上古年間，駝子曾有計劃寫一系列文章，總結一下“PID控制”。無奈事情太多，只發布了一篇（ ），然後就太監了。恰好最近又接觸到這方面的工作，決定再重拾起來，希望這次能堅持更新完整。
【前言：PLC單閉環控制系統】
如圖1所示，是典型的PLC單閉環控制系統（綠框中的部分是在PLC中實現的）。
圖1 PLC單閉環控制系統
其中：
- Sp（n）是給定值
- Pv（n）是A/D轉換後的反饋值
- Ev（n）為誤差，即ev（n）=sp（n）-pv（n）
- c（t）為被控量，是連續變化的模擬量，如壓力、溫度、流量、速度等；
- pv（t）為反饋量，它是標準量程的直流電流信號（如4-20mA）或直流電壓信號（如0-10V），它是被控量c（t）經由測量元件（包括傳感器和變送器）轉換而來的；
- Mv（n）是控制器計算出的控制量，其經過D/A轉換後，變為mv（t），驅動執行機構動作，使得被控對象趨向於控制目標。
一、實例：爐溫閉環控制
- 用熱電偶檢測實時爐溫，並將其轉化為標準的電壓信號pv（t）：1-5V；
- 反饋信號pv（t）由模擬量輸入模塊輸入，並經過A/D轉換（模-數轉換），得到與反饋溫度成比例的數字量pv（n）；
- CPU將其與設定值sp（n）比較，得到誤差ev（n）=sp（n）-pv（n）；
- 控制器（PID）根據ev（n）計算出控制量mv（n），經過D/A轉換（數-模轉換）得到標準電流信號mv（t）：4-20mA；
- 執行機構為比例閥，mv（t）控制比例閥的開度，控制燃氣的流量大小，從而實現爐溫的閉環控制。
控制器選擇為"PID控制"，基本的控制邏輯是：
當爐溫c（t）低於設定值時，反饋量pv（n）小於給定值sp（n），誤差ev（n）為正，控制器的輸出量mv（t）將增大，使比例閥開度增大，燃氣流量增加，使爐溫升高，最終使實際溫度趨近給定值；
當爐溫c（t）高於設定值時，反饋量pv（n）大於給定值sp（n），誤差ev（n）為負，控制器的輸出量mv（t）將減小，使比例閥開度減小，燃氣流量減少，使爐溫降低，最終使實際溫度趨近給定值。
二、通過S7-300/400實現模擬量閉環控制
S7系列的PLC為用戶提供了多種模擬量閉環控制的方法。
1、閉環控制模塊
S7-300的FM355和S7-400的FM455是西門子提供了智能化4路、16路通用閉環控制模塊，用於化工和過程控制，模塊上帶有A/D和D/A轉換器。
2、用於閉環控制的系統功能塊
S7-300/400還提供了系統功能塊SFB41-SFB43來實現閉環控制。
- SFB41："CONT_C"，用於連續控制
- SFB42 ："CONT_S"，用於步進控制
- SFB43："PULSEGEN"，用於脈衝寬度調製
3、標準PID控制軟件包
標準PID控制（Standard PID Control）軟件包提供了5個用於閉環控制的功能塊，FB41-FB43、FB58及FB59，如圖2所示。
圖2 標準PID控制軟件包
其中：
- FB41-FB43與SFB41-SFB43兼容
- FB58、FB59用於PID溫度控制
三、標準PID控制功能塊的使用
可以調用系統功能塊SFB41-SFB43來實現閉環控制，如果安裝了標準PID控制軟件包的話，也可以選擇該軟件包中的功能塊FB41-B43、FB58及FB59來實現PID閉環控制。
應在啟動時執行的組織塊OB100或在循環中斷（如OB35）中調用FB41-FB43。PID的採樣週期應設置為與OB35的循環時間間隔一致。
圖3 PID控制器採樣時間
下一篇文章開始，圍繞實例“爐溫閉環控制”，深入探討一下“PID控制”。
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