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1、PCS 7 中如何使用APL的 DoseL 功能块1 DoseL 功能概述在工业领域，尤其是流程工业中，大量存在原料、中间产品等的给料定量控制需求， APL 的 DoseL 功能正是面向这种控制任务的高级功能块。除了可以实现正常的给料控制之外，还可以实现如下功能：- 管道泄漏量补充（ Dribbling ）通过定义修正因子，可以实现动态修正管道残料泄漏量对于定量控制影响；- 补充给料（ Post Dosing ）如果出现给料不足的现象， 根据功能块的设置， 可以实现后期的补充给料。 给料过程按照设定的时间来执行。- 粗给料（ Coarse Dosing ）和精细给料（ Fine Dosing
2、）整个下料过程可以分为粗给料和精细给料两部分，具体工艺体现可以是两个不同管径的阀门控制，或者是两个不同设定值的流量控制。以此来提高定量的准确性。DoseL 功能的工作过程如下图所示：图 1 DoseL功能块工作流程图通过面板上的“ Start ”按钮（或者“ Resume”）进入给料过程，其中：阶段 1：实际给料量达到或者超过设定值；阶段 2：实际给料量达到设定值和上次泄漏量的差值，以此进入泄漏累计阶段；阶段 3：如果在 Feature 中设置自动泄漏累计，则累计结束之后会自动进入给料过程；阶段 4：联锁条件激活；阶段 5：联锁条件消失，或者给料不足时，点击 Continue 阶段 6：泄漏量
3、累计阶段之后，如果还是给量不足，则进入继续进行补充给料过程；OFF状态；阶段 7：暂停之后，联锁条件激活，也进入OFF状态；阶段 8、 9 和 10：给料过程被取消，结束给料。需要注意的是，OFF只是表示给料过程停止，而非结束。End 表示给料结束。2 DoseL 块的应用根据给料具体的控制方式，DoseL 块的使用主要有如下几种方式：- 给料流量 PID 控制-给料双流量PID 控制给料通过两个不同管径的管道，料；- 给料阀门开度控制每个管道上分别设置一个流量控制，来实现粗、 精细配合给在给料管道上安装一个模拟阀门，通过DoseL 来控制阀门开度。-给料双阀门控制给料通过两个不同管径的管道，
4、每个管道上分别设置一个阀门，DoseL 块通过两个阀门的打开/ 关闭，来实现粗/ 细两种给料。各种应用方式在编程和OS操作上有所不同，后续内容详细介绍每种方式下的特点和组态。2.1给料流量 PID 控制图2给料流量PID 控制流程图如上图所示， A 罐为原料罐，路。 DoseL 块的输出作为流量B 罐为目标罐。在由 A 到 PID 的设定值来实现。B 的下料管路上配置一个流量控制回图3给料流量PID 控制程序示意图如上图，流量变送器送出来的流量信号，一路接入PID 控制块， 作为过程值反馈；另一路接入到 Dose 块的“ PV”管脚，进行累计计算之后得到给料定量值。主要注意的是，DoseL 块
5、的 PV管脚也可以连接称重仪表送过来的原料罐/ 目标罐的重量。 PID 的输出通过驱动块控制流量调节阀门。完成程序 / 画面组态以及相关编译之后，在OS上的操作和配置流程如下：2.1.1设置PID 的模式图 4流量 PID 模式设置在使用给量控制之前，首先需要将流量PID 的模式切换到自动（Automatic ），并根据CFC中的组态，选择设定值为外部给定（External）。2.1.2配置 DoseL 参数DoseL 块的基本参数均可以在操作面板上进行设置，参数都根据类别分处在不同的面板视图中。- 标准面板图 5 DoseL 标准面板在标准面板中可以设置手 / 自动模式、定量设定值来源等等。
6、示例中直接采用手动方式，设置定量目标位 30 升。- 限制值面板图 6 DoseL 限制值面板在限制值面板（Limit ）中，可以设置粗（coarse ）/ 细（ fine ）流量设定值的高低限。其中“Overdosing ”和“ Underdosing ”分别指的是给量过量和给量不足的上下限。例如在本例中，最终的实际给量值在 2830L，则不会触发报警，否则会产生过量或不足的报警。- 参数面板图 7 DoseL 参数面板这个面板上可以设置如下给料相关的参数：（ 1） 内部设定值跟踪外部设定值；（ 2） 补充给料时间设置（ Postdose time ）如果出现给料不足的情况， 通过在标准面板
7、中点击“ Continue ”进入补充给料阶段。此阶段中，按照精细给料的方式继续，持续时间为此处的设置值。待时间耗尽，会再次加入泄漏量累计。（3） 泄漏量累计时间设置（Dribbling time）精细给料，或者补充给料结束之后，会累计管道中的泄漏量。累计过程以此处的时间为限。在时间耗尽之后，即使泄漏还未结束，整个给料过程都会结束。（4） 泄漏量设置（ Dribbling quantity）通过此参数可以人为指定管道中的泄漏量，在本例中，泄漏量设置为10L，给料设定值为 30L，这表示在实际给料量达到20L 时，流量控制回路会关闭调节阀门，DoseL 块会在接下来的泄漏量累计时间（ Dribb
8、ling time）里累计泄漏量。（5） 自动泄漏量修正（ Automatic dribbling quantity）在多数情况下，管道的泄漏量并不可知，为此，DoseL 块提供了自动修正功能。修正在每次给料过程完成时进行，具体算法是：泄漏量 =上次泄漏量 -（给料设定值 实际给料值） *修正因子 /100其中修正因子即面板上的“ Weighting Factor”。- 粗 / 细设定面板图8粗 / 细设定面板此面板主要用以设置粗/ 细给料阶段的划分。通过一个精细给料因子（DQ SP fine factor）来确定何时进入精细给料阶段。本例中，给料设定值时30L，如果精细给料因子配置为20%，
9、即表示有6L 的量需要通过精细给料来下，那么具体的给料过程是这样的：先通过粗给料下24L，然后进入精细给料阶段。- 流量设置值面板图 9流量设定值面板给料阶段是分为粗 / 细两个部分，对于单流量控制回路而言，具体体现就是不同的流量设定值。在此面板上可以设置粗 / 细两种给料时分别的流量设定值。至此， DoseL 下的参数设置完成，可以切换模式激活给料过程。2.1.3给料过程在标准面板上触发给料：图 10激活给料如果上次给料过程未被复位，则可能无法进入“Command”切换窗口，此时需要先点击“Reset dose quantity”，然后在如上图所示的窗口中点击“Start ”开始给料。图 1
10、1粗给料阶段给料都是从粗给料（ Coarse dosing ）阶段开始的，此时流量回路的设定值也被设置成粗给料对应的设置：图 12粗给料下的PID 设定值在粗给料结束之后，会自动进行精细给料。如果实际给料量和设定值的偏差小于泄漏量时，则会进入泄漏累计阶段（ Dribbling ）：图13泄漏量累计阶段在泄漏量累计阶段，流量PID 回路的设定值被设置为0，DoseL 块的实际给料值会继续累计泄漏量，直到时间耗尽。图14给料不足停止在泄漏量累计结束后如果还是未达到给料设定值的下限（给料设定值 underdosing限制值），则给料过程停止（ Off ，非 End）。此时可以在“ Command”中
11、点击“ Continue ”进入补充给料阶段（ postdose ），或者点击“ Ack. underdose”确认给料不足，并结束给料过程（ End）。补充给料和精细给料一样，但有一定时间限制。在补充给料结束后会再次进行泄漏量累计。如果还是给料不足，可以再进行补充给料。2.2给料双流量PID 控制图 15 双流量 PID 控制和单流量 PID 控制方式不同， 原料罐 A 到目标罐 B 有两条管路， 其中各自存在一个流量控制回路。 DoseL 块的输出直接用作两个 PID 回路的设定值。图 16双流量 PID 回路 CFC示意图CFC编程中，利用DoseL 块的 SP1和 SP2 两个设定值输
12、出分别作为两个PID 的外部设定值，同时使用Ctrl2来选择激活流量PID 的过程反馈值作为DoseL 的 PV值，用于给料量累计运算。在具体使用上，双 PID 回路和单回路一样，只是粗、细两种给料方式由不同的回路来执行。 DoseL 块的 SP1 就是粗给料时的流量设定值， SP2是精细给料的设定值。 Ctrl1 管脚在粗给料阶段时会为 1，相对应地， Ctrl2 在精细给料阶段是为 1。2.3给料阀门控制图 17给料阀门开度控制通过一个带定位器的阀门来调节下料速度，DoseL 的输出作为阀门的开度设定值：图18阀门开度控制CFC示意图和单流量控制回路一样，DoseL 的 SP 输出连接到模
13、拟阀门块VlvAnL的外部开度设定值。OS层面的操作一致。2.4给料双阀门控制图19双阀门控制在多数情况下，粗细两个下料管路中都分别只有开关阀，DoseL 为此也提供Ctrl1和Ctrl2两个数字量输出来控制两个阀门。本例中，使用一个三通阀门来实现两条下料路径，具体编程如下所示：图 20三通阀给料CFC示意图程序中， DoseL 的两个输出分别对应三通阀的两个位置，这两个位置对应原料罐出口的两个不同管径的管道。需要注意的是， 这种应用环境中，必须要使用称重传感器来获取给料量。根据传感器的安装位置， 分为减重给料和增重给料两种方式。在减重给料中，传感器安装在原料罐；增重给料中，传感器安装在目标罐。两种方式需要在DoseL 中指定，参数“ MeterType”中，“1”表示是减重给料，“ 0”表示是增重给料。在 OS面板上，流量设定值、限制值等参数都会被隐藏。关键词定量给料， APL，称重， PCS 7