在工業(yè)控制中，PID控制（比例-積分-微分控制）得到了廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)镻ID控制具有以下優(yōu)點(diǎn)：

    1）不需要知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。實(shí)際上大多數(shù)工業(yè)對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型是無法獲得的，對(duì)于這一類系統(tǒng)，使用PID控制可以得到比較滿意的效果。據(jù)日本統(tǒng)計(jì)，目前PID及變型PID 約占總控制回路數(shù)的90%左右。

    2）PID控制器具有典型的結(jié)構(gòu)，程序設(shè)計(jì)簡單，參數(shù)調(diào)整方便。

    3）有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性，根據(jù)被控對(duì)象的具體情況，可以采用各種PID控制的變種和改進(jìn)的控制方式，如 PI、PD、帶死區(qū)的PID、積分分離式PID、變速積分PID等。隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展，PID控制與模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等現(xiàn)代控制方法相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)PID控制器的參數(shù)自整定，使PID控制器具有經(jīng)久不衰的生命力。

2. PLC實(shí)現(xiàn)PID控制的方法

如圖6-35所示為采用PLC對(duì)模擬量實(shí)行PID控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。用PLC對(duì)模擬量進(jìn)行PID控制時(shí)，可以采用以下幾種方法：                                      圖6-35  用PLC實(shí)現(xiàn)模擬量PID控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

    1）使用PID過程控制模塊。這種模塊的PID控制程序是PLC生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)的，并存放在模塊中，用戶在使用時(shí)只需要設(shè)置一些參數(shù)，使用起來非常方便，一塊模塊可以控制幾路甚至幾十路閉環(huán)回路。但是這種模塊的價(jià)格昂貴，一般在大型控制系統(tǒng)中使用。如三菱的A系列、Q系列PLC的PID控制模塊。

    2）使用PID功能指令?，F(xiàn)在很多中小型 PLC都提供PID控制用的功能指令，如FX2N系列PLC的PID指令。它們實(shí)際上是用于PID控制的子程序，與A/D、D/A模塊一起使用，可以得到類似于使用PID過程控制模塊的效果，價(jià)格卻便宜得多。

3）使用自編程序?qū)崿F(xiàn)PID閉環(huán)控制。有的PLC沒有有PID過程控制模塊和 PID控制指令，有時(shí)雖然有PID控制指令，但用戶希望采用變型PID控制算法。在這些情況下，都需要由用戶自己編制PID控制程序。

3. FX2N的PID指令

PID指令的編號(hào)為FNC88，如圖6-36所示源操作數(shù)［S1］、［S2］、[S3]和目標(biāo)操作數(shù)[D]均為數(shù)據(jù)寄存器D，16位指令，占9個(gè)程序步。［S1］和［S2］分別用來存放給定值SV和當(dāng)前測量到的反饋值PV，［S3］~[S3]＋6用來存放控制參數(shù)的值，運(yùn)算結(jié)果MV存放在［D］中。源操作數(shù)［S3］占用從［S3］開始的25個(gè)數(shù)據(jù)寄存器。                                      圖6-36    PID指令

PID指令是用來調(diào)用PID運(yùn)算程序，在PID運(yùn)算開始之前，應(yīng)使用MOV指令將參數(shù)（見表6-3）設(shè)定值預(yù)先寫入對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器中。如果使用有斷電保持功能的數(shù)據(jù)寄存器，不需要重復(fù)寫入。如果目標(biāo)操作數(shù)[D]有斷電保持功能，應(yīng)使用初始化脈沖M8002的常開觸點(diǎn)將其復(fù)位。

表6-3  PID控制參數(shù)及設(shè)定

PID指令可以同時(shí)多次使用，但是用于運(yùn)算的[S3]、[D]的數(shù)據(jù)寄存器元件號(hào)不能重復(fù)。

    PID指令可以在定時(shí)中斷、子程序、步進(jìn)指令和轉(zhuǎn)移指令內(nèi)使用，但是應(yīng)將［S3］＋7清零（采用脈沖執(zhí)行的MOV指令）之后才能使用。

    控制參數(shù)的設(shè)定和 PID運(yùn)算中的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，“運(yùn)算誤”標(biāo)志M8067為 ON，錯(cuò)誤代碼存放在D8067中。

    PID指令采用增量式PID算法，控制算法中還綜合使用了反饋量一階慣性數(shù)字濾波、不完全微分和反饋量微分等措施，使該指令比普通的PID算法具有更好的控制效果。

    PID控制是根據(jù)“動(dòng)作方向”（[S3]+1）的設(shè)定內(nèi)容，進(jìn)行正作用或反作用的PID運(yùn)算。PID運(yùn)算公式如下：

 以上公式中：△MV是本次和上一次采樣時(shí)PID輸出量的差值，MVn是本次的PID輸出量；EVn和 EVn-1分別是本次和上一次采樣時(shí)的誤差，SV為設(shè)定值；PVn是本次采樣的反饋值，PVnf、PVnf-1和PVnf-2分別是本次、前一次和前兩次濾波后的反饋值，L是慣性數(shù)字濾波的系數(shù)；Dn和Dn-l分別是本次和上一次采樣時(shí)的微分部分；K p是比例增益，T S是采樣周期，T I和T D分別是積分時(shí)間和微分時(shí)間，αD是不完全微分的濾波時(shí)間常數(shù)與微分時(shí)間TD的比值。

    4.PID參數(shù)的整定

    PID控制器有4個(gè)主要的參數(shù)K p、T I、T D和T S需整定，無論哪一個(gè)參數(shù)選擇得不合適都會(huì)影響控制效果。在整定參數(shù)時(shí)應(yīng)把握住PID參數(shù)與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能之間的關(guān)系。

    在P（比例）、I（積分）、D（微分）這三種控制作用中，比例部分與誤差信號(hào)在時(shí)間上是一致的，只要誤差一出現(xiàn)，比例部分就能及時(shí)地產(chǎn)生與誤差成正比的調(diào)節(jié)作用，具有調(diào)節(jié)及時(shí)的特點(diǎn)。比例系數(shù)K p越大，比例調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度越高；但是對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng)，K p過大會(huì)使系統(tǒng)的輸出量振蕩加劇，穩(wěn)定性降低。

    積分作用與當(dāng)前誤差的大小和誤差的歷史情況都有關(guān)系，只要誤差不為零，控制器的輸出就會(huì)因積分作用而不斷變化，一直要到誤差消失，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，積分部分才不再變化。因此，積分部分可以穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度，但是積分作用的動(dòng)作緩慢，可能給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性帶來不良影響。積分時(shí)間常數(shù)T I增大時(shí)，積分作用減弱，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能（穩(wěn)定性）可能有所改善，但是穩(wěn)態(tài)誤差的速度減慢。

   微分部分是根據(jù)誤差變化的速度，提前給出較大的調(diào)節(jié)作用。微分部分反映了系統(tǒng)變化的趨勢(shì)，它較比例調(diào)節(jié)更為及時(shí)，所以微分部分具有超前和預(yù)測的特點(diǎn)。微分時(shí)間常數(shù)T D增大時(shí)，超調(diào)量減小，動(dòng)態(tài)性能得到改善，但是抑制高頻干擾的能力下降。

    選取采樣周期T S時(shí)，應(yīng)使它遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)階躍響應(yīng)的純滯后時(shí)間或上升時(shí)間。為使采樣值能及時(shí)反映模擬量的變化，T S越小越好。但是T S太小會(huì)增加CPU的運(yùn)算工作量，相鄰兩次采樣的差值幾乎沒有什么變化，所以也不宜將T S取得過小。

FANUC AMADA A06B-6035-H315/H316 CNC VELOCITY CONTROL UNIT

GE FANUC IC3600SFVA1 USPP IC3600SFVA1

FANUC A06B-6077-H106 USPP A06B6077H106

FANUC A06B-0512-B001 USPP A06B0512B001

GE FANUC IC3600LSRD1 NSPP IC3600LSRD1

Fanuc Servo Motor A06B-0345-B231

RECONDITIONED FANUC MAIN CPU ( A16B-3200-0421 )

FANUC A06B-0752-B100/3000 SERVO MOTOR MODEL 2S 2.2KW **Repair**

FANUC A06B-0854-B300-3030 SERVO MOTOR AS SPINDLE ALPHA 6/6000 **Repair**

FANUC A06B-0315-B032 SERVO MOTOR AC **Repair**

FANUC A87L-0001-001511H USPP A87L0001001511H

FANUC A06B-0501-B004/7000 SERVO MOTOR 3PH 8POLE 11AMP 2000RPM 144V **Repair**

FANUC A20B-0008-0841 USPP A20B00080841

A06B-0315-B074#7000 FANUC SERVO MOTORS REMANUFACTURED

Fanuc 44A719348-103R08

FANUC A06B-0745-B201/3000 SERVO MOTOR AC SPINDLE 1500/4500RPM **Repair**

FANUC AMADA A06B-6035-H315/H316 CNC VELOCITY CONTROL UNIT

GE FANUC IC3600SFVA1 USPP IC3600SFVA1

FANUC A06B-6077-H106 USPP A06B6077H106

FANUC A06B-0512-B001 USPP A06B0512B001

FANUC A370-8024-0013 USPP A37080240013

FANUC A06B-6066-H281 SERVO AMPLIFIER 2AX DIGITAL 0.55KW **Repair**

GE FANUC IC3600SGDE1 NSFP IC3600SGDE1

GE FANUC IC697ALG320 USPP IC697ALG320

A06B-0128-B588#0076 FANUC SERVO MOTORS REMANUFACTURED

A06B-0128-B588#7076 FANUC SERVO MOTORS REMANUFACTURED

FANUC ZA06B-0141-B075#7008 AC12/2000 SERVO MOTOR WITH 32K SERIAL ENCODER **Repai

A06B-0143-B088#0076 FANUC SERVO MOTORS REMANUFACTURED

A06B-0143-B088#7076 FANUC SERVO MOTORS REMANUFACTURED

FANUC A05B-2490-C171 Teach Pendant Repair Service Only!!!

FANUC A06B-0651-B003 SERVO MOTOR 1500RPM 12A 165V **Repair**

GE FANUC IC3600SFKC1 USPP IC3600SFKC1

GE FANUC IC600KD515 NSPP IC600KD515

GE FANUC IC3600AIAE1A1B NSPP IC3600AIAE1A1B

FANUC A20B-0005-0320 USPP A20B00050320

Fanuc A06B-0315-B751 or 10S AC Servo Motor "Exchange" "Warranty"

Fanuc A06B-6050-H103 Velocity Control Unit

Fanuc A06B-0143-B075#7075 AC Servo Motor a12/3000 "Exchange"

Fanuc A06B-6066-H004 Digital Servo Amp Unit "Exchange"

A06B-0147-B077#7075 FANUC SERVO MOTORS REMANUFACTURED

A06B-0147-B077#0075 FANUC SERVO MOTORS REMANUFACTURED

A06B-0153-B175#7075 a30/3000 AC SERVO MOTOR GE FANUC ID3435

Fanuc A06B-6079-H108 Servo Amplifier Repair Only!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Fanuc A06B-6114-H210 Servo Amplifier Repair Only!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

FANUC A06B-0521-B051 USPP A06B0521B051

FANUC A06B-0313-B033 SERVO MOTOR AC ABS 3000P **Repair**

FANUC AC SERVO MOTOR A06B-0212-B100,PULSECODER A860-2000-T301 TESTED WORKING #1

Fanuc A06B-6111-H006#H550 Spindle Amplifier Repair Only!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Fanuc A06B-6058-H221

FANUC A06B-6096-H108 SERVO AMPLIFIER MODULE SVM1-360 **Repair**

FANUC A74L-0001-0038 USPP A74L00010038

FANUC A06B-6102-H222#520 SERVO AMPLIFIER ***Repair only***

FANUC A16B-2200-036 USPP A16B2200036

FANUC A06B-0315-B072 USPP A06B0315B072

GE FANUC 44A717584-G01 USPP 44A717584G01

FANUC A06B-0032-B075 NEW AC SERVO MOTOR A06B0032B075

GE FANUC IC697BEM731X BUS CONTROLLER(ICH) *FACTORY SEALED*

GE-Fanuc IC697ALG320 J Output Module

A02B-0098-C084 Mdi CRT Unit Fanuc

GE FANUC A05B-2301-C371 TEACH PENDANT

Fanuc, A06B-0115-B804, AC Servo Motor Model: ?iS 0.5/6000 NEW

GE FANUC IC3600EPSD1 USPP IC3600EPSD1

Fanuc Circuit Board A20B-0003-0772 14C A20B00030772

Fanuc A06B-0816-B001 Spindle Motor DC

RECONDITIONED FANUC MAIN CPU MODULE ( A20B-8100-0661 )

NEW FANUC SERVO MOTOR, MOD# A06B-0265-B105 W/ 1 YEAR WARRANTY

FANUC SERVO DRIVE A06B-6114-H302

FANUC SERVO UNIT A06B-6059-H208 /H513 A06B6059H208

FANUC AC SPINDLE SERVO DRIVE UNIT A06B-6044-H046 A06B6044H046

Fanuc AC Spindle Motor 6S _ A06B-0754-B210 _ A06B0754B210 _ AO6B-O754-B21O

FANUC INTELLIGENT TERMINAL A13B-0172-C101

Fanuc CNC PCB A20B-0004-0971-05D Circuit Board _ A20B0004097105D

Fanuc A20B-0004-0970-03C _ A20B-0004-0971-03C Circuit Board

GE FANUC IC600BF950L MODULE CARD PCB CIRCUIT BOARD B264248

FANUC A06B-6088-H215#H500 SPINDLE AMPLIFIER MODULE

New GE/Fanuc IC693CPU374-GP IC693CPU374 CPU 374 Module (240K Bytes configurable

FANUC A06B-6114-H302 SERIES D ALPHA I SERVO AMPLIFIER MODULE 283-339V, NEW*

FANUC A06B-6115-H001 SERIES B POWER SUPPLY MODULE 200-240VAC 5A, NEW*

GE FANUC A06B-6088-H215 #H500 SERVO AMPLIFIER

FANUC A06B-6077-H106 POWER SUPPLY A06B6007H106 NEW

GE Fanuc A16B-1000-0140/07A Motherboard Main Controller

FANUC P MODEL G

Fanuc A20B-0007-0010 MotherBoard PCB F6

Fanuc DC motor A06B-0820-B001 model 3

A06B-6066-H003 FANUC SERVO AMPLIFIER REMANUFACTURED

A06B-0143-B075#0076 FANUC SERVO MOTORS REMANUFACTURED

A06B-0148-B075#7000 FANUC SERVO MOTORS REMANUFACTURED

A06B-6058-H006 FANUC SERVO AMPLIFIER REMANUFACTURED

A06B-0317-B072#7076 FANUC SERVO MOTORS REMANUFACTURED

A06B-6078-H211#H500 FANUC SERVO AMPLIFIER REMANUFACTURED