原文作者：AB PLC工作室 ?公眾號：abseMe 在此特別鳴謝！

前言：在自動化控制領域，提到PID控制，幾乎無人不知無人不曉，可見其重要性。在實際項目中，很多工藝要求恒溫、恒流、恒壓等，這時，PID控制就是工程師們的首選，因為它原理簡單、技術成熟、應用廣泛、容易實現。針對羅克韋爾AB LOGIX5000控制器，其編程軟件自帶PID指令，大家為了學習該指令或項目前期驗證其嚴密性，特意搭建一套符合PID控制流程的硬件環境，顯然不太現實，畢竟成本太高。那么，今天，工作室就分享一套全新的仿真方法，無限接近實際項目，輕松模擬PID調節控制。

01軟件環境

操作系統

Windows 10 專業版 64位

3D仿真軟件

Factory IO V2.5.0

編程軟件

Studio 5000 V33.01.00中文版

仿真軟件

FactoryTalk Logix Echo V2.01.00

02PID術語

關于PID的原理和算法，本文不做詳細的介紹，因為這些資料都是公開的，并且現今網絡如此發達，隨便網上一搜，就非常多，其中不乏實用詳盡的技術文章，下圖為PID控制原理圖.

比例-積分-微分控制，簡稱PID控制，即根據給定值和實際過程反饋值構成控制偏差，對這個誤差分別進行比例、積分、微分處理后疊加輸出，對被控對象進行控制。下面，就Studio 5000編程時，需要用到的PID術語概況性的介紹一下.

P：Proportional，比例，PID控制必須項，主要調節手段，比例控制器的輸出u(t)與輸入偏差e(t)成正比，能迅速反映偏差，從而減小偏差，但不能消除系統的穩態誤差.

I：Integral，積分，PID控制可選項，主要用于消除穩態誤差，積分作用太強會使系統超調加大，甚至出現振蕩.

D：Derivative，微分，PID控制可選項，作用能反映偏差信號的變化趨勢，有助于系統減小超調，克服振蕩，加快系統的響應速度，減小調節時間，從而改善了系統的動態性能，但微分時間系數過大，會使系統出現不穩定.

SP：Set Point， 設定值，即根據工藝需求設定的目標值.

PV：Process Value，過程值，通過監測元件，比如流量計、液位計等對過程對象進行測量，得到的實時數據值.

CV：Control Value，控制值，經PID整定后的輸出值，直接作用于執行機構，比如變頻器、調節閥等.

e：Error，偏差，等于SP-PV，過程值與目標值存在的誤差.

DB：Dead Band，死區，PID控制可選項，當過程值幾乎接近目標值時，PID仍會調節，導致執行機構頻繁動作，時間久了，容易損壞，當引入了死區，在上限范圍內，PID控制值保持當前值輸出.

03Factory IO

在2021年，工作室就寫過一篇《Studio 5000聯合Factory IO進行3D工廠仿真》，當時AB仿真軟件FactoryTalk Logix Echo還未發布，通信方式采用的是RSLinx OPC來實現的，這篇文章比較詳細的介紹Factory IO使用，所以，本文就不再重復講述相同內容，直接進入主題。

打開Factory IO軟件，找到場景《Level Control》，該場景提供的功能就是用來仿真PID控制，并且是系統預置好了的，直接使用。為了操作的便利性，本文案例將操作箱刪除了，并將傳感器、執行機構等改為中文名稱，方便識別，詳見下圖.

本案例采用的是AB最新仿真FactoryTalk Logix Echo，所以通信驅動選擇Allen-Bradley Logix5000，和實際的Logix5000控制器一樣，設置好IP地址，機架槽號，輸入/輸出點位.

將傳感器、執行器和對應的Studio 5000標簽關聯起來，并連接通信驅動.

關聯好輸入/輸出點位后，將系統生成的變量導出，該文件的后綴名為.csv，使用EXCEL打開，并將復制到Studio 5000導出的標簽表中，然后導入，即可完Factory IO變量的創建.

打開Studio 5000，創建PID程序，更多詳細操作請看后面的視頻講解.

本文案例基于FactoryTalk Logix Echo仿真，關于它的介紹和詳細使用，工作室發布過兩篇文章，分別是《新1代仿真軟件Echo 1.0》《FT Echo 2.0使用方法》，需要了解的朋友，可以點擊閱讀.

結語 ：綜上所述，本文通過圖文、視頻、實操等方式詳細地介紹3D數字虛擬軟件Factory IO聯合FactoryTalk Logix Echo和Studio 5000實現恒液位PID控制的仿真，無論是從視覺效果，還是邏輯動作，都非常直觀，通過這種3D動態仿真，可以讓學習者從枯燥的代碼編寫過程獲取到成功的喜悅。

審核編輯：湯梓紅