PID控制广泛应用在过程控制中，估计有90%左右自动控制回路采用PID控制，真正用APC控制的并不多，所以PID控制是玩控制人的必修课，标准的PID算式如下图1中的式1,

由于微积分运算无法直接计算，通常进行微积分的近似数值计算，数值计算公式如图1中的式2，但真正采用的通常是pid增量数值计算式，如图1中的3式，从算式中可以看出，pid算法有几个要素，分别是：比例增益Kc或Kp，积分时间Ti，微分时间Td，采样时间Tp和偏差e，在控制理论中e=sp—pv，在仪表中通常是e=pv—sp，也有相反的，这是需要注意的，上式中pv是过程值，sp是设定值，但由于标准的pid算法有缺陷，主要是在阶跃输入时，由于物理限制，无法输出无穷大，在采样系统的情况下，只在第一个周期有微分作用，后面的采样周期就不再有微分作用，这也不合理，所以工程上通常采用不完全微分pid算式，不完全微分pid算法有很多种，S7-300/400PLC中的pid调节器的传递函数如图1中的4式，如果对不完全pid算法进行仿真研究，可以发现，无论是人工整定pid参数，还是用最优化算法进行pid参数寻优，效果通常都比标准pid算法来得好。图1中，4式的不完全微分部份的数值计算，有很多种方法，常用的有，1将微分方程转换为差分方程，然后再作数值计算，2用离散相似法进行数值计算，还可以作z变换，然后进行数值计算，甚至可以用龙格—库塔法进行数值计算，但在step7中，我们不需要自己编pid算法，FB41功能块就是一个pid算法函数，你只要会调用就可以了，我们掌握了pid算法原理，通常来说调用FB41并非难事，但有两点须注意，1是输入FB41的过程量pv必须作量程化处理，设定值sp也同理，否则，pid值的意义将变得不明确，因pid值的大小意义与量程有关，如果过程值末经量程化处理，那么pid值的意义将变得难以捉摸，step7中有一个FC105用来处理量程，只要调用就可，当然也可以自编，这并不难，2是采样时间不能设置错误，因为在采样系统中，积分时间Ti和微分时间Td与采样时间有关联，错误的设置，可能导致调节器输出变化极慢或极快——在0%和100%输出之间振荡，由于需要设置的参数相当多，不可能一一解绍，具体设置见图2至图5，在正确设置FB41后，将程序下载至s7-plcsim中，就可进行仿真，如同前面讲的，我们将wincc、matlab、s7-plcsim用OPC互联起来，这样就构成了一个闭环系统，运行闭环系统，我们可以知道FB41设置是否合理，这里，整个虚拟系统的仿真效果如图6所示，从图中可以看出控制效果相当好。在wincc界面中，蓝色字显示的是pid值，红色pid值是模糊pid控制显示用，这里没用。上面讲的pid调节器调用，只是基本的，一个真正的pid调节器还要有手动输出功能，以及手动/自动无扰动输出功能，为实现这些功能，需要在step7和组态软件两侧编程(脚本)，私下以为，在Intouch组态软件中实现这些功能更方便些，或者说VB脚本比wincc中C语言更方便，具体这里不再展开，有机会再说。