大多數(shù)PLC中都有為閉環(huán)控制算法的專用指令
，即PID指令 。它是唯一一條直接用于過程控制的指令
。它看起來不算復(fù)雜，但是用起來的效果卻常常不盡善盡美
。為了分析疑問，但又不借助太多的數(shù)學(xué)
，我們通過一個十分簡單而又最直觀的具體例子，花較多的篇幅來介紹怎樣用PLC控制器實現(xiàn)有效地控制。
在此之前，需注意以下事項
。(1) PID控制是一種從反饋控制的理念出發(fā)
，原本由模擬器件實施的，一種僅限于單進(jìn)單出對象的控制技巧。因為可以在對被控對象的特性知之甚少的條件下使用，因而適應(yīng)性較廣，使用方便，不失為一種通用的閉環(huán)控制技巧。但是，除非對象的特性（其中主要是它的線性和動靜特性）較簡單，否則控制的效果欠佳。(2)它的3個控制參數(shù)
，即放大系數(shù)Kp、積分時間Ti和微分時間Td的選用，固然在表面上他們有明白的單干
，但是現(xiàn)實上又互相攪擾
，所以正確設(shè)置很不容易，需求細(xì)心調(diào)試和經(jīng)驗的積累
。
同時又因為對控制效果的要求
，并非惟有一個統(tǒng)一的尺度。例如有的有望能用較強(qiáng)力的手段（控制參數(shù)），而且可以容忍被控參數(shù)有較大的顛簸，但是要求能盡快地趨于穩(wěn)定。反之，有的有望能用較平易的手段，可以容忍被控參數(shù)逐步地趨于穩(wěn)定，但是要求它盡可能地沒有明顯的顛簸。有的系統(tǒng)對被控參數(shù)的最終精度（余差）有一定要求，有的則要求不高。總之，應(yīng)對不同的要求，應(yīng)該使用不同的控制參數(shù)
。普通都有一個不小的變更局限
，并非有一個組唯一的最好參數(shù)
。
(3)原本由模擬器件進(jìn)行的PID算法
，現(xiàn)在改由PLC來實現(xiàn)數(shù)字離散算法
。在表面上可以證實
，其效果PLC決不會超過前者
，而且還必須開始確定一個多出來的參數(shù)——采樣時間。常使用戶難以下手
。
我們僅從最根基的道理出發(fā)
，大致預(yù)計一下采樣時間。反饋控制系統(tǒng)的根基頭腦是按照反饋回歸的偏差進(jìn)行調(diào)整
。也即是說，若反饋來的偏差沒有變更，我們的控制也暫時不必改變。否則是沒有憑據(jù)的，盲目的
，效果也是值得懷疑的
。辣么是什么原因使偏差沒有變更呢？我們先說一種最好的情況
，即是系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定了
。已經(jīng)在當(dāng)前的條件下實現(xiàn)了控制目標(biāo)。也許并不美滿（有余差）
，但是它盡力了。其次是被控制對象有明顯的純滯后
，即前次調(diào)控的效果
，尚來不及闡揚(yáng)出來
。所以我們就可以將這純滯后時間作為采樣時間
。最后一種情況是
，該系統(tǒng)中使用的測量通道有限的分辯力（或因模擬測量系統(tǒng)靈敏度的限制
，或A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有限
，而使數(shù)據(jù)沒有變。）使得讀入的數(shù)字沒有變
。所以我們可以憑據(jù)預(yù)算出的或?qū)崪y的最小“不變時間”作為參考，來初步?jīng)Q意采樣時間
。再考慮到為保全燈號的采樣定律，可將“不變時間”之半設(shè)定為采樣周期的下限
。不要盲目地認(rèn)為采樣周期越小，控制效果越好
，而浪費(fèi)系統(tǒng)資源
。
采樣時間根基定下之后
，普通可以用定時中斷的技巧來實現(xiàn)控制周期。若應(yīng)用程序執(zhí)行時
，掃描時間變更不大
，最好將PLC的掃描時間設(shè)為定值模式。采樣時間設(shè)定為PLC掃描時間的整數(shù)倍
。用計數(shù)的辦法來決意采樣時間
。
(4)設(shè)定放大系數(shù)Kp是當(dāng)采樣時間Ts決意之后，必須設(shè)定的第二個重要參數(shù)
。也是可能令初學(xué)者宛若無從下手的事情
。固然在有關(guān)“控制道理”的種種書籍中
，對于怎樣設(shè)定放大系數(shù)Kp有許多精密的論證、計較、仿真和工程技巧。但是我們現(xiàn)在的情況明顯地不同于普通通用條件下的研究?div id="4qifd00" class="flower right">
，F(xiàn)在面對的是一個已經(jīng)正確設(shè)計好的，工藝要求已經(jīng)十分明白的，硬件配置完整的PLC控制系統(tǒng) 。有許多參數(shù)及條件是我們已知的
，應(yīng)該加以行使。下面艾特貿(mào)易小編介紹一種具備現(xiàn)場可操縱性的
、十分簡單的入門技巧，僅供參考
。
我們曾經(jīng)介紹過廣義對象的概念
，其回路圖如圖3-3所示
。這里
，它的輸入來自于PID的數(shù)字輸出
，用GDI表示
。而它的輸出則是傳感器經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換之后
，被PLC讀入的數(shù)字量，用GDO表示。即便我們對被控對象特性的打聽有限，但是既然系統(tǒng)的輸入和輸出通道硬件都已經(jīng)設(shè)計好，辣么DI、GDI、GDO這些數(shù)字的變更局限以及最大值就都是已知的。例如，若測量被控參數(shù)的傳感器輸出，經(jīng)10位A/D轉(zhuǎn)換后被PLC讀入，它的局限是0～1023，其最大值DSM為1023。同樣由PLC送出的GDI，其局限以及最大值都是已知的，它的最大值用DIM表示。
系統(tǒng)在事情時
，偏差△=SPL-GDO，除非系統(tǒng)已經(jīng)完全穩(wěn)定
，而且沒有余差，也即是說暫時不必調(diào)節(jié)。否則對于一個能夠穩(wěn)定的系統(tǒng)，能夠測量出的最小偏差值是1，所以可以肯定，放大系數(shù)Kp一定小于控制器的最大輸出數(shù)DIM。否則由△×Kp計較出的DI，將會登時超出DI容許的最大值DIM。這將處于飽和狀況，實質(zhì)上變成了開環(huán)狀況，是我們所不有望的。再考慮到正常事情時，被控參數(shù)出現(xiàn)的偏差大多為傳感度量程的10%左右，也即是GDO的最大值DSM的10%左右。所以可以進(jìn)一步預(yù)計，放大系數(shù)Kp小于10×DIM/DSM。
它即是我們初步預(yù)計出的
、可用的放大系數(shù)的值。作為調(diào)試用的第一個放大系數(shù)，普通可取最大值的0.5～1，即Kp=(5～10)×DIM/DSM。這種輕便的工程參數(shù)整定法十分簡單
，讀者不妨一試。若有望進(jìn)一步得到較好的控制質(zhì)量
，可對放大系數(shù)進(jìn)行0.618模式搜索
。
這種現(xiàn)場可操縱的技巧適用于普通的對象，也即是純延時不太大
，對象特性不因時間而有較大的改變，輸入和輸出比例系數(shù)變更不十分明顯的對象
。用較為職業(yè)的術(shù)語稱為“無明顯的純滯后，非時變的線性系統(tǒng)”。要求較高的讀者，請進(jìn)一步參考相關(guān)的控制表面。
(5)在開始調(diào)試時，為了能盡快掌握
，可以僅設(shè)定控制器的放大系數(shù)（增益）Kp，暫時不使用微分和積分功效，也即是將微分時間常數(shù)設(shè)為0，而將積分時間常數(shù)設(shè)得盡可能地大。待調(diào)試根基勝利后，再憑據(jù)需求增加其余功效
。普通情況下
，可用2～3倍采樣時間Ts作為微分時間Td
，5～10倍微分時間作為積分時間Ti
。兩條準(zhǔn)則：積分只能收縮系統(tǒng)的余差（最終精度）
，對其余控制質(zhì)量有害無益
。微分可改進(jìn)控制的動靜性能，提高控制質(zhì)量
，但過分時可能引發(fā)振蕩
，降低抗攪擾能力
。再提醒一句
，微分時間越長，微分作用越強(qiáng)
；積分時間越短
，積分作用越強(qiáng)
。
(6)在前面計較放大系數(shù)時
，我們用的是最大值。但是運(yùn)轉(zhuǎn)中GDI和GDO的變更量△GDI和△GDO
，它們原本是可正可負(fù)的。當(dāng)其比值為正時，稱為正特性對象
，應(yīng)使用PID的正作用算法。反之．稱為負(fù)特性對象
，應(yīng)使用PID的“反作用”算法。用錯了，系統(tǒng)就由負(fù)反饋變成了正反饋
，可能導(dǎo)致失控的緊張后果
。
(7) PID算法可分為位置式和增量式兩種
。PLC中多使用增量式算法
，即由PID算出來的結(jié)果
，是這一次掃描后的輸出變更量。現(xiàn)實的輸出
，還要加上前一次掃描后的輸出值
。
(8)調(diào)試控制系統(tǒng)時
，應(yīng)該隨時注意控制系統(tǒng)中的每一個環(huán)節(jié)是否事情在正常局限以內(nèi)
。這里主要有兩方面的疑問應(yīng)該注意：①被控對象的事情是否超出容許的局限
。例如
，電動機(jī)是否超速
？物料是否會從容器溢出或被抽干
？等等
。所以建議在進(jìn)行PID系統(tǒng)調(diào)試之前
，應(yīng)該開始編制并測試好系統(tǒng)的護(hù)衛(wèi)程序
，并投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。②在PLC內(nèi)籌辦用來作為控制輸出的數(shù)字量
，也即是PID計較出的輸出數(shù)，是否超出有效局限
？例如，用來輸出到12位D/A模塊的數(shù)字量
，大于4095。必將導(dǎo)致輸失足誤
。即便計較出的數(shù)字量超出4095時，強(qiáng)行改成4095后再送到D/A模塊
，這樣模塊固然不失足
，但是整個控制系統(tǒng)則由原來的閉環(huán)變成了開環(huán)。燈號的傳遞被阻塞
，成為了不可控的系統(tǒng)。這在設(shè)定的放大系數(shù)過大
，或是出現(xiàn)“積分飽和”時可能會經(jīng)常遇到。所以在設(shè)定運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)時，要避免出現(xiàn)這種情況。
(9)用離散算法實施PID控制
，并非計較機(jī)的剛強(qiáng)。我們應(yīng)該進(jìn)一步發(fā)揮它的長處，避免其不足。取代模擬器件的算法軟件，在鑒別、選定、寄放和各類計較功效方面，具備明顯的優(yōu)勢 。所以在有條件時，盡可能地使用種種其余更有效
、更直觀的算法作為補(bǔ)充
，如數(shù)字濾波
、前饋算法
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