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PLC控制系统
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器（变送器的相关产品）﹑执行机构﹑输入输出接口。控制器的输出经过输出接口﹑执行机构﹐加到被控系统上﹔控制系统的被控量﹐经过传感器﹐变送器﹐通过输入接口送到控制器。不同的控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(inbbbligent regulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。 可编程控制器(PLC) 是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连，如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。
开环控制系统
 开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。
闭环控制系统
闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈( Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正较后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。另例，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。
阶跃响应
阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时，系统的输出。稳态误差是指系统的响应进入稳态后﹐系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、个字来描述。稳是指系统的稳定性(stability)，一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该是收敛的﹔准是指控制系统的准确性、控制精度，通常用稳态误差来(Steady-state error)描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差﹔快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。
PID控制的原理和特点
在工程实际中，应用较为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可*、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依*经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术较为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，较适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
比例（P）控制
比例控制是一种较简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。
积分（I）控制
在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
微分（D）控制
在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“**前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重**调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
PID控制器的参数整定
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行较后调整与完善。

采用临界比例法

利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：

(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作﹔

(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期﹔

(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数

首先谈谈PLC的发展史在制造业具体步骤中，许多的开关量顺序控制，它依据逻辑前提条件确定次序动作，并根据逻辑进行连锁保护动作的控制，及许多自相关函数量的数据收集。传统上，众多功能是借助气动或电气系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）企业谈到替代继电气控制试验装置的需求，次年，美国数字公司研发出了基于集成电路和电子技术的操控设备，**次运用程序化的方式运用于电气控制，这可是**代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。

个人计算机（缩写pc）发展趋势起来后，以便方便快捷，也以便体现可编程控制器的用途优势，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。

上世纪八十年代至九十年代中期，是PLC发展较快的时期，年增长率始终维持为35~45%。在这一时期，plc在解决模拟量输入能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力获得大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

PLC有着通用性强、方便使用、自我调节面广、系统可靠性高、抗干扰性强、程序编程简易等特点。PLC在工业生产自动控制特别是顺序控制中的影响力，在可预见的今后，是不能替代的。

我们再说说PLC的组成从构造，PLC包含固定式和组合式（模块式）二种。固定式PLC涉及CPU板、I/O板、显示面板、运存块、电源等，这些元素组成1个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、运存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

说到CPU的组成CPU是PLC的关键，起神经**的作用，一套PLC较少有一个CPU，它按PLC的系统程序授予的功能接收并储存用户程序和数据，用扫描的手段收集由现场输入装置送给的状态或数据，并存到规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和程序编程全过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐一读取指令，经深入分析后再按指令规定的任务形成相应的控制信号，去指挥相关的控制电路。

CPU包括由运算器、控制器、寄存器及建立它们之间关联的数据、控制及状态总线组成，CPU单元还涵盖外围芯片、总线接口及有关电路。内存关键用于储存程序及数据，是PLC的构成模块。

在用户来看，不必深入分析CPU的内部结构电路，但对各组成部分的工作机制还是需有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、表述指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号调节。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参加运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。

CPU速度和内存空间是PLC的关键参数，它们决定着PLC的工作速率，IO数目及软件容量等，从而限制着控制规模。

至于I/O模块呢，PLC与电气回路的接口，是根据输入输出部分（I/O）进行的。I/O模块集成化了PLC的I/O电路，其输入暂存器表明输入信号状态，输出点表明输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块反过来。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。