「百说不如一练」如何自己动手写一个PID控制算法？

前言

一般来说，各家品牌的PLC都是自带PID功能的，直接调用即可。要求不高的调节场合，直接使用默认参数即可。有些控制要求较高的场合，除了耐心也要讲究一些技巧，不过学会PID通用调试方法，什么控制器都不怕！当然也可以通过下面的（模型+动态图）更直观的学习PID控制。西门子PLC有三种PID功能，可以参考PID功能选型以及故障处理。不过今天重点来说明下，如何自己动手做一个PID控制算法：根据PID的通用算法公式分别用C语言和梯形图来编程实现。（以下图片源自网络）

一、PID控制算法公式

二、C语言程序

直接上C语言代码：

三、梯形图程序

再上PLC梯形图：

其实根据PID算法公式，实现的方法有很多，可以用各种不同的编程语言来实现，欢迎朋友们留言说说你们是如何实现的？

你了解怎么使用西门子plc进行PID编程吗？

1.注意信号区分

注意区分输入端接的是电压信号还是电流信号；输出端是电流信号还是电压信号。在模拟模块上不同信号下的接线方式。

2.了解信号元件

如使用温度变送器，要了解温度变送器测量范围，如0～100℃；输出电流范围4～20mA；分度号是什么，如PT100；接线原理图等。相关输入元件；输出元件在模拟模块上的接线方式。其他如工程要求的精度是多少等。

3.PID设定值

模拟量值和A/D转换值的转换

假设模拟量的标准电信号是A0—Am（如：4—20mA），A/D转换后数值为D0—Dm（如：6400—32000），设模拟量的标准电信号是A，A/D转换后的相应数值为D，由于是线性关系，函数关系A＝f（D）可以表示为数学方程：

A＝（D－D0）×（Am－A0）／（Dm－D0）＋A0。

根据该方程式，可以方便地根据D值计算出A值。将该方程式逆变换，得出函数关系D＝f（A）可以表示为数学方程：

D＝（A－A0）×（Dm－D0）／（Am－A0）＋D0。

具体举一个实例，以S7-200和4—20mA为例，经A/D转换后，我们得到的数值是6400—32000，即A0＝4，Am＝20，D0＝6400，Dm＝32000，代入公式，得出：

A＝（D－6400）×（20－4）／（32000－6400）＋4

假设该模拟量与AIW0对应，则当AIW0的值为12800时，相应的模拟电信号是6400×16／25600＋4＝8mA。

又如，某温度传感器，－10—60℃与4—20mA相对应，以T表示温度值，AIW0为PLC模拟量采样值，则根据上式直接代入得出：

T=70×（AIW0－6400）／25600－10

可以用T 直接显示温度值。

模拟量值和A/D转换值的转换理解起来比较困难，该段多读几遍，结合所举例子，就会理解。为了让您方便地理解，我们再举一个例子：

某压力变送器，当压力达到满量程5MPa时，压力变送器的输出电流是20mA，AIW0的数值是32000。可见，每毫安对应的A/D值为32000/20，测得当压力为0.1MPa时，压力变送器的电流应为4mA，A/D值为（32000/20）×4＝6400。

由此得出，AIW0的数值转换为实际压力值（单位为KPa）的计算公式为：

VW0的值＝(AIW0的值－6400)(5000－100)/(32000－6400)＋100（单位：KPa）

假定我们将控制温度定位23.5℃；以单极性为例，首先应确定输入信号是0～10V电压信号还是4～20mA电流信号，这在PID设定值中非常重要。

如是0～10V电压输入信号对应0～32000，温度范围0～100℃，设定值为可直接算出:VD204=23.5/（100-0）=0.235；

若是电流4～20mA，其对应数值应为6400～32000，温度范围0～100℃，则设定值应为0.388。

原因：模拟模块中0～32000对应0～20mA；其中6400～32000对应4～20mA对应0～100℃；这就必须进行相关的计算，23.5℃电流计算方式：

（20-4）：（100-0）=（X-4）:23.5;

解方程：X=7.76(mA)。

设定值：VD204=7.76/20=0.388

4.PID输出值

以单极性为例，应确定输出信号是0～10V电压信号还是4～20mA电流信号对应着0～32000

若是输出信号AQW0对应电压信号，比如0～10V，则AQW0=（实数VD208*32000在转化成整数）即可；

若是输出信号AQW0对应电流信号，比如4～20mA，则AQW0=（实数VD208*32000在转化成整数+6400）。

5.PID恒温控制

通过上机实验可知：PID恒温控制是围绕着设定值进行调节的。若设定温度为23.5℃；当温度低于设定值时，加温蒸汽调节阀始终处于全部打开状态，；当温度达到23.5℃，加温用的蒸汽调节阀开始逐渐关闭，在关闭过程中，温度有可能仍在渐渐上升，温度偏离越大，关闭速度越快；知道全部关闭为止；当温度再次低于设定值时，加温蒸汽调节阀则会逐渐打开，打开速度取决于温度偏离值的大小，偏离越大，打开速度越快；直到温度再次达到设定值。若温度长时间未达到设定值，调节功能会将调节阀全部打开，这就是我所观察到的PID恒温控制情况。所以，我们可以根据实控情况进行必要的编程，有效的利用低于设定值时PID控制时段；切断高于设定值部分的PID控制，在温度高于设定值后，即可根据生产要求干脆部分或全部关闭加温阀。以防温度上升过高。来求得优越的温控效果。

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