1. pid控制
在工业控制中，pid控制（比例-积分-微分控制）得到了广泛的应用，这是因为pid控制具有以下优点：
1）不需要知道被控对象的数学模型。实际上大多数工业对象准确的数学模型是无法获得的，对于这一类系统，使用pid控制可以得到比较满意的效果。据日本统计，目前pid及变型pid 约占总控制回路数的90%左右。
2）pid控制器具有典型的结构，程序设计简单，参数调整方便。
3）有较强的灵活性和适应性，根据被控对象的具体情况，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、积分分离式pid、变速积分pid等。随着智能控制技术的发展，pid控制与模糊控制、神经网络控制等现代控制方法相结合，可以实现pid控制器的参数自整定，使pid控制器具有经久不衰的生命力。
2. plc实现pid控制的方法
如图1所示为采用plc对模拟量实行pid控制的系统结构框图。用plc对模拟量进行pid控制时，可以采用以下几种方法：
图1 用plc实现模拟量pid控制的系统结构框图
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，用户在使用时只需要设置一些参数，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昂贵，一般在大型控制系统中使用。如三菱的a系列、q系列plc的pid控制模块。
2）使用pid功能指令。现在很多中小型 plc都提供pid控制用的功能指令，如fx2n系列plc的pid指令。它们实际上是用于pid控制的子程序，与a/d、d/a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，价格却便宜得多。
3）使用自编程序实现pid闭环控制。有的plc没有有pid过程控制模块和 pid控制指令，有时虽然有pid控制指令，但用户希望采用变型pid控制算法。在这些情况下，都需要由用户自己编制pid控制程序。
3. fx2n的pid指令
pid指令的编号为fnc88，如图2所示源操作数［s1］、［s2］、[s3]和目标操作数[d]均为数据寄存器d，16位指令，占9个程序步。［s1］和［s2］分别用来存放给定值sv和当前测量到的反馈值pv，［s3］~[s3]＋6用来存放控制参数的值，运算结果mv存放在［d］中。源操作数［s3］占用从［s3］开始的25个数据寄存器。
图2 pid指令
pid指令是用来调用pid运算程序，在pid运算开始之前，应使用mov指令将参数（见表）设定值预先写入对应的数据寄存器中。如果使用有断电保持功能的数据寄存器，不需要重复写入。如果目标操作数[d]有断电保持功能，应使用初始化脉冲m8002的常开触点将其复位。
表 pid控制参数及设定
源操作数
参 数
设定范围或说明
备 注
［s3］
采样周期（ts）
1~32767ms
不能小于扫描周期
［s3］+ 1
动作方向（act）
bit0: 0为正作用、1为反作用
bit1: 0为无输入变化量报警
1为有输入变化量报警
bit2: 0为无输出变化量报警
1为有输出变化量报警
bit3 ~ bit15不用
［s3］+ 2
输入滤波常数（l）
0~99（%）
对反馈量的一阶惯性数字滤波环节
［s3］+ 3
比例增益（k p）
1~32767（%）
［s3］+ 4
积分时间（t i）
0~32767（×100ms）
0与∝作同样处理
［s3］+ 5
微分增益 (k d)
0~100（%）
［s3］+ 6
微分时间（t d）
0~32767（×10ms）
0为无微分
［s3］+ 7
~ [s3]+ 19
—
—
pid运算占用
［s3］+ 20
输入变化量（增方）警报设定值
0~32767
由用户设定act（［s3］+ 1）为k2~k7时有效，即act的bit1 和bit2至少有一个为1时才有效；
当act的bit1 和bit2都为0时，［s3］+ 20 ~［s3］+ 24无效
［s3］+ 21
输入变化量（减方）警报设定值
0~32767
［s3］+ 22
输出变化量（增方）警报设定值
0~32767
［s3］+ 23
输出变化量（减方）警报设定值
0~32767
［s3］+ 24
警报输出
bit0: 输入变化量（增方）超出
bit1: 输入变化量（减方）超出
bit2: 输出变化量（增方）超出
bit3: 输出变化量（减方）超出
pid指令可以同时多次使用，但是用于运算的[s3]、[d]的数据寄存器元件号不能重复。
pid指令可以在定时中断、子程序、步进指令和转移指令内使用，但是应将［s3］＋7清零（采用脉冲执行的mov指令）之后才能使用。
控制参数的设定和 pid运算中的数据出现错误时，“运算错误”标志m8067为 on，错误代码存放在d8067中。
pid指令采用增量式pid算法，控制算法中还综合使用了反馈量一阶惯性数字滤波、不完全微分和反馈量微分等措施，使该指令比普通的pid算法具有更好的控制效果。
pid控制是根据“动作方向”（[s3]+1）的设定内容，进行正作用或反作用的pid运算。pid运算公式如下：
以上公式中：△mv是本次和上一次采样时pid输出量的差值，mvn是本次的pid输出量；evn和 evn-1分别是本次和上一次采样时的误差，sv为设定值；pvn是本次采样的反馈值，pvnf、pvnf-1和pvnf-2分别是本次、前一次和前两次滤波后的反馈值，l是惯性数字滤波的系数；dn和dn-l分别是本次和上一次采样时的微分部分；k p是比例增益，t s是采样周期，t i和t d分别是积分时间和微分时间，αd是不完全微分的滤波时间常数与微分时间td的比值。
4.pid参数的整定
pid控制器有4个主要的参数k p、t i、t d和t s需整定，无论哪一个参数选择得不合适都会影响控制效果。在整定参数时应把握住pid参数与系统动态、静态性能之间的关系。
在p（比例）、i（积分）、d（微分）这三种控制作用中，比例部分与误差信号在时间上是一致的，只要误差一出现，比例部分就能及时地产生与误差成正比的调节作用，具有调节及时的特点。比例系数k p越大，比例调节作用越强，系统的稳态精度越高；但是对于大多数系统，k p过大会使系统的输出量振荡加剧，稳定性降低。
积分作用与当前误差的大小和误差的历史情况都有关系，只要误差不为零，控制器的输出就会因积分作用而不断变化，一直要到误差消失，系统处于稳定状态时，积分部分才不再变化。因此，积分部分可以消除稳态误差，提高控制精度，但是积分作用的动作缓慢，可能给系统的动态稳定性带来不良影响。积分时间常数t i增大时，积分作用减弱，系统的动态性能（稳定性）可能有所改善，但是消除稳态误差的速度减慢。
微分部分是根据误差变化的速度，提前给出较大的调节作用。微分部分反映了系统变化的趋势，它较比例调节更为及时，所以微分部分具有超前和预测的特点。微分时间常数t d增大时，超调量减小，动态性能得到改善，但是抑制高频干扰的能力下降。
选取采样周期t s时，应使它远远小于系统阶跃响应的纯滞后时间或上升时间。为使采样值能及时反映模拟量的变化，t s越小越好。但是t s太小会增加cpu的运算工作量，相邻两次采样的差值几乎没有什么变化，所以也不宜将t s取得过小。