【PLC变频恒压供水系统的硬件和软件设计案例9800字】

PLC变频恒压供水系统的硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u1804PLC变频恒压供水系统的硬件和软件设计案例 1218811系统的硬件设计 1234291.1系统主要设备的选型 1277971.1.1PLC及其扩展模块的选型 2108111.1.2变频器的选型 3203471.1.3水泵机组的选型 4294581.1.4压力变送器的选型 411431.1.5液位变送器选型 5310371.2系统主电路分析及其设计 519781.3系统控制电路分析及其设计 778821.4PLC的I/O端口分配及外围接线图 9141302系统的软件设计 1396302.1系统软件设计分析 135422.2PLC程序设计 14187552.2.1控制系统主程序设计 1587292.2.2控制系统子程序设计 18522.3PID控制器参数整定 2145392.1.1PID控制及其控制算法 21267692.1.2变频恒压供水系统的近似数学模型 23217572.1.3PID参数整定 231系统的硬件设计1.1系统主要设备的选型根据基于PLC的变频恒压供水系统的原理，系统的电气控制总框图如图1.1所示：图1.1系统的电气控制总框图从以上系统的电气框图可以看出，系统的主要硬件装置必须包括（1）PLC及扩展模块、（2）转换器、（3）泵单元、（4）压力发射器、（5）液位发射器。主要设备选型如表1.1所示：表1.1本系统主要硬件设备清单主要设备型号及其生产厂家可编程控制器（PLC）SiemensCPU226模拟量扩展模块SiemensEM235变频器SiemensMM440水泵机组SFL系列水泵3台（上海熊猫机械有限公司）压力变送器及显示仪表普通压力表Y-100、XMT-1270数显仪液位变送器分体式液位变送器DS26(淄博丹佛斯公司)1.1.1PLC及其扩展模块的选型PLC是频率变换恒压控制系统整体的核心。由于必须收集所有输入数字、对所有生产单元的控制、实现恒压和完成外部数据的交换，所以在选择PLC时，考虑到指令执行的速度、指令的丰富性、存储空间等，考虑通信接口和协议、考虑到扩展模块的容量和编程软件的便利性，由于自动控制系统的恒压供水量相对较少，PLC选择西门子S7-200型，PLCS7-200结构紧凑，西门子PLC可靠性高，扩展性高，通信命令丰富有通信协议简单等优点。PLC可与控制器连接，监视自动控制系统，PLC与上级机之间的通信采用PC电缆/PPI，采用支持点对点接口协议（PPI）。PC电缆/PPI可容易地从PLCRS485通信接口转换成RS232CC通信接口。用户程序有三级密码保护，可以保护程序的安全。根据控制系统所需的实际端子的数量，考虑到PLC端子的数量需要预定，S7-200PLC的主模块是cpu226，其开关量为16点，输出模块是AC220V继电器输出。cpu226开关输入是24点，输入模块是+24V直流输入，实际上需要模拟输入点和模拟输出点。选择EM235作为扩展模块，具有4个模拟输入（AIW）和模拟信号信道（aqw），当输入信号和输出信号连接到a口时，a/D转换自动完成，标准输入信号可以转换成16位字的数字信号。当输出信号连接到a口时，D/one转换将自动完成，16位数字信号将转换为标准输出信号，EM235模块可根据不同的标准输入信号，通过微动开关进行设定。1.1.2变频器的选型频率转换器是系统控制致动器的硬件，通过改变频率来调节发动机的旋转速度，可以改变水的输出。频率转换器的选择必须根据泵的电力和电流来决定。频率转换器还应具有通信功能，根据控制功能，一般的频率转换器分为3种。一般的U/F控制逆变器功能，高性能U/F控制转换器，扭矩控制功能和高矢量功能转换器，供水系统泵负荷，低速时扭矩小。可以选择相对便宜的U/F控制逆变器。本项目的PLC选择了西门子S7-200的机型，为了方便PLC和频率转换器之间的通信，使用西门子。由微处理器控制的三级交流引擎的转速系列产品。采用分离门双极晶体管作为能量产生装置。各种完善的逆变器功能和电机保护集成在RS-485/232C接口和闭环PI控制器中，用于简单的过程控制。这可以根据用户的特殊要求定制I/O终端的功能，流量控制可以提高动态响应特性，高个子可以在低频下输出，微主440的逆变器的输出为0.75~90kw，在高要求、大功率的情况下那个输出信号可以作为75kW的泵引擎的输入信号使用。西门子频率转换器可以通过RS-485的通信协议和接口直接连接西门子PLC。设备之间的通信很方便。1.1.3水泵机组的选型选择泵组的基本原则是保证泵的良好运行。第二，为了在高效区域工作，实现更好的节能效果，选择泵必须适应系统用水量的变化范围。本项目要求发动机额定功率为75kW，根据设计要求，配合小区内水的现状，供水压力由0.3±0.01Mpa控制，上海熊猫机械有限公司生产的SFL（75kW发动机功率）系列泵3台。生活供水泵的低噪音SFL外壳，棒采用不锈钢，主轴，导向轴采用铸件，静电喷雾后效率提高5%以上。降低噪音发动机、机械关闭、前端压力保护装置、噪音低（外部噪声60分贝）、磨损和使用寿命。下轴承采用低噪音、寿命长的耐磨弹性轴承。采用低投入、低输出的结构设计，水力模型先进，性能更可靠，可输送清水和理化性质的水，无颗粒、无杂质、无挥发性、无弱腐蚀性的土壤，一般为城市供水、锅炉供水、空调冷却系统、用于消防供水等。本项目使用上海熊猫机械有限公司生产的3台75kW发动机动力SFL系列泵。1.1.4压力变送器的选型压力变送器被用于测量管道网的水压，通常设置在泵的出口。压力传感器和压力发射器将水管水压的变化转换为1～5V或4～20mA的模拟信号，作为模拟输入模块（A/D模块）的输入。选择时，为了防止传输中的干扰和损失，可以采用4~20mA的输出压力，当运行中压力传感器和压力发射器发生故障时，系统可以打开所有泵。为了防止因爆炸管道和超高水压而造成的室内水设备（热水器、厕所等）损伤，本表的供水系统采用PLC数字输入等电极点压力表的上部输出，当压力超过上限时，停止所有泵应该发出警报输出[13]。通过以上分析，使用xml-170数字工具和普通y-100压力计实现压力检测、显示和传输，压力计的测量范围为0~1MPa，精度为1.0。数字显示工具产生发送到连接到cpu226的模拟模块EM235的4到20mA的电流信道。作为PID调整的电反馈信号，可以设置压力的上下限，并输出通过两个中继控制抑制输出压力的信号。1.1.5液位变送器选型考虑到泵的空摆影响发动机寿命，需要对池的水位进行测量和控制，本图中池的水位需要2m～5m，因此将检测到的水位用液位转换器转换为标准电信号（4~20mA信号电压）需要插入窗口的比较器，利用比较器的高水位输出成为罐的水位的警报信号，输入到PLC。综合以上因素：本项目使用淄博丹佛公司生产的ds26分体式液位转换器，测定范围为0m~200m，适合水箱、深井等液位的测量。零和全刻度应该可以外部调整。食物：24VDC；输出信号：2线制4~20mADC，精度等级：0.25级。1.2系统主电路分析及其设计基于PLC的变频恒压供水系统主电路图如图1.2所示：三台电机分别为M1、M2、M3，它们分别带动水泵1#、2#、3#。接触器KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3的工频运行；接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3的变频运行；FR1、FR2、FR3分别为三台水泵电机过载保护用的热继电器；QS1、QS2、QS3、QS4分别为变频器和三台水泵电机主电路的隔离开关；FU为主电路的熔断器。系统采用3个泵的循环频率变换方式。也就是说，3台泵中只有1台在变频器控制下进行变速运转。剩下的泵在频率下匀速运转。使用水量小的情况下，频率转换泵的连续运转时间超过3小时的话，需要切换到下一个泵。也就是说，系统为了不让一台泵的工作时间变长，而具备了“装泵功能”。只有一个泵可以同时进行频率转换工作，但是三个泵可以在不同的时间进行频率转换工作。图1.2变频恒压供水系统主电路图三级电源i通过低压熔断器和切断开关与逆变器的R、s、t端子连接，逆变器的输出端子u、V、W通过接触器的接触与引擎连接。连接到频率转换器的切断开关和逆变器的出口端的开关关闭，主电路中的低压保险丝在连接电源的同时提供短路保护。各发动机的过载保护由其热继电器fr实现，频率转换电路和电气频率电路不能同时连接，逆变器的输出端子不能直接与电源连接，因此必须通过接触器的接点。当发动机进入频率电路时，请先切断反相器电路的接触器。同样，从频率切换到频率转换器时，在连接反相器输出开关之前，请切断频率开关。因此，KM1与km2、KM3与KM4、KM5与KM6不同时动作，需要设计它们之间的可靠连接。通过电流传感器和发射器向上级机发送4～20mA的电流信号，显示主电路的电流。电路电压用与电压表连接的转换开关显示。相同电压计通过转换开关显示不同相位之间的线路电压。仔细观察引擎的旋转方向，使其符合要求。向相反的方向移动的话，可以得到正确的方向转换。系统的运行和停止不能直接断开主电路（例如，直接切断保险丝或切断保险丝。）必须通过转换器实现软件启动和停止。为了提高频率转换器的功率因数，电抗器必须连接。手动控制时，必须使用自动变压器启动或软启动来减少电流。1.3系统控制电路分析及其设计PLC是恒压供水系统的主要控制装置。控制电路的合理性和程序的可靠性直接关系到整个系统的运行性能。本系统采用西门子S7-200系列PLC。PLC主要用于供水系统的自动恒压转换控制，完成了以下功能。自动控制3台泵的投入运行。可以通过三台泵之间。三台泵最初应该有软启动功能。泵的操作应具备手动/自动控制功能。手动操作只能在紧急或修理时使用。系统需要显示完整的警报功能和运行状态。图1.3是电气控制系统控制电路的示意图，图中的SA是手动/自动转换开关，SA～1的位置是手动控制状态。2状态为自动控制，手动操作时可以通过SB1~sb6按钮控制3台泵的启动停止。如果自动运行，系统将在PLC程序的控制下运行。图中的Hl10是自动操作状态的功率指示符。为了复位频率，只提供干式启动点的信号。系统通过中间继电器KA的触点控制频率转换器，图中的Q0.0~Q0.5和q1.1~q1.5是PLC输出继电器触点，旁边的4、6、8是接线编号，可结合下节中图1.4一起读图。图1.3变频恒压供水系统控制电路图注：PLC各I/O端口、各指示灯所代表含义在下一节I/O端口分配中将详细介绍。本系统在手动/自动控制下的运行过程如下：（1）手动控制：手动控制仅用于确认故障原因，易于检测和修理发动机故障，当单极双掷开关SA到达第一端时，启动手动控制模式。此时，开关分别控制3台电源泵发动机的运转和停止，按下SB1，KM1线圈即接通。通常闭合的km2触点与电路连接，因此常开的KM1触点关闭，实现自动锁定功能。M1发动机在频率以下稳定运行。只需按下SB2，电路就中断，KML线圈关闭，M1发动机停止。同样，按Sb3和S5时，m2和M3发动机将启动，按Sb4和S6时，m2和M3发动机将停止。（2）自动控制：通常情况下，频率转换器恒压供水系统自动工作，当两个端子转动SPDT开关SA时，自动控制模式启动，自动控制的工业情况由PLC控制，Q0.0输出1-655。频率转换泵运转信号，Q0.1输出1-655泵频率转换信号。当q0.0结束1时，KML线圈激活，1-655HL1泵的工作频率指示符打开，并且KML触点总是断开，从而形成KM1和km2的电互锁。当q0.1退出1时，km2线圈打开，1655泵的频率转换灯HL2点亮，总是切断km2触点，实现km2和KML电的联动，相同2655和3-655；泵的控制原理相同，q1.1退出1时，池水位的上下限HL7警报灯亮。q1.2退出1后，逆变器警报灯亮灯。退出1点，HL9天的供水指示灯亮灯。q1.4结束后，响铃。当q1.5退出1时，KA中间继电器线圈开关，并且KA触点总是闭合，并且逆变器频率复位。在自动控制状态下，hl10电源灯始终处于活动状态。1.4PLC的I/O端口分配及外围接线图基于PLC的频率转换恒压供水系统的基本要求如下：。（1）由于昼夜用水量差异明显，本项目采用昼夜两种供水方式，两种供水方式的水压值不同。小区使用水量大，系统恒压运行高。夜间使用水量低，系统以低恒压运行。（2）使用水量小的情况下，1台泵连续超过3小时的情况下，需要切换到下一个泵。也就是说，系统为了防止泵的工作时间过长，仅在频率转换泵的工作时间长的情况下才使用泵。（3）考虑到泵的节能和寿命因素，原则上是先启、先停、先启。（4）3台泵在启动时应具备软启动功能，并提供泵运转的自动手动控制功能。手动操作仅在紧急或维护时使用。（5）系统需要完全的警报功能。根据以上控制要求统计控制系统的输入输出信号的名称、代码及地址编号如表1.2所示。表1.2输入输出点代码及地址编号名称代码地址编号输入信号供水模式信号(1-白天，0-夜间)SA1I0.0水池水位上下限信号SLHLI0.1变频器报警信号SUI0.2试灯按钮SB7I0.3压力变送器输出模拟量电压值UpAIW0输出信号1#泵工频运行接触器及指示灯KM1、HL1Q0.01#泵变频运行接触器及指示灯KM2、HL2Q0.12#泵工频运行接触器及指示灯KM3、HL3Q0.22#泵变频运行接触器及指示灯KM4、HL4Q0.33#泵工频运行接触器及指示灯KM5、HL5Q0.43#泵变频运行接触器及指示灯KM6、HL6Q0.5输出信号水池水位上下限报警指示灯HL7Q1.1变频器故障报警指示灯HL8Q1.2白天模式运行指示灯HL9Q1.3报警电铃HAQ1.4变频器频率复位控制KAQ1.5变频器输入电压信号UfAQW0结合系统控制电路图1.3和PLC的I/O端口分配表1.2，画出PLC及扩展模块外围接线图，如图1.4所示：图1.4PLC及扩展模块外围接线图频率变换供水系统有5个输入，包括4位数字和1个模拟量。压力发射器将管网的测量压力输入到EM235PLC扩展模块的模拟端口。输入模拟量。SA1开关用于控制昼夜模式的切换。i0.0用作开关输入。液位转换器将池的水位转换为标准电信号，并发送给窗的比较器。池塘水位的上下限被设定为窗口比较器。超过上限和下限时，窗口与高级别1相比发送给i0.1。逆变器故障输出的目的是连接PLC的i0.2，作为逆变器故障警报信号。S7开关作为光测试信号连接到i0.3，并手动检测每个灯是否正常工作。频率变换供水系统需要11位的输出信号和1模式的输出信号，Q0.0~Q0.5分别输出3台泵机的频率/频率转换信号。Q1.1水位超过警报信号。出口频率报警信号Q1.2；日常模式输出信号Q1.3；出口警报信号Q1.4；D1.5变频器输出频率调整信号。模拟输出信号Aqw0用于控制逆变器的输出频率。图1.4不是狭义上的，只是简单地示出PLC和扩展模块的外围布线，而忽略（1）电源的容量（2）电源的干扰对策（3）生产的保护措施（4）系统保护措施等。2系统的软件设计2.1系统软件设计分析硬件连接确定后，系统控制功能主要通过软件实现。结合站用泵控制要求，泵软件的设计分析如下。（1）恒压工作泵组的定量管理为了保持水压恒定，当水压下降时，频率转换器的输出频率增加，当泵不能满足恒压要求时，必须启动第二台泵判断是否需要启动新泵的基准是频率转换器的输出频率达到设定的上限值。说明一下。为了评价频率变换器的频率是否达到上限，需要对频率变动导致的频率达到上限时进行滤波。（2）多泵站泵单元管理规范频率转换泵确认了各启动的引擎容易启动，各泵交替使用，所以多泵组的泵，泵组的运转需要管理基准。有要求泵的频率不能连续运转3个小时以上。因此，如果需要启动新泵，或者作为频率转换泵使用新泵是合理的。具体操作是，逆变器的电流操作从频率变换器与频率操作连接，频率变换器被复位，新的电流泵被启动。另外，泵组的管理还有一个问题。在泵的循环控制中加入泵的频率，实现频率转换泵的循环控制，将频率转换泵的总台数和泵的台数组合起来，实现频率转换泵的旋转。（3）方案的结构和方案功能的执行情况为了完成初始化和中断程序，模拟单元和PID控制被分成主程序、子例程和中断程序三个部分，一部分系统初始化工作在初始化子例程中完成利用计时器中断功能对PID控制进行时间采样和输出控制，主程序中泵开关信号的产生、输出、输出等大部分功能是泵接触器的逻辑控制信号的合成和警报处理。白天和晚上的模式所给予的压力值是不同的。两个定压值直接用数字设定为程序。白天模式的系统设定值为90%的比例，夜间模式的系统设定值为70%的比例。程序中使用的PLC元件及其功能如表2.1所示。表2.1程序中使用的PLC元件及其功能器件地址功能器件地址功能VD100过程变量标准化值T37工频泵增泵滤波时间控制VD104压力给定值T38工频泵减泵滤波时间控制VD108PID计算值M0.0故障结束脉冲信号VD112比例系数KcM0.1水泵变频启动脉冲(增泵)VD116采样时间TsM0.2水泵变频启动脉冲(减泵)VD120积分时间TiM0.3倒泵变频启动脉冲VD124微分时间TdM0.4复位当前变频泵运行脉冲VD204变频运行频率下限值M0.5当前泵工频运行启动脉冲VD208变频运行频率上限值M0.6新泵变频启动脉冲VD250PID调节结果存储单元M2.0泵工频/变频转换逻辑控制VB300变频工作泵的泵号M2.1泵工频/变频转换逻辑控制VB301工频运行泵的总台数M2.2泵工频/变频转换逻辑控制VD310变频运行时间存储器M1.0故障信号汇总T33工频/变频转换逻辑控制M1.1水池水位越限逻辑T34工频/变频转换逻辑控制T35工频/变频转换逻辑控制2.2PLC程序设计PLC控制程序由西门子提供的phase7-microwin-v40编程软件开发，SIMPATIC软件指令组包括三种语言，即声明列表语言（STL），比例图（LAD）包括语言，功能框图（FWD）包括语言[14]。声明表（STL）的语言类似于计算机汇编语言。特别适合计算机领域的工程师。利用命令补码生成用户程序，属于硬件语言，比例图语言（LAD）是最常见的编程语言，最接近中继控制系统的电控制原理图。与计算机语言相比，boy被视为高级PLC语言，几乎不考虑内部结构原理和系统硬件逻辑，易于被电气设计和运行维护的一般人员所接受。这是初学者的理想编程工具。功能框图的图形构成与数字电路非常相似。FWD的各模块有输入输出端子。输出与输入之间的函数关系不使用或不使用异种逻辑运算。模块间的连接方式和电路基本相同。PLC控制程序由一个主程序和几个子例程组成。这个程序是由计算机编译的。编译后，程序通过PC电缆/PPI下载到PLC。通过扫描主机周期，以当前模式连续执行用户程序，完成控制活动。2.2.1控制系统主程序设计PLC主程序主要由系统初始化程序、泵启动程序、泵转换程序、泵交换程序、模拟量（压力、频率）比较程序和报警程序构成。（1）系统初始化程序系统开始动作时，需要初始化整个系统。即系统开始动作时，首先检测系统各部分的当前运行状态。如果发生错误，会发生警报。然后，设定频率转换器的频率转换功能的上下限和PID控制参数，给出一定的初始值，在初始化子例程的末尾切断连接，系统的初始化通过调用主程序的子例程来进行初始化后需要设定规定的水压值，设定2个日/夜的供水方式的频率转换泵频率和频率泵数。（2）决定泵增减及操作规程如果PID调节结果大于频率转换操作的上限频率（或低于下变频操作的下限频率），则如果泵永久操作，则计时器计数5min（除去水压波动的干扰），然后将频率泵的个数加（或减），生成对应的频率泵脉冲信号。（3）泵的软启动方案增加或减少泵，或反转泵，为了准备稳定的启动，将变频器复位。同时，频率转换泵的编号加1，产生当前的泵点火频率的脉冲信号和下一个泵的脉冲速率转换信号，延迟后开始运行。当单个频率转换泵长时间工作时，检查连续运行时间，超过3小时设置自动下变频泵。（4）各泵的频率转换运转逻辑控制程序各泵的频率转换运转的控制逻辑基本上相同。现在只以一台泵为例进行说明。发生泵1启动脉冲信号的故障取消信号或频率转换信号，系统无故障，无复位，泵1频率转换信号和泵1不工作。q0.1设置为1，始终闭合k2触点，将频率转换器转换为泵频率。km2即使经常打开接点也可以自动锁定。（5）控制各泵的电频率的逻辑程序泵的运转不仅取决于频率转换泵的数量，还取决于泵的数量。各泵的频率控制逻辑基本上相同。现在只以一台泵为例，如果发生电流泵启动脉冲，电流是2'35。泵处于频率转换状态，并且频率泵频率在0或3’35；由于泵处于频率变换状态，频率功率泵的个数大于1，所以q0.0设定为1，KML线圈通电，始终限制开启触点。泵的频率起作用，KML1接点是常闭接触点，防止k2活性化，频率变换和频率之间可以得到良好的电联锁。KM1常开触点也可达到自动锁定功能。（6）警报和问题解决步骤系统包含水位限制警报灯、频率变换器的错误警报灯、白天模式运转指示灯和警报铃，发生故障信号时相应的灯熄灭。一按照明测试按钮，指示灯就一直亮着。发生故障后，频率转换泵频率和频率泵频率复位，故障后会发生故障停止信号。恒频供水系统的主要转换程序比比例图复杂，对所有绘制都不方便。这里只描绘了控制过程的流程图。主程序的详细比例图请参照附录C。程序的主要流程图如图2.1所示。在图2.1中，由于没有详细说明各泵的频率转换和频率控制，所以图2.2是以泵2为例的频率转换流程图，图2.3是以泵2为例的频率转换流程图。泵1和3的运转控制与泵2的运转控制相似，这里不重复。如图2.1所示。本设计主程序大体包括以下几部分：（1）调用首字母子例程，设置初始值。（2）泵的运转台数必须根据泵的运转状况增减。（3）频率转换泵的数量必须通过泵的增加和泵的反转来确定。（4）每台泵的运转由频率转换泵的台数和频率转换泵的台数来控制。（5）警告和故障问题处理。图2.1变频恒压供水系统主程序流程图图2.22#泵变频运行控制流程图图2.32#泵工频运行控制流程图2.2.2控制系统子程序设计（1）SBR_0初始化子程序首先，启动频率转换操作的高频。在第二章泵切换分析中，泵的频率的高度、低频分别为50Hz和20Hz，所选择的频率转换器的输出范围为0~100Hz，上限和下限分别为16000和6400，在初始化PID控制参数（KC、TS、Ti、TD）时在下一节中详细说明各参数的值，最后设定连接停止时间。具体程序梯形图如图2.4所示。图2.4初始化子程序SBR_0梯形图(2)PID控制中断子程序首先，将aiw0的采样数据输入标准化，进行转换。PID运算后，标准值转换为输出值，模拟信号从aqw0发送。具体程序梯形图如图2.5所示。图2.5PID控制中断子程序INT_0梯形图2.3PID控制器参数整定2.1.1PID控制及其控制算法在供水系统的设计中，使用带PID调整的PLC进行闭环控制，保证供水系统的恒压。在连续控制系统中，经常使用比例控制、集成控制、派生控制的方法，PID控制在连续控制系统中最成熟，应用最广泛的控制方法，理论上成熟，算法简单，控制效果好它有容易被人们熟悉、掌握等优点。PID控制器是一种线性控制器，它是对给定值r(t)和实际输出值y(t)之间的偏差e(t)[15]：（2.1）经比例(P)、积分(I)和微分(D)运算后通过线性组合构成控制量u(t)，对被控对象进行控制，故称PID控制器。系统由模拟PID控制器和被控对象组成，其控制系统原理框图如图2.6所示，图中u(t)为PID调节器输出的调节量。图2.6PID控制原理框图PID控制规律为：（2.2）式中：Kp为比例系数；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数。相应的传递函数形式：（2.3）控制PID控制器的各连接的功能和规则如下所示。（1）比例环：比例地反映控制系统偏差信号的影响。产生偏差后，（T）控制器可以立即减小偏差，但不能完全消除系统的偏差。系统的偏差随着比例系数Kp的增加而减小，比例系数过了大会导致系统的不稳定性。（2）积分部分：表示控制器的输出与偏差持续时间有关。积分部分主要消除静态误差，增加系统的自由误差率，积分作用的力取决于积分时间常数。这个越大积分作用越弱，系统越容易变大。积分效应越强，越容易引起系统振动。（3）微分部分：响应于转向信号的变化趋势，在转向信号过大之前引入对系统有效的早期修正信号，差分部分主要控制调节量的变动，减少超限，加快系统的响应时间改善系统的动态特性。自从计算机进入控制区域后，数字计算机代替模拟稳压器实现了PID控制算法，提高了灵活性和可靠性，并且通过离散式（2.2）实现了数字PID控制算法。以一阶后向差分近似代替连续系统的微分，得到PID位置控制算法表达式：（