PID调节器与PLC的PID功能的区别及特点

常有从事plc应用的工程师调侃PID调节器，认为PLC的PID已经可以完全替代PID调节器，事实真相果真如此？昌晖仪表对比分析PID调节器的PID和PLC的PID在设置、编程和应用方面的异同和特点，让大家客观认知PID调节器和PLC的应用。
PLC是一种基于微处理器的控制模块，用于设备控制，PLC特别适用于逻辑控制的应用场合，一般使用“梯形图”来编程，PLC是一种更加现代化的工具。目前的PLC具有基本的PID控制功能。
PID调节器用于生产过程控制，随着控制技术的发展，调节器PID控制算法突飞猛进，在复杂过程控制中效果优异。PID调节器在制造领域中确保有效的过程控制、实现稳定的质量以及最大限度减少用户失误方面拥有类似的功效。
尽管PLC的PID和调节器的PID有众多类似之处，它们在设置、编程和应用方面仍有显著不同，而综合这些不同来看，PID调节器有自己独特的优势。
1、PID调节器成本低于PLC
相对而言，PLC设计用于控制多任务，适用于多回路逻辑控制和过程控制的应用。对于单回路或者少数回路过程控制的应用，PLC强大的功能仅用到PID功能，大马拉小车的感觉，故成本显得高昂，用专门针对过程控制设计的PID调节器才是最经济选择。
2、设置简单
如前所述，PLC设计用于多任务环境，因此需要工程技术人员掌握专业编程技能、丰富的控制经验及大量的时间，来打造符合特定应用需要的解决方案。而PID调节器则可以相对快速地安装、设置和优化，工程技术人员所需经验极少。
PID调节器大多安装在控制柜面板上，少数安装在导轨上许多，安装迅速。PID调节器面板上通常都有LED或LCD显示器和操作按钮，工程技术人员只要具备基本的工程知识即可在数分钟内完成调节器参数设置。PLC通常安装在控制柜内的机架上，不带显示屏，且需要单独的hmi（同样需要设置）或电脑显示测量值和参数值，因此在参数设置上有明显劣势。
3、PID调节器控制功能更优
PID调节器专门设计用于处理各种工业过程，有与这些过程直接相关的特点、输出和控制功能，能在各种复杂工况环境中获得高质量的控制效果。例如针对需要阀门电机正反转控制的应用提供专门的控制算法。PLC需要具备适合广泛制造和自动化功能的特点，因此针对控制系统存在时滞时间长、响应慢、响应性发生变化、存在积分性的过程、多个回路间相互耦合、无超调、外部干扰大等特点时PLC的PID控制就不理想，无论怎样整定PID参数都无法得到满意效果。比如PLC的PID可以执行基本的温度控制任务，但不如专门的温度控制器优势明显。此外，由于需要处理模拟信号，温度控制系统对微处理器的要求和PID控制算法非常严苛。温度控制器（温控仪）是专为处理这些需求而设计的，而PLC必须在系统经过测试后才能判定能否满足这些过程要求。如不符合要求，PLC将无法快速响应过程中的各种变化，并导致超前或滞后，从而影响产品质量。
4、明了的可视化界面
PID调节器有多种规格以及复杂控制程序，操作员通过仪表自带显示器即可轻松查看过程信息及需要注意的警报信息。PLC通常没有直接显示界面，而是需要一个单独的HMI(且HMI需要单独设置)来显示必要的过程信息，但HMI通常还会显示与PLC所管理的其他任务相关的各种数据。这意味着PID调节器优势非常明显，显示界面更方便查看所有相关的信息，并可通过按键进行快速进行调节。许多带记录功能调节器还额外提供数据记录功能，可以用于查看先前历史数据以及标记潜在问题。
5、精度
调节器是闭合反馈回路的一部分，该回路主动追踪过程值与设定值的偏差，并根据需要调节输出，先进的PID算法容易实现自动调节功能，可以实现快速设置，并保持最小的过程值与设定值偏差。其中就包括针对意外过程变化或控制中断的调节。这对于维持稳定的高产品质量以及减少不良产品批次是非常必要的。
PLC的PID与调节器不同，PLC的PID功能通常是有限的或者需要工程师手动调节，这使得编程时间更长，并带来了人为错误的风险。如前所述，温度控制对处理器的要求可能是非常高的，PLC同时处理众多其他任务可能导致对过程变化的响应更慢，因而精度会低于专用温控仪所能达到的水平。
在过程控制应用中，PID调节器相对于PLC有多个优势。它们安装和设置更快，操作更迅速且简单，其控制算法是针对控制系统存在时滞时间长、响应慢、响应性发生变化、存在积分性的过程、多个回路间相互耦合、无超调、外部干扰大等工况的设计的，可以满足过程控制对PID调节系统高质量的要求。
如果系统要求PID调节器所无法实现的更高自动化水平，则PLC是更为合理的解决方案，然而仍建议使用PID调节器来弥补PLC在复杂过程控制方面的不足。这样既能利用PID调节器特点，又能减少对PLC的要求，从而达到高精度、高可靠性和高质量的控制效果。