位定义 1 = 线性转换 5 = 无线性转换 0 SWFORM BOOL 通信数据格式转换选择 ON=转换，OFF=不转换 OFF 调节参数 SWLCUT BOOL 小信号切除选择开关 ON=使能，OFF=不切除 OFF LCUT REAL 小信号切除值（%） 0.5 TFLT REAL 滤波时间常数（秒） 0.0 DPV REAL 变化率报警设定值（/运行周期） 100.0 报警参数 HHH REAL 高三限报警 100.0 HH REAL 高高限报警 95.0 H REAL 高限报警 90.0 L REAL 低限报警 10.0 LL REAL 低低限报警 5.0 LLL REAL 低三限报警 0.0 HYS REAL 高低限报警滞环值 2.0 HORLIM REAL 输出扩展量程上限 10.0 LORLIM REAL 输出扩展量程下限 10.0 ENALM UDINT 分项报警使能 0 AOF BOOL 报警屏蔽 AOF=ON实时报警不显示； AOF=OFF实时报警显示 OFF 杂项参数 CHAN_EXIST USINT 通道存在标志 0 =不存在，255 =存在 255 CHK_CODE UINT 通道校验码 23130 TS REAL 功能块运算周期 0.0 COMMCODE USINT 4字节通信位号的状态码 0 ERR BOOL 位号状态标志（ON = 坏） OFF ERRVAL USINT （非强制非仿真状态时） 位号故障下的位号值 选择： 0=保持，1=置量程上限，2=置量程下限 0 RAWVAL REAL 原始输入值 0.0 PRIMEPV REAL 上送原始值（工程量） 0.0 2.1.2 AI 质量码质量码 表 2-3 AI质量码列表 Flag(质量码质量码) 说明说明 格式格式 D0 报警限上下限颠倒报警（REVALM） 1-报警 D1 报警屏蔽（AOF） 1-报警 D2 扩展量程上限报警（ORH） 1-报警 D3 扩展量程下限报警（ORL） 1-报警 D4 位号故障（ERR） 1-报警 功能块使用手册 2-3 D5 强制状态（FORCE） 1-强制 D6 位号禁止（OOS） 1-禁止 D7 非强制状态（UNFORCE） 1-非强制 D8 输出高限报警（H） 1-报警 D9 输出低限报警（L） 1-报警 D10 输出高高限报警（HH） 1-报警 D11 输出低低限报警（LL） 1-报警 D12 输出高三限报警（HHH） 1-报警 D13 输出低三限报警（LLL） 1-报警 D14 变化率超限报警（DPV） 1-报警 D15 AI仿真状态指示（SIMUL） 1-仿真 2.1.3 AI 组播数据结构组播数据结构 AI 组播数据总共 6 个字节，包括 2 字节质量码和 4 字节的实时值。 表 2-4 AI组播数据结构 偏移地址偏移地址 参数名称参数名称 数据类型数据类型 描述描述 00H FLAG UINT AI质量码为 UDINT型 只组播质量码的低两个字节 02H PV REAL AI实时值 2.1.4 AI 可用位号成员可用位号成员 除了内部参数外，AI 功能块中其余的参数都开放，允许在用户程序中按照（位号名.参数）的格 式引用。 2.1.5 详细功能说明详细功能说明 1、信号上送 ? 最大支持-25125量程范围内线性采样数据。 ? 如果模块测量范围大于等于-25125量程范围， 但扩展量程上限最大只能设置为 25 ，扩展量程下限最大为-25%，所以只能在-25125量程范围内回送线性采样值。 ? 如果设定的扩展量程范围小于25，则在扩展量程范围内按照线性采样值上送，超过 设定的扩展量程范围时，回送设定的扩展量程上限值或下限值。 ? 对于热电偶和热电阻，受到传感器测量范围的限制，其量程范围的设定需由传感器的测 量范围规定。 2、输入信号转换 AI 功能块的输入信号转换有以下几种： ? 无转换 不对 AI 模块上送的数据进行任何处理，输出值直接等于 AI 模块上送的值。可用于传 输信号为工程量性质的通信 AI 位号。 ? 线性转换 PV = （实测码值码值下限）/（码值上限码值下限）*（量程高限量程低限） 量程低限 功能块使用手册 2-4 ? 常用信号（II 型，III 型及-10V10V，-20mA20mA 等信号） ? 温度信号（热电阻、热电偶） AI 模块是根据测量原理计算实际温度值，在硬件组态中，需给信号指定代表量程 范围。例如，E 型热电偶测量的量程范围设为 200500，在硬件组态中设置量程 上限为 500， 量程下限为 200， 在位号组态软件中必须设置 E 型热电偶信号的工程 量量程为 200500。 ? 开方 开方转换对输入进行开方处理后转化为工程量输出，计算公式如下： 量程低限量程高限量程低限 码值上限码值下限 实测码值码值下限 )(*=PV 3、小信号切除处理 如果小信号切除开关 SWLCUT =ON， 则进行小信号切除处理， 小信号切除值设置为百分量。 当输入信号的百分量处于 负小信号切除值， 正小信号切除值 内时实施小信号切除作用， 使得 AI 值为量程的 0，即等于量程低限。 4、单周期变化率报警 对输入的 AI 信号进行单周期变化率超限报警判断。 当|PV(n)- PV(n-1)| DPV 时，相邻 PV 值变化率超过预设的速率限值 DPV 时取 PV(n)=PV(n-1)，并报警。 其中：DPV 为组态时设定单周期允许的最大变化量，PV(n)和 PV(n-1)分别表示相邻两个周 期的 PV 值。 如果运行过程中出现两个相邻周期内输入信号变化量超过设定的最大变化量，则保持上一 周期的输出值，并置单周期变化率超限报警。在报警产生后，若新的两个相邻周期的 PV 值小 于等于 DPV 时，则认为跳变达到新的平衡位置，报警消除。 5、滤波作用 对输入的 AI 信号进行一阶滞后滤波，可抗高频干扰和低频干扰、去除大的随机干扰或由于 现场变送器可靠性欠佳造成失真引起的输入大幅度跳动的干扰，其表达式如下： FV(n) =*FV(n-1)+(1-)* PV(n) Tc TcTs = + 其中：FV(n)表示一阶滤波后的值，表示滤波平滑系数，Tc表示滤波时间常数，Ts表示 采样时间。 6、扩展量程限幅处理 AI 模块上送的数据最大可允许超量程 25%，即支持最大（-25+125）范围内的线性 数据采样，超扩展量程限时回送扩展量程上限或下限，扩展量程上限和扩展量程下限在位号组 功能块使用手册 2-5 态软件中设定。 当 PVCALC=SCH*(1+HORLIM)时，PVCALC=SCH*(1+HORLIM) 当 PVCALC=SCH*(1-LORLIM)时，PVCALC=SCH*(1-LORLIM) 其中：HORLIM 和 LORLIM 分别表示扩展量程上下限的百分数，组态时限制最大值为 25 。 7、强制处理 非强制状态下，AI 输入信号来自于 AI 模块或者仿真输入，经过一系列处理后得到当前的 工程量 PV。 强制状态下，AI 功能块的工程量 PV 由用户手动设定。在强制状态下，高低限报警、小信 号切除及超量程处理同非强制状态下一致。 8、报警处理 ? 位号报警 当模块自身故障或者通讯故障发生时，显示 AI 位号报警 ERR（控制器调试状态下不产生 ERR 报警） 。 ? 超量程报警 当发生超量程报警时，置质量码中相应的超量程报警标志位。 ? 单周期变化率超限报警 当发生单周期变化率超限时，置质量码中相应的报警标志位。 ? 高低限报警 功能块对 PV 进行高三限、高高限、高限、低限、低低限和低三限报警处理，每种报警都 可带滞环作用。 ? 报警限上下限颠倒报警 若设置的(HHHALM HYS)= L