PLC实现PID控制的方式

    一、应用背景与需求    在工业生产中，常常需要用闭环控制方式来控制温度、压力、流量等连续变化的模拟量。无论是使用模拟控制器的模拟控制系统，还是使用计算机（包括PLC）的数字控制系统，PID控制都得到了广泛的应用。    PID控制器是比例一积分一微分控制(Proportional-Integral-Derivative)的简称，之所以得到广泛应用是因为它具有如下优点。    (1)不需要精确的控制系统数学模型。由于非线性和时变性，很多工业控制对象难以得到其准确的数学模型，因此不能使用自动控制理论中的设计方法。对于这一类系统，使用PID控制可以得到比较满意的效果。    (2)有较强的灵活性和适应性。积分控制可以消除系统的静差，微分控制可以改善系统动态响应速度，比例、积分和微分控制三者有效地结合就可以满足不同的控制要求。根据被控对象的具体情况，还可以采用各种PID控制的变种和改进的控制方式，如PI、PD、带死区的PID、积分分离PID、变速积分PID等。    (3) PID控制器的结构典型，程序设计简单，工程上易于实现，参数调整方便。    本例介绍以PLC为控制器的闭环控制系统中PID控制器的实现问题。    二、PLC实现PID控制的方式    用PLC对模拟量进行PID控制时，可以采用以下几种方法。    (1)使用PID过程控制模块    这种模块的PID控制程序是PLC生产厂家设计的，并存放在模块中，用户在使用时只需设置一些参数，使用起来非常方便，一块模块可以控制几路甚至几十路闭环回路。但是这种模块的价格较高，一般在大型控制系统中使用。    (2)使用PID功能指令    现在很多PLC都有供PID控制用的功能指令，如S7-200的PID指令。它们实际上是用于PID控制的子程序，与模拟量输入／输出模块一起使用，可以得到类似于使用PID过程控制模块的效果，但是价格便宜得多。    (3)用自编的程序实现PID闭环控制    有的PLC没有PID过程控制模块和PID控制用的功能指令，有时虽然可以使用PID控制指令，但是希望采用某种改进的PID控制算法。在上述情况下，都需要用户自己编制PID控制程序。