1.功能概要
PID指令是为了接近目标值（SV）而组合P动作（比例动作）、I动作（积分动作）、D动作（微分动作），从测定值（PV），计算输出值（MV）的指令。
（1）报警输出功能
可以使与输入（测定值）变化量或者输出（值）变化量有关的报警输出置ON。
（2）输出值的上下限设定
可以设定输出的上下限值。
（3）自整定功能
可以自动设定比例增益（KP）、积分时间（TI）、微分时间（TD）。还可以选择极限循环法或者阶跃响应法。
（4）PID指令的运算方式
执行PID速度型、测定值微分型运算，如图5-131所示。
图5-131 PID原理
2.PID指令的使用方法
（1）指令格式（见图5-132）
图5-132 PID指令格式
（2）设定数据（见表5-96）
表5-96 设定数据
（3）对象软元件（见表5-97）
表5-97 对象软元件
▲—仅对应FX3U、FX3UC PLC。
（4）功能和动作说明
16位运算（PID）：设定目标值
、测定值
、参数
～
＋6，执行程序后，每隔参数起始的采样时间
，将运算结果（MV）保存到输出值
中，如图5-133所示。
图5-133 16位运算（PID）
设定项目的说明，见表5-98。
表5-98 设定项目
（续）
①不使用自整定时，占用的点数与使用阶跃响应法时占用的点数相同。
3.参数设定和自整定的关系
（1）不做自整定时（参数的设定）对于到参数
为止的设定值，需要在PID运算开始前，用MOV指令等预先写入。
指定了内存保持区域的数据寄存器时，可编程序控制器的电源OFF后，设定数据仍然被保持，因此第2次电源为ON时，不需要写入。
（2）做自整定时比例增益
积分时间
、微分时间
是使PID控制最佳执行的重要常数，可以自动设定这些常数。
4.参数（1）
的参数设定，（见表5-99）
表5-99 参数设定
（续）
①
动作设定（ACT）的bit1＝1、bit2＝1或bit5＝1时，占用
＋20～＋24。
（2）参数的详细内容
1）采样时间（Ts）：
设定范围：1～32767ms。
设定执行PID运算的周期（ms）。
①PID控制时，设定可程控制器的运算周期＜采样时间。
②自整定时，设定1000ms（1s）以上。
2）动作设定（ACT）：
设定范围：OFF＝正动作／ON＝逆动作。a）正动作／逆动作：
选择PID控制方向为正动作还是逆动作。
①自整定（极限循环法）时，自整定中需要设定希望的正动作或者逆动作的PID控制方向。
②自整定（阶跃响应法）时，自整定按照正动作或者逆动作中的任意一种执行，结束时均自动执行设定。正动作：
针对目标值（SV）、随着测定值（PV）的增加，输出（MV）也增加。例如，冷房是正动作，如图5-134所示。逆动作：
针对目标值（SV）、随着测定值（PV）的减少，输出（MV）增加。例如，暖房是逆动作，如图5-135所示。
图5-134 正动作
图5-135 逆动作
正动 作／逆 动 作 和 输 出（MV）、测 定 值（PV）、目标值（SV）的关系，如图5-136所示。
b）报警设定（输入变化量、输出变化量）：
，bit1、bit2设定范围：OFF／ON可以检查输入变化量输出变化量。可以通过
确认检查结果。
图5-136 正动作／逆动作和输出（MV）、测定值（PV）、目标值（SV）的关系
输入变化量：
使用输入变化量报警时，需要将下列的位置ON，并设定希望检查的值。见表5-100。
表5-100 输入变化量报警设定
输出变化量：
使用输出变化量报警时，需要将下列的位置ON，并设定希望检查的值，见表5-101。
表5-101 输出变化量报警设定
输出值上下限如图5-137所示。
图5-137 输出值上下限
变化量，即（上次的值）－（这次的值）＝变化量。c）输出值上下限设定：
设定范围：OFF＝无设定／ON＝设定有效。输出值上下限设定，如下述标志位所示。也有抑制PID控制的积分项增大的效果。使用本功能时，请务必将
置为OFF，见表5-102。
表5-102 输出值上下限设定
3）输入滤波
(www.xing528.com)
设定范围：0～99％
PID控制：比例动作、积分动作、微分动作。
输入滤波（α）是为了降低因测定值（PV）的噪声而导致的波动的软滤波器。
根据控制对象的特性以及噪声级别，设定与之相符的滤波器时间常数，据此可以抑噪声的影响。
①数值小的时候，作为滤波器的效果变小；
②数值过大时，输入响应变差。
输入滤波（α）对作用于目标值的所有的比例动作、积分动作、微分动作都有影响，如图5-138所示。
图5-138 输入滤波
4）比例增益（KP）：（S3）＋3
设定范围：1％～32767％
PID控制：比例动作。
输出（MV）采用比例动作，与偏差（目标值（SV）和测定值（PV）的差）成比例增加。该比例称为比例增益（KP），表现为以下关系式。
输出（MV）＝比例增益（KP）×偏差（EV）
此外，比例增益（KP）的倒数称为比例带。
随着比例增益（KP）变大（下面的例子），测定值（PV）接近目标值（SV）的动作变强。
例5-1：暖房（逆动作）情况下的比例动作（P动作）。如图5-139所示。
例5-2：冷房（正动作）情况下的比例动作（P动作），如图5-140所示。5）积分时间（TI）：
设定范围：0～32767（×100ms）0时，作为∞处理（无积分）。
图5-140 冷房（正动作）情况下的比例动作（P动作）
PID控制：积分动作。
在积分动作中，从偏差产生开始到积分动作的输出变为比例动作的输出为止的时间，称为积分时间，用TI表示。TI越小，积分动作越强。
例5-3：暖房（逆动作）情况下的PI动作，如图5-141所示。
图5-141 暖房（逆动作）情况下的PI动作
例5-4：冷房（正动作）情况下的PI动作，如图5-142所示。
图5-142 冷房（正动作）情况下的PI动作
要点：所谓积分动作，是持续动作并变化输出，以消除产生的偏差，这样的动作。因此可以消除比例动作中产生的剩余偏差，如图5-143所示。
图5-143 积分动作
6）微分增益（KD）：
＋5
设定范围：0～100％
PID控制：微分动作。
就是通过微分动作在输出上加上滤波功能。微分增益（KD）仅影响微分动作。
①微分增益（KD）较小时，对于因扰动等导致的测定值变化，产生瞬时限制而输出响应。
②微分增益（KD）较大时，对于因扰动等导致的测定值（PV）变化，花费较长的时间响应。
要点：请设定微分增益（KD）为“0”，调整输入滤波（α）。针对输出变化的扰动，响应过佳时，请尝试将数值变大。
7）微分时间（TD）：
设定范围：0～32767（×10ms）
PID控制：微分动作。
对于因测定值（PV）的扰动而引起的变化敏感地反应，并将变化抑制在最小限度，为此而使用微分时间。
①微分时间（TD）越大，防止因扰动而引起控制对象的大波动的动作就越强。
②微分时间未必一定要使用（扰动等较少的情况下），如图5-144所示。
图5-144 微分作用
例5-5：暖房（逆动作）情况下的PID动作，如图5-145所示。
图5-145 暖房（逆动作）情况下的PID动作
例5-6：冷房（正动作）情况下的PID动作，如图5-146所示。
图5-146 冷房（正动作）情况下的PID动作
8）报警输出的标志位动作：
（见图5-147）
图5-147 报警输出的标志位动作
a）输入变化量［
＋1bit1＝1］的情况下
图5-147 报警输出的标志位动作（续）
b）输出变化量
的情况下
注：超过了设定的输入输出变化量时，作为报警标志位的
的各位，在其PID指令执行后变为ON。
5.自整定
所谓自整定功能，是自动设定比例增益、积分时间，这些是PID控制最佳执行的重要常数的功能。
自整定功能有极限循环法和阶跃响应法两种方法。
1）极限循环法
所谓极限循环法是在进行两位值控制（根据偏差，切换输出输出上限值（ULV）和输出下限值（LLV））时，测定输入值的变化，求取PID的3个常数的方法。
通过自整定（极限循环法）设定的参数，见表5-103。
表5-103 通过自整定（极限循环法）设定的参数
2）阶跃响应法
所谓阶跃响应法是通过对控制系统给出0→100％（阶跃状输出即使为0→75％或者0→50％，也可以求取）的阶跃状输出，然后根据从输入变化得到的动作特性（最大倾斜（R）、无用的时间（L））来求取PID的3个常数的方法。
通过自整定（阶跃响应法）设定的参数，见表5-104。
表5-104 通过自整定（阶跃响应法）设定的参数
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